JP2006315335A - 液体吐出ヘッドとそのキャップ手段及びこれらを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マトリクス構造の液体吐出ヘッドにおいて、液体消費量が多い場合でも液体のリフィルが間に合うようにする。
【解決手段】液体を送液する第１液流路と、前記第１液流路から所定方向に分岐して平行に並んだ複数の第２液流路と、前記各第２液流路と供給口を介して連通し、該第２液流路に沿って配置され、２次元マトリクス状に配列された、それぞれが１つの吐出口を有する複数の第１圧力発生ユニットと、前記マトリクス状に配列された前記第１圧力発生ユニットと前記第１液流路を挟んで反対側の前記第１液流路の近傍に配置された、前記第１液流路から分岐する連通路を介して前記第１液流路と連通する、複数の吐出口を有する第２圧力発生ユニットとを備えたことを特徴とする液体吐出ヘッドを提供することにより前記課題を解決する。
【選択図】図８

Description

本発明は、液体吐出ヘッドとそのキャップ手段及びこれらを備えた画像形成装置に係り、特に、液体を吐出するための１つの圧力発生ユニットに複数の液体吐出口が形成され、一度に液体を多量に吐出することのできる圧力発生ユニットを有する液体吐出ヘッドとそのキャップ手段及びこれらを備えた画像形成装置に関する。

従来より、画像形成装置として、多数のノズル（液体吐出口）を配列させたインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）を有し 、このインクジェットヘッドと被記録媒体を相対的に移動させながら、ノズルから被記録媒体に向けてインク（液体）を吐出することにより、被記録媒体上に画像を記録するインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）が知られている。

このようなインクジェットプリンタのインクジェットヘッドは、インクタンクからインク供給路を介してインクが供給される圧力室と、画像データに応じた電気信号によって駆動される圧電素子と、圧電素子の駆動によって変形する圧力室の一部を構成する振動板と、振動板の変形によって圧力室の容積が減少することにより圧力室内のインクが液滴として吐出される圧力室に連通するノズルを含む圧力発生ユニットを有している。そして、インクジェットプリンタにおいては、圧力発生ユニットのノズルから吐出されたインクによって形成されるドットを組み合わせることによって被記録媒体上に１つの画像が形成される。

また近年、インクジェットプリンタにおいても写真プリント並みの高画質な画像を形成することが望まれている。このような高画質化を達成するために、ノズル径を小さくしてノズルから吐出されるインク液滴を小さくするとともに、ノズルを高密度に配列して１画像あたりの画素数を多くすることによって高画質を実現することが考えられている。このようなノズル配列を高密度化する方法として、従来、ノズルを２次元マトリクス状に配置することが提案されている。

例えば、図２０に、従来のノズルが２次元マトリクス状に配置されたインクジェットヘッドの一部を拡大して示す。

図２０に示すように、インクジェットヘッド９５０は、例えば、インクを供給する２本のインク供給流路の本流９５５、９５５の間を掛け渡すように形成された各支流９５６に沿ってノズル９５１を有する圧力室９５２が配列されている。

図２０に示す例は、２４００ｄｐｉ（ドット・パー・インチ）、すなわちインクジェットヘッド９５０の長手方向（図の横方向）について、１インチあたり２４００個のノズル９５１が並ぶようにノズル９５１を配列するものである。

このような高密度化を達成するために、図に示すようにノズル９５１を２次元マトリクス状に配置し、例えば、各支流９５６毎に４８個のノズル９５１−１、〜、９５１−４８が配列される。ここで、各ノズル９５１間の間隔ｄは、ｄ＝１０．６μｍで、隣の支流９５６に形成されるノズル９５１−１’との間隔Ｄ（すなわち支流間ピッチ）は、約５００μｍとなっている。また、紙送り方向のノズルピッチδは、約５００μｍとなっている。また、各ノズル９５１−１、〜、９５１−４８が形成される圧力室９５２−１、〜、９５２−４８には、それぞれインク供給口９５３−１、〜、９５３−４８を介して支流９５６からインクが供給されるようになっている。

しかし、このようなマトリクス構造においては、インクを本流から支流に分け、さらに支流に並ぶ各圧力室に供給するため、インクが流れる距離がマトリクス構造でない従来の場合よりも長くなり、インク流路全体の流路抵抗が大きくなる。さらに、マトリクス構造では、ノズル密度を上げようとすると支流の幅を狭くするしかなく、支流の流路抵抗はさらに増大してしまう。

これに対して、従来例えばノズルを２次元マトリクス状に配列したインクジェットヘッドにおいて、高粘度インク（例えば１０ｃＰ程度）を用いた場合でもリフィルが間に合うように、支流高さを上げて流路抵抗を８００Ｐａ以内に収まるように流路抵抗を設計するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。

また、例えば、ノズルが２次元的に配列されたインクジェット記録ヘッドにおいて、圧力発生室と共通流路が重なり合うように配置され、かつ共通流路は幅が広い部分と幅が狭い部分を有するくびれ形状とすることにより流路抵抗を減少させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
特開２００２−２８３５８５号公報 特開２００３−１２７３６３号公報

しかしながら、マトリクス構造のインクジェットヘッドにおいて画像作成中にインクを大量に消費している場合、インク流路での圧力損失が増大し、各圧力室へのインク供給（リフィル）が追いつかないという問題が発生する。例えば、上記特許文献１によると、インク流路での圧力損失が８００Ｐａ以上になると、リフィルが追いつかなくなり吐出が不安定になる。ここで、圧力損失はインク消費量に比例する。すなわち、ベタ打ちのようにインク消費量が最大となる全吐出の場合に、圧力損失が最大となりリフィルが困難になるという問題がある。

また、上記特許文献１に記載のものでは、支流高さを上げて流路抵抗を下げるようにしているが、１０ｃＰよりも高粘度のインク（例えば２０ｃＰ）を用いる場合や、ノズル数の増加によりインク消費量が増大するような場合には対応できないという問題がある。

また、上記特許文献２に記載のものでは、流路抵抗を減少させるために支流をくびれ形状にしているが、これにより確かに流路抵抗は減少するが、大幅に減少するわけではなく、より高粘度のインクを使用する場合には根本的な解決にはならないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、液体吐出口を２次元的に配置したマトリクス構造の液体吐出ヘッドにおいて、全ての液体吐出ユニットから液体を吐出する場合のように液体消費量が多い場合でも液体のリフィルが間に合うようにした液体吐出ヘッドとそのキャップ手段及びこれらを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を送液する第１液流路と、前記第１液流路から所定方向に分岐して平行に並んだ複数の第２液流路と、前記各第２液流路と供給口を介して連通し、該第２液流路に沿って配置され、２次元マトリクス状に配列された、それぞれが１つの吐出口を有する複数の第１圧力発生ユニットと、前記マトリクス状に配列された前記第１圧力発生ユニットと前記第１液流路を挟んで反対側の前記第１液流路の近傍に配置された、前記第１液流路から分岐する連通路を介して前記第１液流路と連通する、複数の吐出口を有する第２圧力発生ユニットと、を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。

これにより、液体吐出量が多い場合であってもリフィル性能を確保することが可能となる。

また、請求項２に示すように、前記第２圧力発生ユニットが配置される前記第１液流路の近傍は、前記第１液流路からの距離が、前記第１液流路１本あたりの前記第２液流路の長さの半分以下の範囲であることを特徴とする。

これにより、液体吐出量が多い場合でも液体のリフィルを間に合わせることが可能となる。

また、請求項３に示すように、前記第２液流路の前記第１液流路からの分岐位置と、前記連通路の前記第１液流路からの分岐位置とが、前記第１液流路の液体流れ方向にずれていることを特徴とする。

これにより、第２圧力発生ユニットからの圧力波が、第１液流路の反対側の第１圧力発生ユニット側に伝わり難くなり、クロストークを防止することが可能となる。

また、請求項４に示すように、前記第２圧力発生ユニットが供給口を複数有することを特徴とする。

これにより、片方の供給口が詰まった場合のリカバリーが可能となるとともに、第２圧力発生ユニットのさらなるリフィル性能を向上させることができる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備え、該液体吐出ヘッドと被記録媒体を相対的に移動させながら前記液体吐出ヘッドから前記被記録媒体に向けて液体を吐出して画像を形成することを特徴とする画像形成装置を提供する。

これにより、高粘度の液体を使用した場合でも、液体リフィルを確保し、高画質の画像を形成することが可能となる。

また、請求項６に示すように、前記被記録媒体の相対的移動方向の上流または下流の少なくとも一方に、複数の前記第２圧力発生ユニットを配置したことを特徴とする。

これにより、着弾ずれを防止することができる。

また、同様に前記目的を達成するために、請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドのキャップ手段であって、前記２次元マトリクス状に配列された第１圧力発生ユニットの前記吐出口と、前記第２圧力発生ユニットの前記吐出口とに対し、前記液体吐出ヘッドの前記各吐出口が形成される面に対して平行に移動させることで、前記第２圧力発生ユニットの前記吐出口を封止する状態と封止しない状態を切り替えるようにしたことを特徴とする液体吐出ヘッドのキャップ手段を提供する。

これにより、１つのキャップ手段により、第２圧力発生ユニットの吐出口から液体を選択的に吸引することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、液体吐出量が多い場合であってもリフィル性能を確保することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る液体吐出ヘッドとそのキャップ手段及びこれらを備えた画像形成装置について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る液体吐出ヘッド（印字ヘッド）を備えた画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。

図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（液体吐出ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

図２に示すように、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）のノズル（液体吐出口）の配置について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとし、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。

図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、２種類の圧力発生ユニットを有し、第１の圧力発生ユニットは、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図３では図示を省略した共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４である。印字ヘッド５０の幅方向（短手方向）中央部には、この圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。

また、本実施形態の印字ヘッド５０の第２の圧力発生ユニットは、１つの圧力室１５２に複数のノズル５１が形成された多孔ノズルユニット（多孔圧力室ユニット）１５１であり、印字ヘッド５０の短手方向の両側に配置されている。

図３においては、わかり易くするために各圧力発生ユニット（圧力室ユニット５４、多孔ノズルユニット１５１）は実際の個数よりも少ない数のみが表示されている。実際には、高密度化を達成するためにもっとたくさんの圧力発生ユニットが配置されている。またこのような印字ヘッド５０上のノズル配置のサイズは特に限定されるものではないが、例えば、圧力室ユニット５４のノズル５１を横（短手方向）４８行を０．５ｍｍ間隔、縦（長手方向）６００列を０．５ｍｍ間隔に配列することにより２４００ｎｐｉが達成される。

図３に示す例においては、各圧力室５２を上方から見た場合に、その平面形状は平行四辺形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような平行四辺形に限定されるものではない。圧力室５２には、図３に示すように、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端に接続してインク供給口５３が設けられている。

また、多孔ノズルユニット１５１は、１つの圧力室１５２に多数のノズル５１が形成されたものであり、特に多孔ノズルユニット１５１の各ノズル５１は、印字ヘッド５０中央部に配置された対応する各通常（第１の圧力発生ユニット）のノズル５１と、長手方向に並ぶように投影した際の位置が一致するように形成されている。

なお、図示は省略するが、図３と同様の圧力室ユニットが２次元マトリクス状に配列された複数の短尺ヘッドを、２次元の千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、これらの複数の短尺ヘッド全体で印字媒体の全幅に対応する長さとなるようにして１つの長尺のフルラインヘッドを構成するようにしてもよい。

また、図３中の４−４線に沿った圧力室ユニット５４の断面図を図４に示す。

図４に示すように、圧力室ユニット（第１圧力発生ユニット）５４は、インクを吐出するノズル５１と連通する圧力室５２を有し、圧力室５２には、供給口５３を介して支流１５５からインクが供給される。なお、インク供給流路等の構成については後述する。

また、圧力室５２の一面（図では天面）は振動板５６で構成され、その上部には、振動板５６に圧力を付与して振動板５６を変形させる圧電体５８が接合され、圧電体５８の上面には個別電極５７が形成されている。また、振動板５６は共通電極を兼ねている。

圧電体５８は、共通電極（振動板５６）と個別電極５７によって挟まれて圧電素子を構成し、これら２つの電極５６、５７に駆動電圧を印加することによって変形する。圧電体５８（圧電素子）の変形によって振動板５６が押され、圧力室５２の容積が縮小されてノズル５１からインクが吐出されるようになっている。２つの電極５６、５７間への電圧印加が解除されると圧電体５８がもとに戻り、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、支流１５５から供給口５３を通って新しいインクが圧力室５２に供給（リフィル）されるようになっている。

なお、圧電体５８が撓み振動モード（ｄ３１モード）で駆動する場合には、圧電体５８の上部周辺に圧電体５８が自由に駆動できるように空隙５９を設けることが好ましい。

図５はインクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク６０は印字ヘッド５０にインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インクタンク６０の形態には、インク残量が少なくなった場合に、補充口（図示省略）からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を替える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じて吐出制御を行うことが好ましい。なお、図５のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。

図５に示したように、インクタンク６０と印字ヘッド５０を繋ぐ管路の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ６２が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは印字ヘッド５０のノズル径と同等若しくはノズル径以下（一般的には、２０μｍ程度）とすることが好ましい。

なお、図５には示さないが、印字ヘッド５０の近傍又は印字ヘッド５０と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。

また、インクジェット記録装置１０には、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード６６とが設けられている。

これらキャップ６４及びクリーニングブレード６６を含むメンテナンスユニットは、図示を省略した移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ６４は、図示しない昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ６４で覆うようになっている。

なお、本実施形態のキャップ（キャップ手段）６４は、圧力室ユニット５４のノズル５１と、多孔ノズルユニット１５１のノズル５１を別々に吸引できるような構成となっており、これについては後述する。

クリーニングブレード６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示を省略したブレード移動機構により印字ヘッド５０のインク吐出面（ノズル面５０Ａ）に摺動可能である。ノズル面５０Ａにインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル面５０Ａに摺動させることでノズル面５０Ａを拭き取り、ノズル面５０Ａを清浄するようになっている。

印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、そのノズル５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排出すべく、キャップ６４に向かって予備吐出が行われる。

また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内のインク）に気泡が混入した場合、印字ヘッド５０にキャップ６４を当て、吸引ポンプ６７で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク６８へ送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。

すなわち、印字ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用の圧力発生手段（図示省略、後述）が動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で（圧力発生手段の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって圧力発生手段を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード６６等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。

また、ノズル５１や圧力室５２内に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、上述したような吸引動作を行う。

すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、圧力発生手段を動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ６４を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクをポンプ６７で吸引する動作が行われる。

ただし、上記の吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きい。したがって、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図５で説明したキャップ６４は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。

また、好ましくは、キャップ６４の内側が仕切壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割されており、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成としてもよい。

図６はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（図示省略）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなどの磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒーター８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２等のヒーター８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（印字データ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド５０のインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図６において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド５０の圧力発生手段を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサー（図示省略）を含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供するものである。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド５０に対する各種補正を行うようになっている。

以下、本発明の特徴である多孔ノズルユニット１５１を有する印字ヘッド（液体吐出ヘッド）５０について詳細に説明する。

図７に、本実施形態の多孔ノズルユニット１５１を拡大した斜視図で示す。

図７（ａ）に示すように、多孔ノズルユニット（第２圧力発生ユニット）１５１は、１つの圧力室１５２に複数のノズル５１（図に示す例では８個のノズル）が形成されている。圧力室１５２にはインク供給口１５３を介して、図示を省略した支流からインクが供給される。また、圧力室１５２上面には、通常の圧力室ユニット（第１圧力発生ユニット）５４と同様に、共通電極を兼ねる振動板１５６、圧電体１５８、個別電極１５７が形成されている。そして、共通電極（振動板１５６）と個別電極１５７の間に駆動電圧を印加することにより圧電体１５８が駆動され、振動板１５６が変形し、圧力室１５２の体積が減少して、各ノズル５１から一斉にインク滴５１ａが吐出されるようになっている。

なお、図７に示す多孔ノズルユニット１５１の吐出方式は、圧電方式であるが、吐出方式はこれに限定されるものではなく、例えばサーマル方式であってもよい。また、特に図示はしていないが、個別電極１５７へ駆動信号を供給するための配線は、圧電体１５８が形成される平面に平行な方向に引き出す方式でもよいし、あるいは圧電体１５８が形成される平面に垂直な方向に柱状に引き出すような方式であってもよい。

また、図に示す例では、８個のノズル５１が一列に並んでいるが、ノズル５１の配置は、このように一列に並べるものに限定されるものではなく、例えば千鳥状に配置してもよいし、ｎ×ｍの２次元マトリクス状に配置してもよい（ｎ、ｍは正の整数）。

また、多孔ノズルユニット１５１は、１つの圧力室１５２に複数のノズル５１を有し、一度に多量のインクを吐出するものであるから、それに見合うだけの十分なインクを常に供給する必要がある。そこで、図７（ｂ）に示すように、圧力室１５２に２つのインク供給口１５３、１５３を設けて、２方向からインクを供給するようにしてもよい。

図８に、本発明の第１実施形態に係る印字ヘッド５０における多孔ノズルの配置を示す。本実施形態は、多孔ノズルユニット内のそれぞれのノズルから２ｐｌ（ピコリットル）ずつ吐出できる場合である。

図８に示すように、印字ヘッド５０には、長手方向に平行に２本のインク流路の本流５５、５５（第１液流路）が配置され、本流５５，５５間を掛け渡すように支流１５５（第２液流路）が形成されている。そして、本流５５、５５間の支流１５５に沿って４８個のノズル５１−１、〜、５１−４８が２次元マトリクス状に配列されている。また、２次元マトリクス状に配列されたノズル５１−１、〜、５１−４８に対し、本流５５を挟んで反対側に、すなわち本流５５、５５より外側の部分に、支流１５５の本流に近い部分を連通路として、これを介して本流５５と連通するように多孔ノズルユニット（第２圧力発生ユニット）１５１Ａ、１５１Ｃ及び１５１Ｂ、１５１Ｄがそれぞれ配置される。各多孔ノズルユニット１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄにはインク供給口１５３を介して本流５５より外側の支流１５５（連通路）からインクが供給されるようになっている。

各多孔ノズルユニット１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄは、それぞれ１２個のノズル５１を有しており、本流５５，５５間の支流１５５に沿って配列された４８個の各ノズル５１−１、〜、５１−４８が多孔ノズルユニット１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄのいずれかのノズルと対応するように１２個ずつに振り分けられている。

図９に、本流５５，５５間の支流１５５に沿って配列された４８個のノズルの各多孔ノズルユニット１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄへの振り分けを支流１５５に沿って配列されたノズルのノズル番号を用いて示す。ここで、ノズル番号とは、各ノズルに付された符号５１−１、５１−２等の枝番１，２等をいうものとする。

図９に示すように、例えば、多孔ノズルユニット１５１Ａに形成される１２個のノズルは、それぞれ支流１５５に沿って配列されるノズル番号１、５、９、１３、１７、２１、２５，２９、３３、３７、４１、４５のノズルに対応する。他の多孔ノズルユニット１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄについても同様である。例えば、多孔ノズルユニット１５１Ｂのノズルは、支流１５５に沿って配列されるノズル番号２から４毎の６、１０、１４、・・・、４６番のノズルに対応する。

具体的には、図８に示すように、多孔ノズルユニット１５１Ａのノズル５１−１’は、支流１５５に沿って配列されるノズル５１−１に対応し、ノズル５１−５’は、ノズル５１−５に対応する。また、多孔ノズルユニット１５１Ｂのノズル５１−２’は、支流１５５に沿って配列されるノズル５１−２に対応し、ノズル５１−６’は、ノズル５１−６と対応する。他についても同様である。

このように、２次元マトリクス構造の印字ヘッド５０において、多孔ノズルユニット１５１Ａ、〜、１５１Ｄを本流５５に近接するように配置する。図８に示す例では、４つの多孔ノズルユニット１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄが配置されているが、配置する多孔ノズルユニットは１つでも複数個でもよい。また、多孔ノズルユニット内に形成されるノズルの数も１つでもよいし複数でもよい。

上のように配置された多孔ノズルユニット１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄを駆動することにより、インク消費量が一番多いベタ打ちを行うことができる。このような、多孔ノズルユニット１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄが存在しない場合には、ベタ打ちをするには支流１５５に沿って配列された全ての圧力室５２を駆動しなければならないが、この場合には本流１５５近くのノズル（多孔ノズルユニット１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄ）のみを用いてベタ打ちを行うことができる。

この場合、本流近くから大量のインクを吐出することができるので、支流１５５における圧力損失が大幅に低減し、印字ヘッド５０全体で見た場合にも圧力損失を大きく減少させることができる。

このように、多孔ノズルユニット１５１Ａ、〜、１５１Ｄをベタ打ち用ノズルとして用いることにより、本流５５から近い位置に多くのノズルをまとめて配置することができる。多孔ノズルユニットのような、いわば冗長ノズルを印字ヘッド５０に付け加えたにもかかわらず、紙送り方向（印字ヘッド５０の短手方向）のヘッド幅増大は数ｍｍ程度であり、ノズル配置効率が高い。

支流圧力損失を減らすためには、本流の本数を増やす方法も考えられるが、本実施形態によれば、本流の本数を増やすことなく、圧力損失を減らすことができるので、紙送り方向に増やさなかった本流の幅の分だけヘッド幅を短くすることができる。

このように、各支流１５５毎に部分的に配置された、ベタ打ちに用いることのできる多孔ノズルユニット（１５１Ａ、〜、１５１Ｄ）は、印刷媒体全体についてベタ打ちしない場合でも、部分的にベタ打ちをする必要性は高く、使用頻度が高い。

また、画像処理技術を用いて、なるべく多孔ノズルユニットを駆動するようにすることで、さらに効率の良い印字が可能となる。

図１０（ａ）に、図８の多孔ノズルユニット１５１Ａを簡単な斜視図で示す。図１０（ａ）に示すように、多孔ノズルユニット１５１Ａには、１２個のノズル５１−１’、５１−５’、５１−９’、５１−１３’、５１−１７’、５１−２１’、５１−２５’、５１−２９’、５１−３３’、５１−３７’、５１−４１’、５１−４５’が形成されており、それぞれのノズルから２ｐｌのインク５１ａが吐出される。

また、図１０（ｂ）に多孔ノズルユニット１５１Ａの一部分の底面図を示す。本実施形態は、ノズル密度が２４００ｄｐｉの場合における支流１５５に沿った１列分の４８個のノズルを４つの多孔ノズルユニットに分けたものであり、各ノズル５１は等間隔に一列に並んでおり、各ノズル５１の直径ｄ１は２０μｍで、ノズル間隔Ｄ１は２２．４μｍである。

また、図８に示す、支流１５５の幅は３００μｍで、高さは５００μｍである。また、インク粘度は２０ｃＰであるとする。１本の本流５５についての支流１５５の長さを考えると、1本の支流１５５には４８個のノズルが配置されているが、今、図８に示すように本流５５は２本あるので、1本の本流５５についてノズル数は半分の２４個と考えられる。すなわち、１本の本流５５あたりの支流１５５の長さは、副走査方向のノズルピッチ５００μｍを用いて、５００μｍ×２４として計算すると１２ｍｍとなる。

またこのとき、支流１５５の長さ１２ｍｍを流れるインクの体積速度を考える条件として、ノズル数Ｎ＝２４個、吐出周波数ｆ＝４０ｋＨｚ、吐出液滴体積Ｖ＝２ｐｌとする。

ところで、支流１５５の流路抵抗Ｒは次の式（１）で計算される。

Ｒ＝２ｋμｌ（Ｓ^２／Ａ^３） ・・・（１）
ここで、ｋ＝１．５／（１＋ε）^２［１−（１９２／π^５）ε｛tanh（π／２ε）＋（１／３^５）tanh(π／２ε）＋・・・｝］であり、ここでεはアスペクト比（ε＜１）、ｋはアスペクト比から決まる定数、μは粘性、ｌは流路長さ、Ｓは管路全周、Ａは管路断面積である。

本実施形態と比較するために、図２０に示した従来の場合に流路抵抗Ｒ（従来）を計算すると、Ｒ（従来）＝６．８×１０^１１Ｎｓ／ｍ^５であり、また体積速度はＵ＝Ｎ×ｆ×Ｖ＝２４×４０×１０^３×２×１０^−１５＝１．９×１０^−９ｍ^３／ｓとなる。

また、（支流圧力損失）＝（流路抵抗）×（体積速度）のように、支流圧力損失は流路抵抗と体積速度との積で計算される。これにより、従来の支流圧力損失Ｐ（従来）を計算すると、Ｐ（従来）＝Ｒ（従来）×Ｕ÷２＝６４６Ｐａとなる。ここで最後に２で割っているのは、上で述べたように支流長さを１２ｍｍとして計算していたが、支流の先まで全てのインクが流れてはいかないので、平均すると支流半分の距離６ｍｍだけインクが流れていると考えられるからであり、そのため実際の圧力損失は半分になる。

なお、前述した特許文献１によれば、インク流路系全体の圧力損失が８００Ｐａ以上になると、リフィルが追いつかなくなり吐出が不安定となる。

本発明者が想定しているインク流路系において、各部分の圧力損失を計算した結果、支流領域における圧力損失が全体の圧力損失の約５０％を占めていることがわかった。すなわち、本発明が対象としているインク流路系において、支流圧力損失を４００Ｐａ以内に抑える必要がある。しかし、上で計算したように、従来の支流圧力損失Ｐ（従来）は６４６Ｐａであり、４００Ｐａを越えてしまっているため、このままでは吐出が安定しない。

これに対して、本実施形態では、図８に示す多孔ノズルユニット１５１Ａに支流１５５からインクを供給するインク供給口１５３までの本流５５からの長さＬ’を、２本の本流５５、５５間の距離２Ｌの半分であるＬの１／１０以下、すなわち、Ｌ’≦Ｌ／１０と設計することができる。

これにより、本流１５５から多孔ノズルユニット１５１Ａのインク供給口１５３までの支流１５５の長さ（Ｌ’に対応する）を、本流５５から支流１５５の中央までの支流１５５の長さ（Ｌに対応する）の１／１０とすることができる。このため、多孔ノズルユニット１５１Ａに向かう支流１５５での圧力損失も１／１０とすることができる。従って、支流１５５における圧力損失は、従来の支流圧力損失Ｐ（従来）＝６４６Ｐａの１／１０となり、約６５Ｐａとなる。

以上説明したのはベタ打ちの場合である。ベタ打ちでない場合のリフィルについては、多孔ノズルユニット１５１Ａ〜１５１Ｄ以外の４８個の通常のノズル５１−１、〜、５１−４８と多孔ノズルユニット１５１Ａ〜１５１Ｄとを組み合わせ、人の目で同じような画像と見えるように画像を形成するように画像処理を施すことで、支流１５５での圧力損失を４００Ｐａ以内に抑えることが可能である。

多孔ノズルユニット１５１Ａ〜１５１Ｄの使用例として、図１１（ａ）に全吐出の場合、また図１１（ｂ）に半吐出の場合に形成されるドットの様子を示す。

全吐出の場合は、４つの多孔ノズルユニット１５１Ａ〜１５１Ｄを全て用い、これらの多孔ノズルユニット１５１Ａ、１５１Ｂ、１５１Ｃ、１５１Ｄを順番に駆動することにより、図１１（ａ）に示すような、ベタ画像が形成される。

また、半吐出の場合には、例えば、多孔ノズルユニット１５１Ａと１５１Ｃの組と、多孔ノズルユニット１５１Ｂと１５１Ｄの組を交互に吐出することにより、図１１（ｂ）に示すような、全吐出の場合に比べてちょうど半分だけ吐出した画像が形成される。

さらに、これらの多孔ノズルユニット１５１Ａ〜１５１Ｄの吐出を組み合わせることにより、階調をつけることも可能である。加えて、印字ヘッド５０全体でみて圧力損失に余裕が出てくるため、リフィルに対しても余裕ができる。

上に述べた例では、本流１本あたりに対応する支流長さＭ、多孔ノズルユニット（冗長ノズル）側の支流長さＭ’に対し、１０Ｍ’≦Ｍとしているが、これに限定されるものではなく、多孔ノズルユニットを本流の近くに配置することにより、リフィル遅れなく、高粘度インクの吐出を続けることが可能となる。

なお、以上説明した実施形態では本流の数は２本として説明したが、本流の数は２本に限定されるものではない。本流は１本でもよい。例えば、本流は１本で中央に配置され両側に分岐する支流を持ち、本流近傍に多孔ノズルユニットが配置されるような構成としてもよい。

また、多孔ノズルユニットは、ベタ打ちにのみ用いられるばかりではなく、例えば、文字の縦線のようなラインを描く場合にも、好適に利用可能である。

次に本発明の第２実施形態に係る印字ヘッド（液体吐出ヘッド）について説明する。

本実施形態は、多孔ノズルユニットの各ノズルから吐出されるインク滴が１６ｐｌ（ピコリットル）の場合である。

この場合、吐出量が１６ｐｌであり、前述した第１実施形態の２ｐｌに対して、体積にして８倍、面積にして４倍、そして着弾したインクの直径は２ｐｌの場合の２倍である。
従って、ベタ打ちに必要なノズルは本流間の各支流に沿って形成された４８個のノズルの半分の２４個である。そこでこのベタ打ちに必要な２４個のノズルを２つの多孔ノズルユニットに１２個ずつ分配する。

図１２に、本実施形態の印字ヘッドにおけるノズル及び流路配置を示す。

図１２に示すように、本実施形態においても、２本の平行な本流５５、５５の間に掛け渡された支流１５５に沿って、それぞれ２ｐｌのインクを吐出する４８個のノズル５１−１、〜、５１−４８が形成されている点は前述した第１実施形態と同様である。

本実施形態においては、これに対して、１６ｐｌのインクを吐出するノズルが１２個ずつ形成された多孔ノズルユニット１５１Ｅ及び１５１Ｆが、それぞれ本流５５、５５の外側の支流１５５の本流５５の近くに配置される。

多孔ノズルユニット１５１Ｅには、ノズルｎ１、ｎ３、ｎ５、・・・、ｎ２３が形成され、多孔ノズルユニット１５１Ｆには、ノズルｎ２、ｎ４、ｎ６、・・・、ｎ２４が形成されている。これらの各ノズルは、支流１５５に沿って配列された４８個のノズル５１−１、〜、５１−４８の隣り合った２つずつに対応している。

図１３にこのノズルの対応を示す。図１３に示すように、支流１５５に沿って形成されたノズル５１−１及び５１−２から吐出されたインクの着弾位置に対し、その中間の位置に多孔ノズルユニット１５１Ｅのノズルｎ１から吐出されたインクが着弾するように多孔ノズルユニット１５１Ｅのノズルｎ１が配置される。他のノズルについても同様である。

ノズルｎ１から吐出されるインク滴の直径は、ノズル５１−１及び５１−２からそれぞれ吐出されるインク滴の直径の２倍となっているため、このように配置することで、図１３に示すように、ノズルｎ１から吐出されるインク滴でノズル５１−１及び５１−２から吐出された２つのインク滴をぴったりカバーすることができる。

本実施形態においては、支流の圧力損失で有利になる割合は、前述した多孔ノズルユニットの各ノズルから２ｐｌずつ吐出する第１実施形態の場合と同じである。なぜなら、本実施形態では、本流の外側にそれぞれ多孔ノズルユニットを１つずつしか配置しないため、多孔ノズルユニットに連通する支流長さが前述した第１実施形態の場合よりも半分になるため、支流の流路抵抗は半分になる。しかし被記録媒体上で同じ印字幅を埋めるためのインク吐出量は２倍になる。結局、圧力損失は第１実施形態の場合と同じになる。

なお、本実施形態の変形例として、図１４に示すように、多孔ノズルユニット１５１Ｅ及び１５１Ｆを本流５５の片側に集めるようにしてもよい。このようにすることによって、多孔ノズルユニット１５１Ｅ、１５１Ｆが近くにあるため、紙送りずれに対する着弾位置ずれを防止することができる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。

本第３実施形態は、図１４に示す前述した第２実施形態の変形例のように、それぞれ１６ｐｌ吐出するノズルが１２個形成された２つの多孔ノズルユニットが本流の片側に配置されている場合に、本流間の通常のノズルが配列される支流と、本流の外側の多孔ノズルユニットが配置される支流とが、本流を挟んで一直線状に向かい合わないように、特に好ましくは、各支流が本流に接続する位置を各支流間の間隔の１／２ピッチずらすようにするものである。

図１５に、本実施形態に係る印字ヘッドを示す。

図１５に示すように、本実施形態においては、通常のノズル１、２等が配列される、本流５５よりも内側の支流１５５ａと、多孔ノズルユニット１５１Ｅ、１５１Ｆが配置される、本流５５よりも外側の支流１５５ｂが、本流５５に対して一直線状に向かい合わないように、各支流１５５ａと１５５ｂが本流５５に接続する位置をずらして配置するようにする。

このとき、好ましくは、各支流の隣の支流との間隔の１／２ピッチずらすようにして配置する。

このように、通常のノズル１等が配列される支流１５５ａと多孔ノズルユニット１５１Ｅ、１５１Ｆが配置される支流１５５ｂの本流５５への接続位置を相互にずらして配置するようにすることで、多孔ノズルユニット１５１、１５１Ｆのインク供給口１５３から出てくる圧力波が本流５５の反対側に伝わりにくくなるため、クロストーク防止効果がある。

また、本実施形態の変形例として、図１６に示すように、通常のノズル１等が配列される支流１５５ａと多孔ノズルユニット１５１Ｅ、１５１Ｆが配置される支流１５５ｂの本流５５への接続位置を相互にずらして配置するとともに、各多孔ノズルユニット１５１Ｅ、１５１Ｆにインクを供給するインク供給口１５３を２つずつ設けるようにしてもよい。

このとき、図１６に示すように、各多孔ノズルユニット１５１Ｅ、１５１Ｆに形成されたインク供給口１５３、１５３は、それぞれ別々の支流１５５ｂに接続されていることが好ましい。このようにすることによって、片方のインク供給口１５３が、ゴミや気泡等によって詰まってインクを供給することができなくなったとしても、他方のインク供給口１５３から多孔ノズルユニット１５１Ｅ、１５１Ｆにインクを供給することができる。

なお、図１６においても、本流５５を挟んだ各支流１５５ａ及び１５５ｂが各支流間隔の１／２ピッチずらすように表示されているが、支流１５５ａ、１５５ｂのずらし方は１／２ピッチに限定されるものではない。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。

本第４実施形態は、多孔ノズルユニットを本流に直結させる構造とするものである。前述した各実施形態においては、多孔ノズルユニットを本流近くの支流に接続させていたため、本流から多孔ノズルユニットの支流接続部までの支流の長さがあり、その部分で支流の圧力損失が存在したが、本実施形態では、多孔ノズルユニットを直接本流に接続させるようにするため、支流の長さが０になるので、多孔ノズルユニットに対する支流の圧力損失を０にすることができる。

図１７に、本実施形態における多孔ノズルユニットの本流への接続構造を斜視図で示す。

図１７に示すように、多孔ノズルユニット１５１Ｇのインク供給口１５３を本流５５に直結する。なお、本実施形態においても、多孔ノズルユニット１５１Ｇの各ノズルｎ１等は前述した第２実施形態と同様に１６ｐｌのインク滴を吐出し、多孔ノズルユニット１５１Ｇには１２個のノズルｎ１、・・・、ｎ２３が設けられている。また、多孔ノズルユニット１５１Ｇの圧力室１５２の上部には圧力発生手段としての圧電体１５８が形成されている。

また、本流５５から通常のノズル（図示省略）にインクを供給するための支流１５５が、本流５５に対して、多孔ノズルユニット１５１Ｇのインク供給口１５３とは反対側に接続されている。

このように、多孔ノズルユニット１５１Ｇのインク供給口１５３を直接に本流５５に接続するようにしたため、多孔ノズルユニット１５１Ｇに対する支流１５５の長さが０となり、多孔ノズルユニット１５１Ｇに対する支流１５５の圧力損失を０にすることができる。

次に、本発明のもう一つの特徴であるキャップの構造について説明する。

図１８（ａ）にキャップの平面図を、また図１８（ｂ）にキャップの斜視図を示す。

図１８（ａ）に示すように、キャップ６４は、印字ヘッド５０全体を覆うだけの大きさを有する平面形状が長方形の枠６４ａの中に長手方向の辺に近い側に１本の梁６４ｂが形成され、枠６４ａの中に２つの開口部６４ｃ及び６４ｄが形成されている。

図１８（ｂ）に示すように、これらの枠６４ａ及び梁６４ｂは、印字ヘッド５０の印字面にぴったり密着することができるように、例えばゴム等の弾性部材で形成され、その下部６４ｅは例えば樹脂等で形成されている。また、このとき開口部６４ｃの幅Ｈ１は、本流よりも外側に配置された多孔ノズルユニットを含むことのできる大きさを有している。また、梁６４ｂの幅Ｈ２は、多孔ノズルユニットを覆い塞ぐことのできる大きさを有している。また、開口部６４ｄの幅Ｈ３は、支流に沿って配列される通常のノズルを全て含むことのできる大きさを有している。また、枠６４ａの下側の辺も多孔ノズルユニットを覆い塞ぐことができるように梁６４ｂと同じ幅Ｈ２を有している。

そして、開口部６４ｄの底面には図示を省略したポンプに連通しているホース６５が接続されている。また図示を省略したが開口部６４ｃの底面にも同様に、同じポンプに連通するホースが接続されている。

図１９にインク吸引時の様子を平面図で示す。

図１９（ａ）は、多孔ノズルユニットをキャップして通常のノズルからインクを吸引する場合を示し、図１９（ｂ）は、多孔ノズルユニットをキャップせずに、多孔ノズルユニットからも吸引できるようにした場合を示している。

図１９（ａ）に示すように、多孔ノズルユニットをキャップする場合には、梁６４ｂ及び枠６４ａの下側の辺がそれぞれ多孔ノズルユニット１５１をキャップするようにキャップ６４を印字ヘッド５０に当てるようにする。そして、図示を省略したポンプを駆動して、開口部６４ｄ内に存在する各ノズル５１からインクを吸引する。

また、多孔ノズルユニットをキャップしない場合には、図１９（ｂ）に示すように、キャップ６４を図の下方に少しずらして、梁６４ｂが一方の本流５５を覆うようにして、開口部６４ｃ内に一方の多孔ノズルユニット１５１が含まれるようにするとともに、開口部６４ｄ内に他方の多孔ノズルユニット１５１が含まれるようにする。このようにしてポンプを駆動して吸引することにより、多孔ノズルユニット１５１内のインクを吸引することができる。

このようにキャップ６４を構成することで、今述べたようにキャップ６４を少しずらすだけで、多孔ノズルユニット１５１をキャップする場合と、多孔ノズルユニット１５１をキャップしない場合を簡単に切り替えることが可能となる。また、一つのキャップ６４により、多孔ノズルユニット１５１をキャップする場合としない場合の両方に対応できるので部材点数を減らすことができ、コスト低下という効果もある。

なお、多孔ノズルユニットから吐出しなかった場合には、通常のノズルを駆動させて画像を作るようにすることができる。これは多孔ノズルユニットが通常のノズルと重複したいわゆる冗長ノズルとなっていることによる効果である。

なお、ここで不吐出を検出する手段は前述したイメージセンサによるものの他に、多孔ノズルユニットは複数のノズルを有しており、これら複数のノズルから同時に吐出が行われるるため、そのうちの幾つかのノズルが不吐出になった場合に、どのノズルが不吐出かを特定するためには、飛翔中のインク液滴を検出する形態でもよい。

以上、本発明の液体吐出ヘッドとそのキャップ手段及びこれらを備えた画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る液体吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 図３の４−４線に沿った断面図である。 本実施形態のインクジェット記録装置におけるインク供給系の構成を示した概要図である。 本実施形態のインクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は多孔ノズルユニットの例を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る印字ヘッドにおける多孔ノズルユニット及びインク供給路の配置を示す平面図である。 第１実施形態における多孔ノズルユニットと通常ノズルとの対応を示す説明図である。 （ａ）は第１実施形態における多孔ノズルユニットを示す斜視図であり、（ｂ）はその一部を拡大した平面図である。 多孔ノズルユニットの使用例を示す説明図であり、（ａ）は全吐出の場合、（ｂ）は半吐出の場合を示す。 本発明の第２実施形態に係る印字ヘッドにおける多孔ノズルユニット及びインク供給路の配置を示す平面図である。 第２実施形態における通常ノズルと多孔ノズルユニットとの関係を示す説明図である。 第２実施形態の変形例を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る印字ヘッドにおける多孔ノズルユニット及びインク供給路の配置を示す平面図である。 第３実施形態の変形例を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る印字ヘッドにおける多孔ノズルユニットを示す斜視図である。 本発明に係るキャップを示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は斜視図である。 キャップの使用状態を示す説明図であり、（ａ）は多孔ノズルユニットをキャップする場合、（ｂ）は多孔ノズルユニットをキャップしない場合を示す。 従来の２次元マトリクス構造のインクジェットヘッドのノズル及びインク供給路の配置を示す平面図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…本流、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８…圧電体、５９…空隙、６０…インクタンク、６２…フィルタ、６４…キャップ、６６…ブレード、６７…吸引ポンプ、６８…回収タンク、７０…通信インターフェース、７２…システムコントローラ、７４…画像メモリ、７６…モータドライバ、７８…ヒータドライバ、８０…プリント制御部、８２…画像バッファメモリ、８４…ヘッドドライバ、８６…ホストコンピュータ、８８…モータ、８９…ヒータ、１５１…多孔ノズルユニット、１５３…（多孔ノズルユニットの）インク供給口、１５５…支流

Claims (7)

1. 液体を送液する第１液流路と、
   前記第１液流路から所定方向に分岐して平行に並んだ複数の第２液流路と、
   前記各第２液流路と供給口を介して連通し、該第２液流路に沿って配置され、２次元マトリクス状に配列された、それぞれが１つの吐出口を有する複数の第１圧力発生ユニットと、
   前記マトリクス状に配列された前記第１圧力発生ユニットと前記第１液流路を挟んで反対側の前記第１液流路の近傍に配置された、前記第１液流路から分岐する連通路を介して前記第１液流路と連通する、複数の吐出口を有する第２圧力発生ユニットと、
   を備えたことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記第２圧力発生ユニットが配置される前記第１液流路の近傍は、前記第１液流路からの距離が、前記第１液流路１本あたりの前記第２液流路の長さの半分以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第２液流路の前記第１液流路からの分岐位置と、前記連通路の前記第１液流路からの分岐位置とが、前記第１液流路の液体流れ方向にずれていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第２圧力発生ユニットが供給口を複数有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備え、該液体吐出ヘッドと被記録媒体を相対的に移動させながら前記液体吐出ヘッドから前記被記録媒体に向けて液体を吐出して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記被記録媒体の相対的移動方向の上流または下流の少なくとも一方に、複数の前記第２圧力発生ユニットを配置したことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 請求項１〜４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドのキャップ手段であって、
   前記２次元マトリクス状に配列された第１圧力発生ユニットの前記吐出口と、
   前記第２圧力発生ユニットの前記吐出口とに対し、
   前記液体吐出ヘッドの前記各吐出口が形成される面に対して平行に移動させることで、前記第２圧力発生ユニットの前記吐出口を封止する状態と封止しない状態を切り替えるようにしたことを特徴とする液体吐出ヘッドのキャップ手段。

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