JP3965586B2 - 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に係り、特に圧電素子や発熱素子に代表される吐出エネルギー発生手段（すなわち、圧力発生手段）によって液を加圧してノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドの構造及びその液滴吐出ヘッドを用いたインクジェット記録装置その他の画像形成装置に関する。

従来、電解液を含んだインクが満たされる電気分解室（圧力室）内に一対の電極を配置し、記録すべき情報に応じて電極対に電圧を印加することでインクを電気分解して、その時発生する気体の体積増加によりノズルからインクを吐出させるインクジェット記録装置が提案されている（特許文献１）。

また、特許文献２には、回転ドラム表面にノズルを形成した構造を有するインクジェット記録装置が開示されており、電極間の電解液を電気分解することによって生じた気体の圧力と回転ドラムの遠心力とによってノズルからインクを吐出する構成が提案されている。

更に、特許文献３には、エネルギー発生手段であるヒータを備えた各液流路に記録液を供給するための共通液室内に電気分解用電極を配置し、電気分解によって共通液室内に気泡を発生させることにより、共通液室内の圧力変動を抑制して、各液流路間のリフィル時間のばらつきを低減するインクジェット記録ヘッド及びその記録方法が開示されている。
特開平３−１０４６５０号公報 特開平５−２８６１３５号公報 特開平７−４７６７６号公報

一般に、揮発性インク（水系インクも含まれる）や外気に触れて変質するインクを用いるインクジェットシステムにおいては、通常の吐出動作や停止時（非印字時）に、ノズルのインクメニスカス面からインク溶媒が蒸発し、或いはインクが変質して、インク粘度などの特性が変化することで吐出不良を起こし易いという問題がある。

この点、上記特許文献１〜３には、吐出不良に対する対応について何も開示されていない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、増粘液の吐出を可能にして吐出不良の発生を防止することができる液滴吐出ヘッド及びこれを用い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記載の発明に係る液滴吐出ヘッドは、電解液を含む液体が満たされる液室流路と、前記液室流路から分岐された供給流路と、前記供給流路に連通し、該供給流路を介して前記液室流路から供給される前記液体が充填される圧力室と、前記圧力室に対応して設けられ、前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生手段と、前記圧力室に連通する液滴吐出用のノズルと、前記ノズルの内壁面に設けられ、当該内壁面に前記圧力発生手段の駆動によって前記液体が該ノズル内を流れるときの前記内壁面との間の摩擦抵抗を低下させる微小気泡を発生させる電気分解用電極と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電気分解によってノズル内壁面に微小気泡を発生させることで、ノズル内壁と液体との間の摩擦抵抗が低下し、液が吐出され易くなる。これにより、高粘度液の吐出が可能となり、吐出不良の予防及び吐出不良発生時の回復が可能となる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の液滴吐出ヘッドの一態様に係り、前記ノズルの内壁面に形成された電気分解用電極と対を成す他方の電気分解用電極は、前記供給流路の内壁面又は前記圧力室の内壁面に設けられていることを特徴とする。

ノズル内壁面に形成した電気分解用電極（第１の電極）と対を成す異極の電極（第２の電極）の設置場所については、ヘッド内流路において液体と接触する面であることを条件に、多様な設計が可能であるが、請求項２に示したように、供給流路の内壁面又は圧力室の内壁面に設けることが好ましい。第１の電極及び第２の電極間に電圧を印加することにより、液体が電気分解され、電極面に気泡が発生する。かかる気泡生成と並行して、圧力発生手段を駆動して吐出動作を行う。なお、第２の電極を圧力室内に設ける場合には、圧力発生手段による吐出力に影響し難い位置、すなわち、ノズルからなるべく遠い位置（例えば、圧力室の中心線よりもノズルから遠い側の位置）に設置することがより好ましい。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の液滴吐出ヘッドの一態様に係り、前記ノズルの内壁面に形成された電気分解用電極は、当該ノズルの周方向に沿って複数の電極部に分割され、各電極部に選択的に電圧を印加し得る構成であることを特徴とする。

かかる態様によれば、分割電極部の配置形態及び電圧印加する電極部の選択により、ノズルの周方向について所望の気泡の発生分布を得ることができ、気泡発生分布に応じた流速分布により、液滴の飛翔方向を制御することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を提供するものであり、該液滴吐出装置は、請求項１、２又は３記載の液滴吐出ヘッドと、前記圧力発生手段の駆動を制御する吐出制御手段と、前記電気分解用電極に印加する電圧信号を発生させる電気分解用信号発生手段と、を備えたことを特徴とする。

電気分解用電極への電圧印加及び吐出動作は連携して制御されることが好ましい。通常の吐出動作中に（常に）ノズル内壁に気泡を発生させる態様、或いは、吐出動作中必要に応じて気泡を発生させる場合と発生させない場合とを切り換える態様、回復動作時（予備吐出時）に気泡生成を行う態様、吐出検出手段によって吐出不良が検知された時に気泡発生を行って予備吐出を行う態様など、様々な制御形態があり得る。

なお、ノズル内壁に気泡を発生させた状態で吐出を行う場合と、気泡を発生させずに吐出を行う場合とを選択できる構成の場合、気泡生成の有無によって見かけ上、ノズルの口径が変化するので、気泡生成の有無によって吐出量がばらつかないように、圧力発生手段の駆動を制御し、吐出量を一定に保つ（吐出量の変動を所定範囲内に保つ）ことが好ましい。

また、電気分解用印加電圧の発生源として、圧力発生手段（アクチュエータやヒータ等）の駆動用電源を兼用してもよい。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記電気分解用信号発生手段は、前記ノズルの内壁面に発生させる気泡の直径が１０μｍ以下となる電圧信号を発生することを特徴とする。

直径１０μｍ以下の発生気泡は、遅くとも数秒〜数十秒の間に溶解して消滅するため、吐出動作に悪影響を及ぼさない。また、気泡消滅時間の待ちによる吐出サイクルの低下も少なく、生産性を確保できる。

請求項６記載の発明は、請求項１、２又は３記載の液滴吐出ヘッドの一態様に係り、前記供給流路の絞り部の内壁面に設けられ、当該絞り部の内壁に前記圧力発生手段の駆動による吐出動作時における前記圧力室内の液体の前記供給流路側への液流を阻害する大きさの気泡を発生させる電気分解用電極を備えたことを特徴とする。

請求項６に係る発明によれば、液室流路と圧力室とを繋ぐ供給流路の絞り部（最小断面積部分）の内壁に電気分解により比較的大きな気泡を発生させることで、吐出動作時の供給流路側への液移動（逆流）を気泡と液体の界面における表面張力によって抑える。これにより、吐出方向への流れを多くすることができ、吐出力の向上を図ることができる。すなわち、高粘度液の吐出が可能となり、吐出不良の予防及び吐出不良発生時の回復が可能となる。
かかる態様によれば、ノズル内壁面に微小気泡を発生させてノズル内壁と液体との間の摩擦抵抗を低下させる構成と、供給流路側の逆流阻害機能とが相まって、より一層の吐出効率向上を達成できる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の液滴吐出ヘッドの一態様に係り、前記供給流路の絞り部の内壁面に形成された電気分解用電極と対を成す他方の電気分解用電極は、前記供給流路における他の部分の内壁面又は前記圧力室の内壁面に設けられていることを特徴とする。

供給流路の絞り部の内壁面に形成された電気分解用電極と対を成す異極の電極の設置場所については、多様な設計が可能であるが、請求項７に示したように、供給流路における他の部分の内壁面又は前記圧力室の内壁面に設けられていることが好ましい。

請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載の液滴吐出ヘッドの一態様に係り、１つの圧力室に対して複数の供給流路が形成され、これら複数の供給流路のうち少なくとも１つの供給流路の内壁面に前記液流を阻害する気泡を発生させるための電気分解用電極が設けられていることを特徴とする。

複数の供給流路について選択的に逆流阻害気泡を発生させることにより、吐出時の液体の逆流量をコントロールすることができる。

請求項９記載の発明は、請求項６乃至８の何れか１項記載の液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を提供するものであり、前記圧力発生手段の駆動を制御する吐出制御手段と、前記電気分解用電極に印加する電圧信号を発生させる電気分解用信号発生手段と、を備えたことを特徴とする。

圧力発生手段を駆動して吐出動作を行うときに、当該圧力室の供給流路に逆流阻害用の気泡を発生させることにより、吐出力の向上を図ることができる。

請求項１０記載の発明は、請求項９記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記電気分解用信号発生手段は、前記供給流路の絞り部を閉塞する気泡を発生させる電圧信号を発生することを特徴とする。

電気分解によって発生する気泡によって供給流路の絞り部を完全に封止することにより、液室流路側への逆流を確実に防止することができ、吐出圧力を確保できる。

請求項１１記載の発明は、請求項６乃至８の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを有する液滴吐出装置を提供するものであり、請求項６乃至８の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、前記圧力発生手段の駆動を制御する吐出制御手段と、前記電気分解用電極に印加する電圧信号を発生させる電気分解用信号発生手段と、前記ノズルの内壁面に形成された電気分解用電極に印加する第１の電圧信号及び前記供給流路の絞り部の内壁面に形成された電気分解用電極に印加する第２の電圧信号を発生させる電気分解用信号発生手段と、前記電気分解用信号発生手段で発生される前記第１の電圧信号又は前記第２の電圧信号を選択的に、それぞれ対応する電気分解用電極に印加させる切換手段と、を備えたことを特徴とする。

ノズル内壁面及び供給流路の絞り部の内壁面に電気分解用電極を設置した構成の場合、ノズル内壁面の気泡生成に適した第１の電圧信号と、供給流路の絞り部における気泡生成に適した第２の電圧信号とを発生し得る電気分解用信号発生手段を用い、切換手段によって各電極への電圧の印加を選択的に行う態様が好ましい。

請求項１２記載の発明は、請求項４又は５記載の液滴吐出装置の一態様に係り、前記吐出制御手段は、前記微小気泡の生成に応じて、前記ノズルからの吐出量を一定にするように吐出駆動を制御することを特徴とする。
請求項１３記載の発明は、前記目的を達成する画像形成装置を提供する。すなわち、請求項１３に係る画像形成装置は、請求項４、５、９乃至１２の何れか１項記載の液滴吐出装置を有し、前記ノズルから吐出した液滴によって記録媒体上に画像を形成することを特徴とする。

例えば、当該画像形成装置に適用される液滴吐出ヘッドは、画像データに基づいて圧力発生手段（アクチュエータや加熱発泡用のヒータなど）を制御することで液滴吐出口（ノズル）から液滴を吐出させて所望のドット配置を実現する。

液滴吐出ヘッドの構成例として、記録媒体の全幅に対応する長さにわたってインク吐出用の複数のノズルを配列させたノズル列を有するフルライン型のインクジェットヘッドを用いることができる。

この場合、記録媒体の全幅に対応する長さに満たないノズル列を有する比較的短尺の吐出ヘッドブロックを複数個組み合わせ、これらを繋ぎ合わせることで全体として記録媒体の全幅に対応するノズル列を構成する態様がある。

フルライン型のインクジェットヘッドは、通常、記録媒体の相対的な送り方向（相対的搬送方向）と直交する方向に沿って配置されるが、搬送方向と直交する方向に対して、ある所定の角度を持たせた斜め方向に沿ってインクジェットヘッドを配置する態様もあり得る。

「記録媒体」は、液滴吐出ヘッドの作用によって画像の記録を受ける媒体（被吐出媒体、印字媒体、被画像形成媒体、被記録媒体、受像媒体など呼ばれ得るもの）であり、連続用紙、カット紙、シール用紙、ＯＨＰシート等の樹脂シート、フイルム、布、配線パターン等が形成されるプリント基板、中間転写媒体、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含む。

記録媒体と液滴吐出ヘッドを相対的に移動させる搬送手段は、停止した（固定された）液滴吐出ヘッドに対して記録媒体を搬送する態様、停止した記録媒体に対して液滴吐出ヘッドを移動させる態様、或いは、液滴吐出ヘッドと記録媒体の両方を移動させる態様の何れをも含む。

本発明によれば、ノズル内壁面に電気分解用電極を形成し、電気分解によってノズル内壁に気泡を発生させる構成にしたので、ノズル内壁と液体との間の摩擦抵抗が低下し、液が吐出され易くなる。これにより、高粘度液の吐出が可能となり、吐出不良の予防及び吐出不良発生時の回復が可能となる。

また、本発明の他の態様によれば、液室流路と圧力室とを繋ぐ供給流路の絞り部の内壁面に電気分解用電極を形成し、電気分解によって当該供給流路の絞り部に液室流路側への液の逆流を阻害する気泡を発生させるようにしたので、吐出時の液室流路側への圧力損失が低減され、吐出圧力を確保することができる。これにより、高粘度液の吐出が可能となり、吐出不良の予防及び吐出不良発生時の回復が可能となる。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は本発明の実施形態に係る画像処理装置を用いたインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示したように、このインクジェット記録装置１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のインクジェットヘッド（以下、ヘッドという。）１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを有する印字部１２と、各ヘッド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、記録媒体たる記録紙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。

インク貯蔵／装填部１４は、各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド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）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。本例では、電解液としての水を含んだ溶媒に色材を含ませた水溶性インクが用いられており、このインク液を電気分解することによってマイナス極に水素、プラス極に酸素を発生させるものとする。

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。

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或いは無線タグなど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、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種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クセが残り、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クセ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。

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（第１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。

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水平面（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の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穴（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラ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３４が設けられており、この吸着チャンバ３４をファン３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１６がベルト３３上に吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラ３１、３２の少なくとも一方にモータ（図７中符号８８）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１上の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、或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・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・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面をローラ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を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に加熱空気を吹き付け、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の各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１０が対象とする記録紙１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、記録紙１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれのヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが記録紙１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。

吸着ベルト搬送部２２により記録紙１６を搬送しつつ各ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ異色の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ノズル列を有するフルライン型のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（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１回行うだけで（すなわち１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、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する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。

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限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

図１に示した印字検出部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２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。

各色のヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部２４により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。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などで構成される。

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、熱風を吹き付ける方式が好ましい。

多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパー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４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

こう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不図示の選別手段が設けられている。

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とから構成される。

また、図１には示さないが、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る。

〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド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によってヘッドを示すものとする。

図３(a) はヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図３(b) はその一部の拡大図である。また、図３(c) はヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図、図４は１つの液滴吐出素子（１つのノズル５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図３(a) 中の４−４線に沿う断面図）である。

記録紙１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド５０は、図３(a),(b) に示したように、インク滴の吐出口であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

記録紙１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図３(a) の構成に代えて、図３(c) に示すように、複数のノズル５１が２次元に配列された短尺のヘッドブロック５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。

各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図３(a),(b) 参照）、対角線上の両隅部にノズル５１への流出口と供給インクの流入口（供給口）５４が設けられている。

図４に示したように、各圧力室５２はノズル連通路５１２を介して最終吐出口たるノズル５１と連通している。つまり、ここで言うノズル５１とは、液が吐出する最後の絞り部分となる吐出口管部を意味している。ノズル径に関して好ましくは、直径約数十μｍ（例えば３０μｍ）、長さ数十μｍに設計される。

また、各圧力室５２は、共通流路５５（液室流路に相当）から分岐した個別の供給流路５４２を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインクタンク（図４中不図示、図６中符号６０として記載）と連通しており、インクタンク６０から供給されるインクは図４の共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。

圧力室５２の天面を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）５６には個別電極５７を備えたアクチュエータ５８が接合されている。個別電極５７に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ５８が変形して圧力室５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル５１からインク液滴５９が吐出される。なお、アクチュエータ５８には、ピエゾ素子などの圧電体が好適に用いられる。インク吐出後、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

図示の如く、本例のヘッド５０は、ノズル５１の内壁面に第１の電気分解用電極（以下「第１電極」という。）５１４が形成されるとともに、供給流路５４２の内壁面に第２の電気分解用電極（以下「第２電極」という。）５４４が形成されている。また、供給流路５４２の絞り部（流路断面積が最小となる部分、図４の例では符号５４で示した供給口の付近）の内壁面には第３の電気分解用電極（以下「第３電極」という。）５４６が形成されている。各電極（５１４，５４４，５４６）は耐インク処理された処理層を持つことが好ましい。

第１電極５１４と第２電極５４４とによって１対の電極対（以下「第１電極対」という。）が構成され、第３電極５４６と第２電極５４４とによって１対の電極対（以下「第２電極対」という。）が構成される。すなわち、第２電極５４４は可変出力型電源部５６５（図４において電池のシンボルマークで図示）の正極と接続され、第１電極５１４及び第３電極５４６は選択スイッチ５６７を介して可変出力型電源部５６５の負極と接続される。

選択スイッチ５６７の接続先を制御することにより、第１電極５１４を含む第１電極対、又は第３電極５４６を含む第２電極対に選択的に電圧を印加することができる。

例えば、第１電極対の電極間に電圧を印加すると、流路内のインクが電気分解され、第１電極５１４面（すなわち、ノズル５１内壁面）に水素の気泡５８２が発生する。このとき、第２電極５４４面には酸素の気泡が発生し得るが、水素の発生気泡量と比べると酸素の発生量は少ない（理論上は半分）。

また、選択スイッチ５６７を切り換えて、第２電極対の電極間に電圧を印加した場合は、第３電極５４６面（すなわち、供給流路５４２の内壁面）に水素の気泡（図４中不図示）が発生する。詳細は後述するが、印加電圧を制御することによって発生気泡径、気泡量、気泡消滅時間等を制御することができる。

図４の如き構造を有するヘッド５０は、ステンレス鋼板（ＳＵＳ板）やシリコン等の薄い板材にエッチングやプレス加工、マイクロマシーニング技術等で穴や溝を形成したプレート部材を複数枚積層接合して製作することができる。また、図４では、第１電極５１４をノズル５１の内壁部に埋設した例を示したが、本発明の実施に際しては、ノズル５１が穿設されるノズル板を金属等の電導性材料で構成し、当該ノズル板を第１電極５１４として兼用することも可能である。

図４で説明した構造を有するインク室ユニット５３を図５に示す如く主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

すなわち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さの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には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（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等が行われ、用紙の幅方向（用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）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図５に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル５１-11 、５１-12 、５１-13 、５１-14 、５１-15 、５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル５１-21 、…、５１-26 を１つのブロック、ノズル５１-31 、…、５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙１６の搬送速度に応じてノズル５１-11 、５１-12 、…、５１-16 を順次駆動することで記録紙１６の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと用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。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ５８の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。

〔インク供給系の構成〕
図６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はヘッド５０にインクを供給する基タンクであり、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、不図示の補充口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変える場合には、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、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。なお、図６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６に示したように、インクタンク６０とヘッド５０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、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。図６には示さないが、ヘッド５０の近傍又はヘッド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５１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、不図示の移動機構によってヘッド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、図示せぬ昇降機構によってヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。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、ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａをキャップ６４で覆う。

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、図示せぬブレード移動機構によりヘッド５０のインク吐出面（ノズル板表面）に摺動可能である。ノズル板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をノズル板に摺動させることでノズル板表面を拭き取り、ノズル板表面を清浄する。

印字中又は待機中において、特定のノズルの使用頻度が低くなり、ノズル近傍のインク粘度が上昇した場合、その劣化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、ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、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５０への装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。

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、吐出駆動用のアクチュエータ５８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（アクチュエータ５８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アクチュエータ５８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板表面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、以下に述べる吸引動作を行う。

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、アクチュエータ５８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、ヘッド５０のノズル面５０Ａに、圧力室５２内のインクをポンプ等で吸い込む吸引手段を当接させて、気泡が混入したインク又は増粘インクを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。

詳細は後述するが、本実施形態では電気分解による気泡生成によってノズル５１の流路抵抗を下げることで増粘インクの吐出が可能となっている。
〔制御系の説明〕
図７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、ＲＯＭ７３、画像メモリ７４、インク情報読取部７５、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、電気分解制御部７９、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（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、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（不図示）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磁気媒体を用いてもよい。

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、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、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等の各部を制御し、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８９を制御する制御信号を生成する。

ＲＯＭ７３には、システムコントローラ７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。なお、ＲＯＭ７３は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

インク情報読取部７５は、インク種の情報を取得する手段である。具体的には、例えば、インクタンク６０のカートリッジの形状（インク種を識別可能な特定の形状）、或いはカートリッジに組み込まれたバーコードやＩＣチップなどからインクの物性情報を読み取る手段を用いることができる。その他、ユーザインターフェースを利用してオペレータが必要な情報を入力してもよい。インク情報読取部７５から得られた情報はシステムコントローラ７２に送られ、電気分解の電圧制御及び吐出制御等に利用される。

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８９を駆動するドライバである。

電気分解制御部７９は、システムコントローラ７２からの指示に従い可変出力型電源部５６５の出力を制御する制御信号を生成するとともに、選択スイッチ５６７の接続先を切り換えるための制御信号を生成する。

可変出力型電源部５６５は、出力電圧値、パルス幅及びパルス周波数を変更可能な電源回路を含んで構成され、電気分解制御部７９からの制御信号に応じた電気分解用の電圧信号を生成する。可変出力型電源部５６５は、ノズル５１内壁面における気泡生成に適した第１の電圧信号と、供給流路５４２の絞り部における気泡生成に適した第２の電圧信号とを含む少なくとも２種類の電圧信号を生成することができる。なお、電気分解用印加電圧の電圧発生源として、アクチュエータ５８その他の駆動用電源を兼用してもよい。

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、生成した印字データ（ドットデータ）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７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ヘッド５０のアクチュエータ５８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。

印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース７０を介して外部から入力され、画像メモリ７４に蓄えられる。この段階では、ＲＧＢの画像データが画像メモリ７４に記憶される。

画像メモリ７４に蓄えられた画像データは、システムコントローラ７２を介してプリント制御部８０に送られ、該プリント制御部８０において既知のディザ法、誤差拡散法などの手法によりインク色ごとのドットデータに変換される。すなわち、プリント制御部８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫＣＭＹの４色のドットデータに変換する処理を行う。プリント制御部８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ８２に蓄えられる。

ヘッドドライバ８４は、画像バッファメモリ８２に記憶されたドットデータに基づき、ヘッド５０の駆動制御信号を生成する。ヘッドドライバ８４で生成された駆動制御信号がヘッド５０に加えられることによって、ヘッド５０からインクが吐出される。記録紙１６の搬送速度に同期してヘッド５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１６上に画像が形成される。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサ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。

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ヘッド５０に対する各種補正を行う。また、システムコントローラ７２は、印字検出部２４から得られる情報に基づいて、予備吐出（電気分解を含む）や吸引その他の所定の回復動作を実施する制御を行う。

〔電気分解で発生させる気泡の作用〕
次に、上記の如く構成されたインクジェット記録装置１０における電気分解気泡の生成機能について説明する。

図８（ａ）は、ノズル５１のメニスカス部を拡大した模式断面図である。第１電極５１４と第２電極５４４（図８中不図示）との電極間に所定のパルス電圧を印加することにより、ノズル５１内壁の電極面に微小な気泡５８２を多数密集させて発生させることができる。すなわち、電極間に電圧を印加すると、インクに接する第１電極５１４の境界面から水素の気泡５８２が発生し、周りのインクを押し退けるようにして電極面に気泡５８２が付着する。気泡径は１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。

図８（ｂ）は、電気分解気泡が付着していない状態でノズル５１から液を吐出させた場合のノズル５１内の流速分布を示す図であり、図８（ｃ）は、電気分解気泡が付着している状態でノズル５１から液を吐出させた場合のノズル５１内の流速分布を示す図である。図８（ｂ）に示したとおり、ノズル５１の内壁面に気泡が存在しないときには、ノズル５１内のインクはノズル５１の内壁面に接触しており、内壁面の近傍は摩擦抵抗の影響によって流速が小さくなる。このため、インクが増粘していると、アクチュエータ５８による吐出動作を行ってもノズル５１内に増粘インクが残留する。

これに対し、図８（ａ）のように、ノズル５１の内壁面に微小な気泡５８２を発生させると、内壁面付近の増粘インクは電極面との境界から発生した気泡５８２によって壁面から切り離される。これにより、ノズル５１の内壁面との摩擦抵抗の影響が低減され、増粘インクを容易に排出することができる。

かかる気泡生成機能の活用形態として、印字検出部２４その他の吐出検出手段により、吐出不良が検出されたときに、図８（ａ）の如くノズル５１内壁に気泡を発生させて予備吐出を行うことにより、吐出不良の回復が可能である。また、一定の条件の下で定期的に又は不定期に行われるメンテナンス動作時（予備吐出時）に気泡生成を行うことにより、予備吐出において効率よく増粘インクを排出できる。

或いはまた、予備吐出時のみならず、通常の印字動作中に気泡生成を行い、図８（ａ）の状態で吐出を行うことも可能である。

ただし、この場合、図８（ｂ），（ｃ）に示したとおり、気泡生成の有無によって見かけ上ノズル径が変化するため、吐出量が変化しないように、気泡生成の有無に応じて吐出駆動を制御することが好ましい。例えば、アクチュエータ５８に印加する駆動電圧を変更したり、駆動パルスを変更したりすることにより、吐出量の均一化を図る。

図９は、第１電極対に印加する電圧波形の一例を示す波形図である。電極間距離１ｍｍのとき、印加電圧は、パルス幅０．１〜１msec（例えば、０．５msec）、電圧２０〜３０Ｖ( 図９では、２０Ｖを図示）とすることにより、マイナス極側の第１電極５１４に気泡径５μｍ以下の微小気泡を多数密集させて発生させることができる。また、パルス状に複数のパルスを印加することでもよい。

水系電解液のインク中の溶存水素は非常に少ないため、マイナス極側に発生した水素気泡は、数秒から数十秒の間に溶解して消滅する。このため、ヘッド５０内に気泡が長期間留まって吐出に悪影響を与えるようなことがない。一方、プラス極側（第２電極５４４）に発生する酸素気泡は発生量が少なく、また、発生場所も圧力室５２の外部（供給流路５４２部）であるため、吐出にはあまり影響しない。

なお、溶存酸素量を少なくしたインク（例えば、脱気インク）を用いることにより、酸素気泡の消滅時間を短縮することが可能である。したがって、かかる脱気インクを用いる構成がより好ましい。

図１０は、第３電極５４６が形成された供給口５４付近の拡大図である。図４で説明した選択スイッチ５２７の接続先を切り換えて第３電極５４６と第２電極５４４との電極間に電気分解用の電圧を印加することにより、供給流路５４２の内壁に図１０の如く、気泡５８４を発生させる。この気泡５８４は、供給流路５４２を完全に塞ぐ大きさに形成される。電気分解によってこのように比較的大きな気泡を生成するには、例えば、３Ｖ程度の低い電圧で長いパルス幅の電圧を与える。

吐出時のアクチュエータ５８の駆動によって圧力室５２内のインクは吐出方向（ノズル方向）と供給側方向（供給流路５４２及び共通流路５５方向）に移動しようとするが、図１０のように、供給流路５４２を閉塞する気泡５８４を生成することにより、当該気泡５８４とインクの界面における表面張力によって供給側方向への逆流が抑えられる。つまり、供給側への戻り抵抗が増加する。このため、吐出方向へのインクの移動が促進され、アクチュエータ５８の発生圧力を効率的に吐出に利用することができる。したがって、増粘インクを容易に排出することが可能になり、吐出不良を防止できる。

図１１は、図１０の変形例を示す図である。図１１中図１０の構成と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。図１１に示すように、供給流路５４２の内壁に凸部５４３を形成し、この凸部５４３に第３電極５４６を形成する構成も可能である（電極自体によって凸部５４３を形成することができる）。この凸部５４３によって流路断面積が最も小さくなる部分（最狭窄部）が圧力室５２への供給絞り部として機能する。図１１の例によれば、凸部５４３の形状によって当該最狭窄部に気泡５８４が残留し易くなる。

図１１では、供給口５４の近傍に凸部５４３を設け、ここに第３電極５４６を配置したが、凸部５４３の形成位置（すなわち、第３電極５４６の形成位置）は特に限定されず、圧力室５２と共通流路５５とを繋ぐ供給流路５４２中の適宜の位置に凸部を形成することができる。第３電極５４６は、圧力室５２よりも上流で且つ流路断面積が最も小さくなる部分に形成されることが好ましい。

図１２は、共通流路５５から圧力室５２にインクを供給する供給流路５４２部の他の構成を示す要部断面図である。図１２中図４の構成と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。図１２に示した例は、各圧力室５２と共通流路５５とを繋ぐ供給流路５４２部に複数の供給絞り流路５４２Ａ，５４２Ｂが形成され、少なくとも１つの供給絞り流路（図１２において符号５４２Ｂ）に電気分解用電極（第３電極５４６）が形成されている。

かかる構成によれば、気泡生成を制御して選択的に供給絞り流路（図１２において符号５４２Ｂ）を塞ぐことにより、吐出時のインク逆流量を制御することができる。なお、図１２では、２本の供給絞り流路５４２Ａ，４５２Ｂを示したが、更に多数の供給絞り流路を有してもよい。また、複数の供給絞り流路の全数又は一部にそれぞれ第３電極５４６を配置し、各電極に選択的に電圧印加可能な構成とすることにより、吐出時のインク逆流量やリフィル性能を一層細かく制御することができる。

〔変形例〕
図１３は、ノズル５１内壁面に形成される第１電極５１４の構成例を示す模式図である。図１３の例では、ノズル５１の円周方向に沿って第１電極５１４が分割され、各電極部５１４Ａ，５１４Ｂに対して選択スイッチ５６８を介して選択的に電圧を印加できるように構成されている。図７で説明した電気分解制御部７９からの制御信号等により図１３の選択スイッチ５６８の接続先を切り換えることで、電圧を印加する電極部５１４Ａ又は５１４Ｂが変更される。

図１４は、一方の電極部５１４Ａに電気分解用の電圧を印加したときの様子が示されている。同図においてノズル５１内壁面の左側に配置された電極部５１４Ａに電圧が印加されると、当該電極面に気泡５８２が発生する。このとき、当該電極部５１４Ａに対向する右側の電極部５１４Ｂには電圧が印加されず、気泡は発生しない。

この状態でアクチュエータ５８（図１４中不図示）を駆動して吐出を行うと、右側の電極部５１４Ｂとインクとの間の摩擦抵抗に比べて、左側の電極部５１４Ａとインクとの間の摩擦抵抗が小さいため、流速分布の軸対称性が崩れ、ノズル中心軸５１５から逸れた斜め方向にインク液滴５９が吐出される。

このように、ノズル５１内における気泡生成場所（電圧を印加する電極部）を制御することにより、インク液滴５９の飛翔方向を制御することができる。かかる飛翔方向の偏向機能を利用してインク液滴５９の着弾位置を変えることが可能である。

図１３及び図１４では、第１電極５１４を円周方向に２分割（略１８０度等分配に分割）した例を示したが、本発明の実施に際しては、分割数や各分割電極部の大きさのバランス等については、特に限定されず、飛翔方向を偏向させる方向や角度に応じて電極の分割形態（分割電極の配置形態）が設計される。

なお、図１３には示していないが、必要に応じて両方の電極部５１４Ａ，５１４Ｂに同時に電圧を印加することができるように、電極部５１４Ａ，５１４Ｂの間の導通／非導通を切換可能な回路（制御スイッチなど）を付加する構成が好ましい。このような構成が付加されることにより、図４及び図８乃至図９で説明した吐出効率の向上も併せて実現できる。

〔他の実施形態〕
図１５に本発明の他の実施形態を示す。図１５中図４の構成と同一又は類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。図１５に示した例は、第２電極５４４の設置位置が図４の構成と相違する。

すなわち、図１５に示したヘッド５０は、圧力室５２内に第２電極５４４が配置されている。この場合、第２電極５４４で発生する酸素気泡による吐出への影響を考慮して、なるべく吐出に影響し難い場所（位置）に第２電極５４４を配置することが好ましい。例えば、図示のように、圧力室５２におけるノズル５１への流出口の位置（ノズル連通路５１２の接続位置）と、供給口５４の位置との中間点を通る中心線５２５を境にしてノズル５１から遠い側（供給口５４に近い側）の領域に第２電極５４４を配置することが好ましい。

上記各実施形態では、記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を有するページワイドのフルライン型ヘッドを用いたインクジェット記録装置を説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、短尺の記録ヘッドを往復移動させながら画像記録を行うシャトルヘッドを用いるインクジェット記録装置についても本発明を適用可能である。

また、上述の説明では、画像形成装置の一例としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。例えば、印画紙に非接触で現像液を塗布する写真画像形成装置等についても本発明の液滴吐出ヘッドを適用できる。また、本発明に係る液滴吐出ヘッドの適用範囲は画像形成装置に限定されず、吐出ヘッドを用いて処理液その他各種の液体を被吐出媒体に向けて噴射する各種の装置（塗装装置、塗布装置、配線描画装置など）について本発明を適用することができる。

本発明の実施形態に係る液滴吐出装置を用いたインクジェット記録装置の全体構成図 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 ヘッドの構成を示す平面透視図 図３(a) の要部拡大図 フルライン型ヘッドの他の構成例を示す平面透視図 図３(a) 中の４−４線に沿う断面図 図３(a) に示したヘッドのノズル配列を示す拡大図 本例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 本例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 ノズル内壁面に発生させた微小気泡の作用を説明するために用いた図 ノズル内壁面に気泡を生成する際に印加される電気分解用の電圧波形の一例を示す波形図 供給流路の絞り部に発生させた気泡の作用を説明するために用いた要部断面図 供給流路の絞り部に関する他の構成を示した要部断面図 供給流路部の他の構成を示す要部断面図 ノズル内壁面に形成される電極の配置構成例を示す模式図 図１３に示した構成の作用を説明するために用いた要部模式図 本発明の他の実施形態を示すヘッドの断面図

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ…ヘッド、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２２…吸着ベルト搬送部、５０…ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…供給口、５５…共通流路、７２…システムコントローラ、７９…電気分解制御部、８０…プリント制御部、５１４…第１電極（電気分解用電極）、５１４Ａ，５１４Ｂ…電極部、５４２…供給流路、５４４…第２電極（電気分解用電極）、５４６…第３電極（電気分解用電極）、５６５…可変出力型電源部、５６７…選択スイッチ、５８２，５８４…気泡、５４２Ａ，５４２Ｂ…供給絞り流路

Claims (13)

1. 電解液を含む液体が満たされる液室流路と、
   前記液室流路から分岐された供給流路と、
   前記供給流路に連通し、該供給流路を介して前記液室流路から供給される前記液体が充填される圧力室と、
   前記圧力室に対応して設けられ、前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生手段と、
   前記圧力室に連通する液滴吐出用のノズルと、
   前記ノズルの内壁面に設けられ、当該内壁面に前記圧力発生手段の駆動によって前記液体が該ノズル内を流れるときの前記内壁面との間の摩擦抵抗を低下させる微小気泡を発生させる電気分解用電極と、
   を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 前記ノズルの内壁面に形成された電気分解用電極と対を成す他方の電気分解用電極は、前記供給流路の内壁面又は前記圧力室の内壁面に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記ノズルの内壁面に形成された電気分解用電極は、当該ノズルの周方向に沿って複数の電極部に分割され、各電極部に選択的に電圧を印加し得る構成であることを特徴とする請求項１又は２記載の液滴吐出ヘッド。
4. 請求項１、２又は３記載の液滴吐出ヘッドと、
   前記圧力発生手段の駆動を制御する吐出制御手段と、
   前記電気分解用電極に印加する電圧信号を発生させる電気分解用信号発生手段と、
   を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
5. 前記電気分解用信号発生手段は、前記ノズルの内壁面に発生させる気泡の直径が１０μｍ以下となる電圧信号を発生することを特徴とする請求項４記載の液滴吐出装置。
6. 前記供給流路の絞り部の内壁面に設けられ、当該絞り部の内壁に前記圧力発生手段の駆動による吐出動作時における前記圧力室内の液体の前記供給流路側への液流を阻害する大きさの気泡を発生させる電気分解用電極を備えたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の液滴吐出ヘッド。
7. 前記供給流路の絞り部の内壁面に形成された電気分解用電極と対を成す他方の電気分解用電極は、前記供給流路における他の部分の内壁面又は前記圧力室の内壁面に設けられていることを特徴とする請求項６記載の液滴吐出ヘッド。
8. １つの圧力室に対して複数の供給流路が形成され、これら複数の供給流路のうち少なくとも１つの供給流路の内壁面に前記液流を阻害する気泡を発生させるための電気分解用電極が設けられていることを特徴とする請求項６又は７記載の液滴吐出ヘッド。
9. 請求項６乃至８の何れか１項記載の液滴吐出ヘッドと、
   前記圧力発生手段の駆動を制御する吐出制御手段と、
   前記電気分解用電極に印加する電圧信号を発生させる電気分解用信号発生手段と、
   を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
10. 前記電気分解用信号発生手段は、前記供給流路の絞り部を閉塞する気泡を発生させる電圧信号を発生することを特徴とする請求項９記載の液滴吐出装置。
11. 請求項６乃至８の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、
    前記圧力発生手段の駆動を制御する吐出制御手段と、
    前記ノズルの内壁面に形成された電気分解用電極に印加する第１の電圧信号及び前記供給流路の絞り部の内壁面に形成された電気分解用電極に印加する第２の電圧信号を発生させる電気分解用信号発生手段と、
    前記電気分解用信号発生手段で発生される前記第１の電圧信号又は前記第２の電圧信号を選択的に、それぞれ対応する電気分解用電極に印加させる切換手段と、
    を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
12. 前記吐出制御手段は、前記微小気泡の生成に応じて、前記ノズルからの吐出量を一定にするように吐出駆動を制御することを特徴とする請求項４又は５記載の液滴吐出装置。
13. 請求項４、５、９乃至１２の何れか１項記載の液滴吐出装置を有し、前記ノズルから吐出した液滴によって記録媒体上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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