(57)【要約】【課題】記録ヘッドにおいて、不吐出の補完を容易に可能とする、また、高解像度化を可能とする液体吐出装置を得る。【解決手段】圧力室１１および圧力室１１に連通し圧力室内の液体１２を外部に吐出する液体吐出口１３を有する液体吐出部材１０と、圧力室１１内の圧力を高め、液体吐出口１３から液体１２を吐出させる圧力付与手段２０とを備えた液体吐出装置において、液体吐出部材１０の液体吐出口１３が設けられている部分が薄板材１６により形成されており、薄板材１６の、液体吐出口１３の外周に、薄板材１６を変形させることにより液体吐出口１３の形状を変形させて液体吐出口１３から吐出される液滴の吐出方向を変化させる圧電手段３０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力室および該圧力室に連通し該圧力室内の液体を外部に吐出する液体吐出口を有する液体吐出部材と、前記圧力室内の圧力を高め、前記液体吐出口から液体を吐出させる圧力付与手段とを備えた液体吐出装置であって、
前記液体吐出部材の前記液体吐出口が設けられている部分が薄板材により形成されており、
前記薄板材の、前記液体吐出口の外周に、前記薄板材を変形させることにより前記液体吐出口の形状を変形させて該液体吐出口から吐出される液滴の吐出方向を変化させる圧電手段を備えていることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記圧電手段が、前記液体吐出口の外周の、周方向の異なる位置に配置された、個別に制御可能な複数の圧電素子からなるものであることを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記複数の圧電素子が、前記複数の圧電素子に共通して、前記薄板材側から順に形成された、第１の電極層および圧電体膜と、該圧電体膜上に、前記複数の圧電素子の圧電素子毎に応じてパターン形成された第２の電極層とからなるものであることを特徴とする請求項２記載の液体吐出装置。
【請求項４】
請求項１から３いずれか１項記載の液体吐出装置が複数、列設されてなる記録ヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録装置の高解像度化、吐出不良補完を実現する記録ヘッドとして利用される液体吐出装置およびそれを備えたインクジェット式記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
記録ヘッドの吐出口からインクを吐出させて紙等の被記録材に付着させるインクジェット記録方式の一つとしては、加熱により管内のインクに気泡を発生させてインクを噴射するサーマル式、および電圧を加えると変形する圧電素子（ピエゾ素子）を用い、ピエゾ素子に電圧を加えて、変形させることでインクを管外へと噴出させるピエゾ式などの、インク滴に圧力を加える方法によりインクを噴射させる方法が採用されている。
【０００３】
このような吐出方法の記録ヘッドを用いたインクジェット式記録装置においては、異物による吐出口の目詰まりやインク内に混入した気泡などにより吐出不良が発生することがある。
【０００４】
従来から、この吐出不良の課題に対して、吐出不良の検知方法、不吐出補完方法、制御方法および種々の吐出量制御方法、装置が提案されている。
【０００５】
特許文献１には、異常なプリント素子に加えるべき画像データを移動して他のプリント素子の画像データに重畳し、プリントを補完させることにより画像欠陥のない画像を得ようとする構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−７９９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の画像補完方法は、不吐出等の異常ノズルによる画像欠陥を低減するため、不吐出のノズルに対する補完印字を達成するものである。しかし、特許文献１に開示されるマルチスキャン方式によれば、補完記録を行うノズルは重畳されたデータを印字することになり、印字速度を低下せざるを得ない。
【０００８】
また、インクジェットプリンタは年々高解像度化しており、記録ヘッドの液体を吐出する吐出口配列の解像度は600dpi、1200dpiと高解像度化している。それに伴い、画像を形成する吐出インク滴のサイズに関しては、15pl（ピコリットル）程度から５pl、２plと年々小滴化する傾向にある。
【０００９】
ピエゾ方式の記録ヘッドの場合には、吐出口毎にピエゾ素子を備えた構造となるため、ヘッド構造が複雑であり、吐出口配列の解像度の高解像度化に伴い、ピエゾ素子を小型化するとインクを押し出すために必要な体積変化が得られにくいという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、不吐出の補完を容易に可能とする、また、高解像度化を可能とする液体吐出装置およびそれを備えたインクジェット式記録装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の液体吐出装置は、圧力室および該圧力室に連通し該圧力室内の液体を外部に吐出する液体吐出口を有する液体吐出部材と、前記圧力室内の圧力を高め、前記液体吐出口から液体を吐出させる圧力付与手段とを備えた液体吐出装置であって、
前記液体吐出部材の前記液体吐出口が設けられている部分が薄板材により形成されており、
前記薄板材の、前記液体吐出口の外周に、前記薄板材を変形させることにより前記液体吐出口の形状を変形させて該液体吐出口から吐出される液滴の吐出方向を変化させる圧電手段を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
前記圧電手段は、１つの圧電素子からなるものであってもよいが、前記液体吐出口の外周の、周方向の異なる位置に配置された、個別に制御可能な複数の圧電素子からなるものであることが好ましい。
【００１３】
前記複数の圧電素子は、前記複数の圧電素子に共通して、前記薄板材側から順に形成された、第１の電極層および圧電体膜と、該圧電体膜上に、前記複数の圧電素子の圧電素子毎に応じてパターン形成された第２の電極層とからなるものであることが好ましい。
【００１４】
本発明のインクジェット式記録装置は、本発明の液体吐出装置が複数、列設されてなる記録ヘッドを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の液体吐出装置は、液体吐出部材の液体吐出口が設けられている薄板材の、液体吐出口の外周に、薄板材を変形させることにより液体吐出口の形状を変形させて液体吐出口から吐出される液滴の吐出方向を変化させる圧電手段を備えているので、被記録媒体への打滴の際に、吐出口直下のみならず、吐出口の変形量の許容範囲において、所望の位置に滴下させることができる。このような液体吐出装置が複数列設されてなる記録ヘッドによれば、隣接する液体吐出口が不吐出となった場合に、その不吐出となった吐出口が打滴すべき箇所への打滴を正常な吐出口からの打滴で補完することができる。また、吐出口直下位置と異なる位置への打滴が可能となることから、１つの吐出口から複数箇所への打滴を行うことにより高解像度化を測ることも可能となる。
【００１６】
本発明のインクジェット式記録装置は、上記本発明の液体吐出装置が複数、列設されてなる記録ヘッドを備えているので、ある液体吐出装置が不吐出となった場合、近隣の正常な液体吐出装置により不吐出となった液体吐出装置による打滴を補完させることができ、不吐出の容易な補完が可能となる。また、１つの液体吐出装置から、同一ライン上で偏向により２打滴行う等の処理により列設された液体吐出装置の数で通常得られる解像度よりも高解像度な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る液体吐出装置の構造を示す要部断面図
【図２】図１の液体吐出装置の一部拡大図
【図３】図２の液体吐出装置の底面図
【図４】図１の液体吐出装置の駆動形態を示す一部拡大図
【図５】図１の液体吐出装置の別の駆動形態を示す一部拡大図
【図６】図１の液体吐出装置が多数列設されてなる記録ヘッドの要部断面図
【図７】図６の記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の構成例を示す図
【図８】図７のインクジェット式記録装置の部分上面図
【図９】他の形態の液体吐出装置の構成を示す構成図
【図１０】図９に示す液体吐出装置の吐出口近傍の底面図
【図１１】他の形態の液体吐出装置の構成を示す構成図
【図１２】他の形態の液体吐出装置の構成を示す構成図
【図１３】図１２の液体吐出装置の駆動形態を示す図
【図１４】図１２の液体吐出装置における圧電素子駆動波形を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１９】
＜第１実施形態の液体吐出装置＞
図１は本発明の第１実施形態の液体吐出装置１の要部を示す概略断面図であり、図２は、図１の液体吐出装置１の一部を拡大して示した拡大図である。また、図３は図２に拡大された液体吐出装置１の一部の底面図である。各図において視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。
【００２０】
本実施形態の液体吐出装置１は、圧力室１１および該圧力室１１に連通し圧力室１１内の液体（インク）１２を外部に吐出する液体吐出口１３を有する液体吐出部材１０と、圧力室１１内の圧力を高め、液体吐出口１３から液体１２を吐出させる圧力付与手段２０とを備えている。なお、圧力室は図示しないインク貯留部に接続されており、そのインク貯留部から適宜インクが供給される。
【００２１】
圧力付与手段２０として、本実施形態においては液体吐出部材１０の圧力室１１に対応して設けられた圧力室駆動用の圧電素子（以下において、圧力室駆動用の圧電素子２０）を備えているが、ヒータ等の液体を発泡させる手段を備えていてもよい。
【００２２】
液体吐出部材１０は、基板１５にドライエッチングもしくはウエットエッチングにより圧力室１１、該圧力室１１に連通する流路１４を形成し、この基板１５に液体吐出口１３を有する薄板材（ノズルプレート）１６が貼り付けられて構成されている。ノズルプレート１６は、振動しやすい、可撓性のある材料で形成することが好ましい。また、基板１５の加工により圧力室１１の上壁面を構成すると共に圧電素子２０の伸縮を圧力室１１へ伝達する振動板（ダイヤフラム）１８が形成されており、圧力駆動用の圧電素子２０は振動板１８の上に配置形成されている。
【００２３】
本実施形態の液体吐出装置１は、さらに、吐出口１３を有するノズルプレート１６の、吐出口１３の外周にノズルプレート１６を変形させることにより吐出口１３の形状を変形させて吐出口１３から吐出される液滴の吐出方向を変化させる吐出口駆動用の圧電手段３０を備えている。
【００２４】
本実施形態においては、吐出口駆動用の圧電手段３０は、ノズルプレート１６の外面の吐出口１３の外周に周方向の異なる位置に、個別に制御可能な複数の圧電素子３０Ａ〜３０Ｄからなる（図３参照）。圧電素子３０Ａ〜３０Ｄは、４つの素子３０Ａ〜３０Ｄに共通してノズルプレート１６側から形成された第１の電極層３１および圧電体膜３２と、この圧電体膜３２上、４つの素子３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに対応してパターン形成された第２の電極層３３Ａ〜３３Ｄとからなる。ここでは、第２の電極層３３Ａ〜３３Ｄは断続的なリング状に配置されている。言い換えると、本実施形態においては、パターン形成された第２の電極層３３Ａ〜３３Ｄの形状により、圧電素子３０Ａ〜３０Ｄは特定され、互いに分離されたものとなる。
【００２５】
圧力駆動用の圧電素子２０は、振動板１８上に、下部電極層２１と圧電体膜２２と上部電極層２３とが順次積層された素子であり、圧電体膜２２は、下部電極層２１と上部電極層２３とにより膜厚方向に電界が印加されるようになっている。
【００２６】
液体吐出装置１では、圧電素子２０に印加する電界強度を増減させて圧電素子２０を伸縮させ、これによって圧力室１１からの液体１２の吐出や吐出量の制御が行われる。なお、圧力付与手段としては、加熱により管内のインクに気泡を発生させてインクを噴射するサーマル式のインクジェットのように、ヒータを備えていてもよい。
【００２７】
基板１５としては、熱伝導率、加工性が良いことからシリコン基板が好ましく、特には、シリコン基板上にＳｉＯ２膜とＳｉ活性層とが順次積層されたＳＯＩ基板等の積層基板が好適に用いられる。また、振動板１８と圧力室駆動用圧電素子２０の下部電極層２１との間に、格子整合性を良好にするためのバッファ層や、電極と基板との密着性を良好にするための密着層等を設けても構わない。
【００２８】
圧力室１１が形成される基板１５と、振動板１８とは一体であっても、別体であってもよく、基板と別体で構成する場合には、基板としては、シリコンのみならず，ガラス，ステンレス（ＳＵＳ），イットリウム安定化ジルコニア（ＹＳＺ），アルミナ，サファイヤ，及びシリコンカーバイド等を用いることができる。
【００２９】
吐出口駆動用圧電素子３０Ａ〜３０Ｄの第１の電極層３１、圧力室駆動用圧電素子２０の下部電極層２１の主成分としては、特に制限なく、Ｉｒ、Ａｕ，Ｐｔ，ＩｒＯ２，ＲｕＯ２，ＬａＮｉＯ３，及びＳｒＲｕＯ３等の金属又は金属酸化物、及びこれらの組合せが挙げられる。
【００３０】
吐出口駆動用圧電素子３０Ａ〜３０Ｄの第２の電極層３３、圧力室駆動用圧電素子２０の上部電極層２３の主成分としては、特に制限なく、第１の電極層３１および下部電極層２１で例示した材料、Ａｌ，Ｔａ，Ｃｒ，及びＣｕ等の一般的に半導体プロセスで用いられている電極材料、及びこれらの組合せが挙げられる。
【００３１】
各電極層３１、３３、２１、２３の厚みは特に制限なく、５０〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００３２】
吐出口駆動用圧電素子３０Ａ〜３０Ｄの圧電体膜３２、圧力室駆動用圧電素子２０の圧電体膜２２の膜厚は特に制限なく、１０ｎｍ〜１００μｍの薄膜が好ましく、１００ｎｍ〜２０μｍの薄膜が特に好ましい。
【００３３】
圧電体膜３２、２２の成膜方法は特に制限されないが、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、及びＰＬＤ法等の気相法；ゾルゲル法及び有機金属分解法等の液相法；及びエアロゾルデポジション法等が挙げられる。
【００３４】
なお、吐出口駆動用の圧電素子３０Ａ〜３０Ｄはノズルプレート１６に、圧力室駆動用の圧電素子２０は振動板１８上にいずれも直接、蒸着等による成膜で形成することが好ましいが、バルク体の圧電体を薄く研磨し電極を備えて構成された圧電素子を薄板材に貼り付けてもよい。しかしながら、非常に微細な構造を構成する必要があることから、蒸着等により直接成膜形成することが容易であり好ましい。
【００３５】
圧電体膜３２、２２の組成は特に制限されず、下記一般式（Ｐ）で表される１種又は２種以上のペロブスカイト型酸化物からなる（不可避不純物を含んでいてもよい）ことが好ましい。
【００３６】
一般式ＡＢＯ３・・・（Ｐ）
（Ａ：Ａサイトの元素であり、Ｐｂ，Ｂａ，Ｓｒ，Ｂｉ，Ｌｉ，Ｎａ，Ｃａ，Ｃｄ，Ｍｇ，Ｋ，及びランタニド元素からなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｂ：Ｂサイトの元素であり、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｍｎ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｃｄ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｈｆ，及びＡｌからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を含む。
Ｏ：酸素。
Ａサイト元素とＢサイト元素と酸素元素のモル比は１：１：３が標準であるが、これらのモル比はペロブスカイト構造を取り得る範囲内で基準モル比からずれてもよい。）
上記一般式（Ｐ）で表されるペロブスカイト型酸化物としては、
チタン酸鉛、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ジルコニウム酸鉛、チタン酸鉛ランタン、ジルコン酸チタン酸鉛ランタン、マグネシウムニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛、ニッケルニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛、亜鉛ニオブ酸ジルコニウムチタン酸鉛等の鉛含有化合物、及びこれらの混晶系；
チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムバリウム、チタン酸ビスマスナトリウム、チタン酸ビスマスカリウム、ニオブ酸ナトリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム等の非鉛含有化合物、及びこれらの混晶系が挙げられる。
【００３７】
電気特性がより良好となることから、上記一般式（Ｐ）で表されるペロブスカイト型酸化物は、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｂｉ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｗ，及びＬｎ（＝ランタニド元素（Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，及びＬｕ））等の金属イオンを、１種又は２種以上含むものであることが好ましい。
【００３８】
図４および図５は、液体吐出装置１の吐出口駆動用圧電手段３０の駆動形態を示す吐出口近傍の断面図である。図４は、図３に示す４つの圧電素子３０Ａ〜３０Ｄのうち、１つの圧電素子３０Ｄにのみ電圧を印加したときの駆動形態を示し、図５は、４つの圧電素子３０Ａ〜３０Ｄの全ての同一の電圧を印加したときの駆動形態を示すものである。
【００３９】
図４に示すように、１つの圧電素子３０Ｄにのみ電圧を印加した場合、この圧電素子３０Ｄ近傍のノズルプレート１６を変形させ、吐出口を変形させて、液体１２の吐出方向を直下方向Ａ1から斜め方向Ａ2へと変化させることができる。その変化量は、圧電素子３０Ｄへの印加電圧により制御することができる。
【００４０】
圧電素子３０Ａ〜３０Ｄの圧電体膜３２は、その伸縮方向が、膜面内方向となるように形成されており、電圧が印加されることにより、ノズルプレートの吐出口１３の周囲を上向きに、あるいは下向きに反らせる内部応力が働く。圧電素子３０Ａ〜３０Ｄに電圧を印加する、すなわちそれぞれの上下電極層に電圧を印加して圧電体膜３２に電界を加えることによる圧電体膜の伸縮に伴い、吐出口の形状を変化させることができる。圧電体膜３２を上に凸、下に凸のいずれの方向に反るか、印加電圧の正負により制御することができる。
【００４１】
また、圧電素子３０Ａ〜３０Ｄに同時に同一の電圧を印加した場合、図５に示すように、吐出口の周囲が全体的に下に反るように制御することもできる。このようにすれば、吐出口１３の口径ｄ0（図２参照）をｄ１へと大きくすることができ、吐出量（液滴サイズ（体積））の調整を容易に行うことが可能となる。
【００４２】
なお、液滴体積Ｖｄは以下のように表される。
Ｖｄ＝πｒ2・ｖ／２ｆ
ここで、ｒは吐出口半径、ｖは液滴速度、ｆは圧力共振周波数である。
【００４３】
すなわち、液滴体積Ｖｄは吐出口半径の２乗に比例するので口径を大きくすることにより、液滴体積を容易に大きくすることができる。
【００４４】
なお、このような吐出口周りの変形を十分なものにするためには、図２に示すように、流路１４の直径Ｄが圧電素子の内周径Ｄinと外周径との間に位置するようにとなるように形成することが好ましい。
【００４５】
図３に示すように、本実施形態においては吐出口駆動用の圧電手段として、４つの圧電素子３０Ａ〜３０Ｄが断続的なリング状に配置されているが、圧電素子の数、配置はこの形態に限るものではなく、液体吐出口１３から吐出される液滴の吐出方向を変化させることができる構成であればよい。例えば、図３に示す圧電素子３０Ａ〜３０Ｄの１つのみを備えるものであってもよいし、隣接する２つ、あるいは対向する２つの素子を備えるものであってもよい。さらには、隣接する２つの素子が繋がった長さの１つの素子を備えるものとしてもよい。各圧電素子の形状は、必ずしも周方向に沿った円弧状である必要はないが、図３に示すような円弧状であることが好ましい。また、円弧の長さは、１つの圧電素子のみを備える場合であってもその中心角が９０°以下であることが好ましく、２つ以上の圧電素子を備える場合には各素子の中心角が９０°より小さく、略同一の角度であることが好ましい。圧電素子の数、配置は液滴の偏向目的（高解像度化、あるいは不吐出ノズルの補完）、および方法（どちら方向に隣接するノズルを補完するかなど）に応じて定めることができる。例えば、所定の一方向にのみ吐出方向を変化させればよい場合に圧電素子を１つのみ備えればよい。自由に吐出方向を変化させたい場合には少なくとも３つ、あるいは４つ以上の圧電素子を備えることが好ましい。
【００４６】
なお、特開平７−１５６４０８号公報には、吐出口の近傍に圧電素子を備えることにより、吐出する液滴サイズを変化させる方法が提案されている。具体的には、サーマル式のインクジェットにおいて、吐出口近傍を圧力室側に凸、あるいは外側に凸とさせることによりヒータと吐出口との間の体積を変化させて液滴サイズを変化させる方法が提案されている。しかしながら、特開平７−１５６４０８号公報には、本発明のような液体吐出口からの液体吐出方向を変化させるという思想は何ら記載も示唆もなく、本発明のような不吐出ノズルの補完、高解像度化等の効果を得ることができない。
【００４７】
「記録ヘッド」
図６を参照して上記液体吐出装置が複数列設されてなる記録ヘッド３について説明する。図６は、記録ヘッドおよび被記録媒体（記録紙１１６）の一部を示す断面図である。図６の記録ヘッド３は、多数の液体吐出装置（ノズル）１ａ，１ｂ，１ｃ，…がＸ方向に列設されて構成されてなるものであり、図６は記録ヘッド３のＹ方向に垂直な断面の一部を示している。各ノズル１ａ，１ｂ，１ｃ，…は、それぞれ上述の液体吐出装置１に相当する。図６において各要素は液体吐出装置１の同一符号（アルファベットを除いた符号）の要素と同等である。
【００４８】
図６に示すように、記録ヘッド３は、多数の圧力室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…およびそれぞれの圧力室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…にそれぞれ連通し圧力室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…内の液体を外部に吐出する多数の液体吐出口１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，…を有し、それぞれの圧力室毎に対応して設けられた圧力室駆動用の圧電素子２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，…を備えている。圧力室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…は共通の基板１５'に設けられてなり、同様に液体吐出口１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，…は共通の薄板材（ノズルプレート）１６'に設けられてなり、基板１５’およびノズルプレート１６’は、上記実施形態の液体吐出部材１０が多数列設された連結液体吐出部材１０’を構成している。
【００４９】
各液体吐出口１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，…の外周にはそれぞれから吐出される液滴の吐出方向を変化させる吐出口駆動用の圧電手段３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，…を備えている。本実施形態において、圧電手段３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，…は、それぞれ図３に示すような４つの圧電素子から形成されている。
【００５０】
記録ヘッド３における不吐出のノズルの補完方法および高解像度化方法について説明する。図６において、ノズル１ａについて模式的に示すように、吐出口駆動用の圧電素子を駆動しない状態では、液滴１２ａは吐出口１３ａの直下に打滴される。記録紙１１６のＸ方向位置において吐出口１３ａ，１３ｂ，…のそれぞれ直下をＸａ１，Ｘｂ１，…とする。ここで、例えばノズル１ｂの吐出口１３ｂが不吐出となった場合、ノズル１ｂにより打滴すべき情報を、隣接ノズル１ａにより補完する。ノズル１ａの吐出口駆動用圧電手段３０ａの圧電素子３０Ｄ（図４参照）に所定の電圧を印加することにより液滴の吐出方向（飛翔方向）を変化させ、ノズル１ｂにより打滴すべきＸｂ１の位置への打滴を行う。このようにして、隣接ノズルにより不吐出ノズルの打滴を補完することにより、ノズルの不吐出によりプリント画像に生じる筋の発生を抑制し、高画質の画像をプリントすることができる。
【００５１】
またノズル形状になんらかの問題があり、液滴が直下に吐出されない場合も、吐出口駆動用圧電手段３０の圧電素子３０Ａ〜Ｄ（図４参照）に所定の電圧を印加することにより液滴の吐出方向（飛翔方向）を変化させ吐出方向を補正し、本来あるべき液滴着弾場所に修正することができる。この場合、事前に各色のヘッドから、モニター専用の全ノズル吐出パターンをプリントし、このパターンを読み取り装置により読み取り、補正情報をインクジェット記録装置に与えておけばよい。
【００５２】
また、全てのノズルについて、ノズル配置周期毎の打滴に加えて、Ｘ方向にノズル配置周期の半周期となる位置に打滴させることにより、高解像度化を測ることができる。具体的には、図６において、ノズル１ａについて模式的に示すようにノズル１ａにより、ノズル直下の位置Ｘａ１への打滴に加えてノズル配置周期の半周期となる位置Ｘａ２にも打滴を行うように制御する。これによりノズルの数を増加させることなく、２倍の解像度を得ることができる。すなわち、本実施形態の記録ヘッドによれば、圧力室駆動用の圧電素子の小型化により、インク押し出しに必要な体積変化が得られないという問題を解決することができる。すなわち、インク押し出しに必要な体積変化が得られる圧電素子のサイズを保ったまま、解像度を上げることができる。
【００５３】
なお、記録ヘッドは、圧力室はＸ方向に多数列を備えるのみならず、Ｙ方向にも複数列備えていてもよい。
【００５４】
「インクジェット式記録装置」
図７および図８を参照して、上記実施形態の記録ヘッド３を備えたインクジェット式記録装置の構成例について説明する。図７は装置全体図であり、図８は部分上面図である。
【００５５】
図示するインクジェット式記録装置１００は、インクの色ごとに設けられた複数のインクジェット式記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」という）３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙを有する印字部１０２と、各ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、印字部１０２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送する吸着ベルト搬送部１２２と、印字部１０２による印字結果を読み取る印字検出部１２４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１２６とから概略構成されている。
【００５６】
印字部１０２をなすヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙが、各々上記実施形態の記録ヘッド３である。
【００５７】
デカール処理部１２０では、巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０により記録紙１１６に熱が与えられて、デカール処理が実施される。
【００５８】
ロール紙を使用する装置では、図７のように、デカール処理部１２０の後段に裁断用のカッター１２８が設けられ、このカッター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１２８は、記録紙１１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃１２８Ａと、該固定刃１２８Ａに沿って移動する丸刃１２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃１２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃１２８Ｂが配置される。カット紙を使用する装置では、カッター１２８は不要である。
【００５９】
デカール処理され、カットされた記録紙１１６は、吸着ベルト搬送部１２２へと送られる。吸着ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１０２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）となるよう構成されている。
【００６０】
ベルト１３３は、記録紙１１６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孔（図示略）が形成されている。ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１０２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト１３３上の記録紙１１６が吸着保持される。
【００６１】
ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図示略）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図７上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図７の左から右へと搬送される。
【００６２】
縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３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１３６が設けられている。
【００６３】
吸着ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１０２の上流側に、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後に乾きやすくなる。
【００６４】
印字部１０２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送り方向と直交方向（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８を参照）。各印字ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙは、インクジェット式記録装置１００が対象とする最大サイズの記録紙１１６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。
【００６５】
記録紙１１６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）の順に各色インクに対応したヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙが配置されている。記録紙１１６を搬送しつつ各ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより、記録紙１１６上にカラー画像が記録される。
【００６６】
印字検出部１２４は、印字部１０２の打滴結果を撮像するラインセンサ等からなり、ライン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等の吐出不良を検出する。
【００６７】
各ヘッド３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙは、上記実施形態のノズル１（１ａ，１ｂ，１ｃ……）を備えており、各吐出口からの液滴（インク滴）の飛翔方向を偏向することができるので、隣接ノズルが目詰まり等により吐出不良となった場合に、正常なノズルにより補完して打滴する。例えば、一ライン毎にその直前のラインで検出された吐出不良ノズルについて、隣接する正常なノズルによる補完を行うよう制御する。
【００６８】
印字検出部１２４の後段には、印字された画像面を乾燥させる加熱ファン等からなる後乾燥部１４２が設けられている。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方が好ましいので、熱風を吹き付ける方式が好ましい。
【００６９】
後乾燥部１４２の後段には、画像表面の光沢度を制御するために、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４では、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１４５で画像面を加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００７０】
こうして得られたプリント物は、排紙部１２６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式記録装置１００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１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り替える選別手段（図示略）が設けられている。
大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列にプリントする場合には、カッター１４８を設けて、テスト印字の部分を切り離す構成とすればよい。
インクジェット式記録装置１００は、以上のように構成されている。
【００７１】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能である。
【００７２】
上記実施形態においては、不吐出になったノズルの代わりに隣接する正常なノズルで不吐出ノズルの打滴を補完するとして説明したが、全てのノズルについて、ノズル配置周期毎の打滴に加えて、同一方向（例えばＸ方向）にノズル配置周期の半周期となる位置に打滴させることにより、高解像度化を測ることができる。
【００７３】
「設計変更例」
以下、他の形態の液体吐出装置について説明する。以下において、図１に示す液体吐出装置と同一の要素については同一符号を付し詳細な説明を省略する。
【００７４】
図９は第２の液体吐出装置５の概略構成を示す図、図１０は液体吐出装置５の吐出口近傍を示す底面図である。液体吐出装置５は、吐出口周囲に設けられている圧電素子５０が、連続的なリング状に形成されている点で図１に示す液体吐出装置と異なる。
【００７５】
また、本例においては、圧電素子５０は、吐出口を駆動させるものではなく、センサとして用いられるものであり、この圧電素子５０には電流検出手段５５が接続されている。液体吐出装置５から液体を吐出する際に発生する吐出口近傍の微小な振動を圧電素子５０により検出することによって液体の吐出が正常になされたか否かを検知することができる。例えば、インク吐出時には、不吐出時と比較してより振幅の高い交流電流が検出されるので、ある閾値を設け、検出信号の振幅と比較し、吐出、不吐出を判断することができる。なお、圧電素子５０の代わりに、上述の液体吐出装置１の吐出口１３の外周に備えられている、断続的なリング状の複数の圧電素子３０Ａ〜３０Ｄを備えた構成としても、同様にセンサとして用いることが可能である。
【００７６】
図１１は第３の液体吐出装置６の概略構成を示す図である。
液体吐出装置６は、上記第２の液体吐出装置５と同様に、吐出口周囲にリング状の圧電素子５０を備えている。また、ここで圧電素子５０は、交流電源６０に接続されている。
【００７７】
本例では、圧電素子５０は、吐出口１３におけるメニスカス（液面位置Ｍ）揺らしに用いられる。すなわち、圧電素子５０に交流電圧を印加し、ノズル開口近傍のインクを振動させるために用いられる。メニスカス揺らしによりノズル開口近傍の外気にさらされ増粘したインクを拡散させ、目詰まりによるインク吐出不良を抑制することができる。圧力室駆動用の圧電素子２０によってもメニスカス揺らしは可能であるが、吐出口周囲の圧電素子５０によりメニスカス揺らしを行えば、より自由度の高い波形設計が可能となる。メニスカス揺らしに好適な波形は、インクをノズルから吐出させない程度の微振動を与える大きさであり、圧力共振の周波数を含むものである。
【００７８】
なお、図１に示した本発明の実施形態の液体吐出装置１においても、吐出口駆動用の圧電素子３０Ａ〜３０ＤをメニスカスＭの微調整やメニスカス揺らしなどに用いることが可能である。
【００７９】
図１２は第４の液体吐出装置７の概略構成を示す図であり、図１３はその駆動形態の一つを示す図である。
【００８０】
液体吐出装置７は、上記第２、第３の液体吐出装置５と同様に、吐出口周囲にリング状の圧電素子５０を備えている。ここで圧電素子５０は、吐出口駆動用の圧電手段である。また、液体吐出装置７は、圧力室駆動用の圧電素子２０へ電圧を印加するための電源７０、圧電素子５０へ電圧を印加する電源７１、および両電源７０、７１を制御する制御手段７２を備えている。
【００８１】
制御手段７２は、吐出口駆動用の圧電素子５０および圧力室駆動用の圧電素子２０の駆動タイミングなどを制御するものであり、両者の動作を連動させることにより、圧力室１１の形状、メニスカスの制御をより精度よく行うことができる。具体的には、両圧電素子の制御を組み合わせることによって、インクの液滴サイズの制御、圧力室内への気泡混入防止などを行うことができる。
【００８２】
例えば、図１３に示すように、液滴吐出後に、駆動側の圧力室１１の体積を大きく（振動板１８を上に凸と）することによって、液滴の切れを良くする際に、吐出口駆動用の圧電素子５０で何もしない場合、液体の液面が大きく引き込まれて気泡が混入される懸念があるが、圧電素子５０により吐出口１３を上に凸にする（圧力室側に反らせる）ことにより、気泡の混入を防止することができる。
【００８３】
図１４に、液体吐出装置７における、圧力室駆動用の圧電素子２０および吐出口駆動用の圧電素子５０圧電素子の駆動波形の例を示す。それぞれ縦軸は電圧であり、横軸は時間である。
【００８４】
ステップＩは圧力室駆動用の圧電素子２０に電圧を印加して振動板１８を下に凸とした状態であり、次のステップＩＩにおいて振動板１８を平坦側に戻すことにより、インク貯留部からインクを圧力室へと吸入する。５μｓ（マイクロ秒）の後に、ステップＩＩＩにおいて、振動板１８が下に押され、インクが吐出される。次にステップＩＶにおいて振動板１８を上に凸にして、液滴を切る。それと同時に、吐出口駆動用の圧電素子５０に電圧を印加し、吐出口を上に凸にする。ステップＶにおいて、振動板１８を下に凸の状態に戻す。この際、再吐出しない状態の速度で戻す。その後に続くステップＶＩは、次の吐出待ち状態にある。
【００８５】
上記のような制御により、液滴の切れを良くすると同時に、圧力室内への気泡の混入を防止することができる。
【００８６】
メニスカスの制御と圧電素子２０および５０の制御は、インク粘度や吐出周波数などにより異なるため、適宜設定する必要があるが、両者を組み合わせて制御することにより、広いロバスト設計が可能となる。
【符号の説明】
【００８７】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，…        液体吐出装置（ノズル）
３，３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ      記録ヘッド
５、６、７、    液体吐出装置
１０    液体吐出部材
１０’  連結液体吐出部材
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，…        圧力室
１２    液体（インク）
１２ａ  液滴
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，…        液体吐出口
１４    流路
１５、１５’    基板
１６、１６’    薄板材（ノズルプレート）
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，…        圧力付与手段（圧電素子）
２１    下部電極層
２２    圧電体膜
２３    上部電極層
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，…        吐出口駆動用圧電手段
３０Ａ〜３０Ｄ  吐出口駆動用圧電素子
３１    第１の電極層
３２    圧電体膜
３３    第２の電極層
３３Ｄ  圧電素子
５０    圧電素子
５５    電流検出手段
６０    交流電源
７０    圧力室駆動用圧電素子用の電源
７１    吐出口駆動用圧電素子用の電源
７２    制御手段
１００  インクジェット式記録装置
１１６  記録紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010214851.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2010214851.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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