(57)【要約】【課題】インク滴分離時におけるインク飛沫の発生とともに、吐出されたインク滴の着弾位置のばらつきを抑制する。【解決手段】ピエゾ素子１３の変形に伴って、インク室１２に貯留されたインクにノズル１５の軸線に沿った軸流を発生させるとともに、ノズル１５に設けられた螺旋状の突起２１により、ノズル１５を流通するインクにノズル１５の軸線を略中心とする旋回流を発生させ、これら軸流と、旋回流との合成により、インクに回転力を有する渦流を生じさせる。【選択図】図２
2006224508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを貯留するインク室と、
前記インク室における記録媒体と対向する一面に形成され、前記インクが流通する複数のノズルと、
前記インク室の壁面を構成し、当該インク室に貯留された前記インクに圧力を加えることよって当該インクに前記ノズルの軸線に沿った流れを発生させるインク吐出手段と、
前記ノズルの内壁面上に設けられ、当該ノズルを流通する前記インクに、当該ノズルの軸線を略中心とする周方向の流れを発生させる旋回流発生手段とを具備することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記旋回流発生手段は、前記ノズルの軸線を略中心とした螺旋状に延在する一又は複数の旋回部であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記旋回部は、略凸状に形成された突起部又は略凹状に形成された溝部であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記ノズルは、前記インクが流入する開口側から中途部にかけて当該ノズルの軸線と直交する断面の面積が漸次減少する形状に成型され、当該中途部から前記インクが出射される開口側にかけて円筒形状に成型されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記ノズルの円筒形状部は、前記インクが出射される開口側の近傍に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記インク吐出手段は、前記インク室に貯留された前記インクに対して加えられる圧力が所定値以上となったときに前記加圧動作を解除することによって、当該インク室を当該加圧動作前の状態に復元することにより、当該インク室の内部を減圧状態として、前記ノズルの内部に滞留するインクを当該インク室の内方に吸引することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記インク吐出手段は、圧電素子又は発熱素子であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に係り、特に、インクを回転させながら吐出させるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、普通紙を代表とする様々な記録媒体に対して印刷可能な記録装置として、インクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドにおける記録媒体に対向する面に設けられた吐出口（以下、ノズル）から色材であるインクをインク滴として直接記録媒体に対して吐出し、記録媒体上に着弾、浸透若しくは定着させることで記録媒体上に画像を形成する記録装置であり、工程の単純さ、印刷時における静粛性及び印字、印画品質の点で非常に優れた特徴がある。
【０００３】
近年、上述したようなインクジェット記録装置に対して、形成画像における画質の向上や、画像形成速度の向上を図るための改良が盛んに行われている。これらの課題を解決するためには、吐出されたインク滴の正確な着弾位置の確保が必要とされるが、インクジェット記録装置の場合、インク滴を吐出するインクジェットヘッドと、記録媒体の記録面との間に、１ｍｍ程度の間隙が形成されるように設計されているため、画像形成速度の増大に伴って、吐出されたインク滴の着弾位置のばらつきが増大するといった問題が生じていた。
また、図２０に示すように、ノズル１００の周辺におけるインクの濡れ状態が不均一である場合、吐出直前のインクは、インクジェットヘッドの吐出面１０１に残存したインクの表面張力により、吐出方向と直交する方向に引っ張られることで、図２１に示すように、吐出されたインク滴に飛行曲がりが発生し、インク滴の直進性が劣化するといった問題が生じていた。
【０００４】
そこで、ノズル周辺におけるインクの濡れ状態を改善し、目詰まりや、ノズル孔の変形等を防止することが可能なインクジェット記録装置として、撥水性を有する感光性樹脂材料、例えばフッ素原子を含有する樹脂層を形成させ、フォトリソグラフィプロセスにより撥水処理を行うことで、ノズル孔の周辺部に付着したインクを有効に除去するインクジェットヘッドのノズル面撥水処理方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、インク滴の直進性を改善し、画像品質の低下を防止することが可能なインクジェット記録装置として、ノズルプレートに形成されたオリフィスの周囲に座ぐりを形成するとともに、この座ぐりの内周縁より外方に撥水部位を形成することで、座ぐりの内周縁に付着したインクと、オリフィスから吐出されたインク滴が引き合わないように構成されたインクジェットヘッドが開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平５−１２４１９９号公報
【特許文献２】特開平１１−３３４０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１及び特許文献２に記載のインクジェットヘッドは、比較的粘度の小さいインクを使用する場合や、一定範囲のインク滴寸法によって画像形成を行う場合においては非常に有効であるが、近年使用されているインクは高粘度であり、画質の解像度及び階調性の向上に伴いインク滴の微小化が図られている。そのため、上述した特許文献１及び特許文献２に記載のインクジェットヘッドをそのまま適用すると、インクの出射時におけるインクの初速度、インク量、着弾までの距離及び時間、出射瞬間におけるインクの状況等の影響により、図２２から図２９に示す一連のインク吐出過程において、ノズル１００から吐出されたインク滴Ｄ1は、図２５から図２８に示すように、落下運動に伴って鉛直方向Ａに伸長されてしまう。そして、このようなインク滴Ｄ1の伸長に起因して、図２９に示すようなインク飛沫Ｄ2が発生し、記録媒体の記録面に飛散することで、形成画像の画質が低下するといった問題が生じている。
【０００７】
また、インクが高粘度である場合、インクからインク滴Ｄ1が分離され難いため、吐出されたインク滴Ｄ1の飛行曲がりの増大に伴う直進性の劣化等が生じている。このような吐出されたインク滴Ｄ1の直進性の劣化に起因して、吐出されたインク滴Ｄ1の着弾位置にばらつきが発生し、上述したような形成画像の画質が低下するといった問題も生じている。
【０００８】
本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、インク滴分離時におけるインク飛沫の発生と、吐出されたインク滴の着弾位置のばらつきを抑制することが可能なインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係るインクジェットヘッドは、
インクを貯留するインク室と、
前記インク室における記録媒体と対向する一面に形成され、前記インクが流通する複数のノズルと、
前記インク室の壁面を構成し、当該インク室に貯留された前記インクに圧力を加えることよって当該インクに前記ノズルの軸線に沿った流れを発生させるインク吐出手段と、
前記ノズルの内壁面上に設けられ、当該ノズルを流通する前記インクに、当該ノズルの軸線を略中心とする周方向の流れを発生させる旋回流発生手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、インク室に貯留されたインクに圧力を加えることよってインクにノズルの軸線に沿った流れ（以下、軸流）を発生させるインク吐出手段と、ノズルを流通するインクに、ノズルの軸線を略中心とする周方向の流れ（以下、旋回流）を発生させる旋回流発生手段とを具備するので、これら軸流と、旋回流との合成により、インク中に回転力を有する螺旋状の流れ（以下、渦流）を生ずることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明に係るインクジェットヘッドは、前記旋回流発生手段が、前記ノズルの軸線を略中心とした螺旋状に延在する一又は複数の旋回部であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、旋回流発生手段が、ノズルの軸線を略中心とした螺旋状に延在する一又は複数の旋回部であるので、インクに旋回流を生じさせるための旋回工程を別途設けることなく、ノズルに流入されたインクが旋回部に沿って流通することで、旋回流を容易に発生させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明に係るインクジェットヘッドは、前記旋回部が、略凸状に形成された突起部又は略凹状に形成された溝部であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、旋回部が、略凸状に形成された突起部又は略凹状に形成された溝部であるので、簡易な構造によって旋回部を構成することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明に係るインクジェットヘッドは、前記インクが流入する開口側から中途部かけて当該ノズルの軸線と直交する断面の面積が漸次減少する形状に成型され、中途部から前記インクが出射する開口側にかけて略円筒形状に成型されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、ノズルが、インクが流入する開口側から中途部にかけてノズルの軸線と直交する断面の面積が漸次減少する形状に成型され、中途部からインクが出射される開口側にかけて円筒形状に成型されているので、インク流入側の開口部の径寸法を大きくすることで、インクをノズルに容易に流入させるとともに、インク流入側の開口部より径寸法が小さい円筒形状部を流通することで、分離直前におけるインクの径寸法を小さくし、インク滴の切れを向上させることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明に係るインクジェットヘッドは、前記ノズルの円筒形状部が、前記インクが出射される開口側の近傍に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、ノズルの円筒形状部が、インクが出射される開口側の近傍に形成されているので、インク滴の切れをさらに向上させることができる。
【００１９】
請求項６に記載の発明に係るインクジェットヘッドは、前記インク室に貯留された前記インクに対して加えられる圧力が所定値以上となったときに前記加圧動作を解除することによって、当該インク室を当該加圧動作前の状態に復元することにより、当該インク室の内部を減圧状態として、前記ノズルの周辺に滞留するインクを当該インク室の内方に吸引することを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、インク吐出手段が、インク室に貯留されたインクに対して加えられる圧力が所定値以上となったときに加圧動作を解除することによって、インク室を加圧動作前の状態に復元することにより、インク室の内部を減圧状態として、ノズルの周辺に滞留するインクをインク室の内方に吸引するので、吸引されるインクに逆方向の渦流が生ずる。
そのため、分離直前のインクとインク滴とには、インク室の外方に向かう正方向の回転力を有する渦流と、インク室の内方に向かう逆方向の回転力を有する渦流とが発生し、インクとインク滴との分離点に、相対的に２倍の回転力を付加することができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明に係るインクジェットヘッドは、前記インク吐出手段が、圧電素子又は発熱素子であることを特徴とする。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、インク吐出手段が、圧電素子又は発熱素子であるので、インクジェットヘッドの構造に制限が課される状況や、使用が予定されている動作環境等に応じて、圧電素子又は発熱素子の何れかを適宜選択することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを具備することを特徴とする。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを具備するので、インク滴分離時におけるインク飛沫の発生と、吐出されたインク滴の着弾位置のばらつきを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、インク室に貯留されたインクに、圧力を加えることによってインクにノズルの軸線に沿った流れを発生させるインク吐出手段と、ノズルを流通するインクに、ノズルの軸線を略中心とする周方向の流れを発生させる旋回流発生手段とを具備するので、これら軸流と、旋回流との合成により、インク中に回転力を有する渦流を生ずることで、高粘度のインクが使用される場合であっても、インクとインク滴とを容易に分離することが可能となり、これによって、インク滴分離時におけるインク飛沫の発生を抑制することができる。
また、インクとインク滴とを容易に分離することで、インク滴の飛行曲がりを防止し、吐出されたインク滴の着弾位置のばらつきを抑制することができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、旋回流発生手段が、ノズルの軸線を略中心とした螺旋状に延在する一又は複数の旋回部であるので、インクに旋回流を生じさせるための旋回工程を別途設けることなく、ノズルに流入されたインクが旋回部に沿って流通することで、インクに旋回流を発生させることが可能となり、これによって、インクジェットヘッドの構造の簡素化を図ることができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、旋回部が、略凸状に形成された突起部又は略凹状に形成された溝部であるので、簡易な構造によって旋回部を構成することが可能となり、これによって、インクジェットヘッドの小型化及び製造コストの抑制を図ることができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、ノズルが、インクが流入する開口側から中途部にかけてノズルの軸線と直交する断面の面積が漸次減少する形状に成型され、中途部からインクが出射される開口側にかけて略円筒形状に成型されているので、インク流入側の開口部の径寸法を大きくすることで、インクをノズルに容易に流入させるとともに、インク流入側の開口部より径寸法が小さい円筒形状部を流通することで、分離直前におけるインクの径寸法を小さくし、インク滴の切れを向上させることが可能となり、これによって、より効果的にインクと、インク滴とを分離することができる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、ノズルの円筒形状部が、インクが出射される開口側の近傍に形成されているので、インク滴の切れをさらに向上させることが可能となり、これによって、より効果的にインクと、インク滴とを分離することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、インク吐出手段が、インク室に貯留されたインクに対して加えられる圧力が所定値以上となったときに加圧動作を解除することによって、インク室を加圧動作前の状態に復元することにより、インク室の内部を減圧状態として、ノズルの内部に滞留するインクをインク室の内方に吸引するので、吸引されるインクに逆方向の渦流が生ずる。
そのため、分離直前のインクとインク滴とには、インク室の外方に向かう正方向の回転力を有する渦流と、インク室の内方に向かう逆方向の回転力を有する渦流とが発生し、インクとインク滴との分離点に、相対的に２倍の回転力を付加することが可能となり、これによって、より効果的にインクと、インク滴とを分離することができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、インク吐出手段が、圧電素子又は発熱素子であるので、インクジェットヘッドの構造に制限が課される状況や、使用が予定されている動作環境等に応じて、圧電素子又は発熱素子の何れかを適宜選択することが可能となり、これによって、使い勝手のよいインクジェットヘッドを実現することができる。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを具備するので、インク滴分離時におけるインク飛沫の発生とともに、吐出されたインク滴の着弾位置のばらつきを抑制することが可能となり、これによって、高画質を再現することが可能なインクジェット記録装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
［第１実施形態］
図１から図１１を参照しながら、本発明に係るインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置について説明する。
本実施形態におけるインクジェット記録装置１は、筐体（図示せず）を具備しており、この筐体によって各構成部材が覆われている。また、筐体の一部は開口し、開口した側と反対側には、記録媒体を筐体の内部に送り込むためのスリット状の搬入口（図示せず）が設けられている。
【００３４】
また、筐体の内部には、図１に示すように、記録媒体を非記録面から支持する略平板状のプラテン２が設けられている。プラテン２の両端側には、略円柱状の搬送ローラ３，４が、互いの軸心が平行となるように離間して配設され、各搬送ローラ３，４は、軸心に対して所定の方向に回転するようになっている。これら搬送ローラ３，４の回転方向に伴い、記録媒体は、非記録面をプラテン２によって支持されながら、搬送ローラ３，４を有する水平面内において、搬送ローラ３，４の延在する方向と直交する方向に向かって搬送されるようになっている。
ここで、搬送ローラ３，４が延在する方向を主走査方向Ｘとし、記録媒体の搬送方向を、副走査方向Ｙとする。
【００３５】
プラテン２の上方には、副走査方向Ｙと直交する方向に延在する長尺な２本のガイドレール５，６が設けられている。このガイドレール５，６には、略直方体状のキャリッジ７が係合支持されており、ガイドレール５，６にガイドされながら、走査方向Ｘに往復移動自在となっている。
【００３６】
キャリッジ７には、記録媒体の記録面に向けてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各プロセスカラーのインクを吐出する４つのインクジェットヘッド８，９，１０，１１が搭載されている。これらインクジェットヘッド８，９，１０，１１は、略直方体状に成型されており、互いの長手側が平行となるように、主走査方向Ｘに沿って一列に配列され、キャリッジ７の往復移動に伴って移動するようになっている。
【００３７】
また、各インクジェットヘッド８，９，１０，１１の内部には、図２に示すように、インクを貯留するためのインク室１２が設けられており、このインク室１２における長手側の内壁は、インク吐出手段である平板状のピエゾ素子１３によって構成されている。このピエゾ素子１３は、電圧を印加することでインク室１２の内方に屈曲変形するようになっている。また、ピエゾ素子１３は、印加される電圧を制御することによって、屈曲変形時の変形角度を制御することにより、インクの吐出量が制御可能なようになっている。
【００３８】
なお、本実施形態におけるインク吐出手段には、ピエゾ素子１３が用いられているが、インク室１２に貯留されたインクに圧力を付与することが可能であれば、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、従来公知である他の圧電素子であってもよい。
【００３９】
また、インク吐出手段であるピエゾ素子１３は、電圧の印加を停止することにより、インク室１２の内方に屈曲変形した状態から、電圧を印加する前の平面形状に戻るが、さらに逆電圧を印加することにより、インク室１２の外方に屈曲変形するようになっていてもよい。
【００４０】
一方、インクジェットヘッド８，９，１０，１１の一面であって、記録媒体と対向する面（以下、吐出面１４）には、インクをインク滴として吐出する多数のノズル１５が形成されている。このノズル１５は、図３に示すように、吐出面１４における内壁面側の開口部（以下、流入口１６）から中途部にかけて略円錐台形状に形成されたテーパ部１７と、中途部から外壁面側の開口部（以下、出射口１８）にかけて略円筒形状に形成された円筒部１９とから構成されている。このうち、テーパ部１７の内周壁面には、渦流発生手段である断面形状凸状の複数の突起部２０が配設されている。これら突起部２０は、ノズル１５の中心軸線を略中心とする螺旋状に延在しており、テーパ部１７を流通するインクに、ノズル１５の軸線を略中心とする旋回流を生じさせるようになっている。
【００４１】
なお、本実施形態における吐出面１４には、流入口１６から中途部にかけて略円錐台形状に形成されたテーパ部１７が設けられているが、流入口１６から中途部かけてノズル１５の軸線と直交する断面の面積が漸次減少する形状であれば、特に限定されるものではなく、例えば、略四角錐台形又は略三角錐台形の各稜線を捻ったような形状に形成されていてもよい。
【００４２】
また、本実施形態におけるテーパ部１７の内周壁面には、断面形状凸状の複数の突起部２０が形成されているが、テーパ部１７を流通するインクに旋回流を生じさせることが可能であれば、特に限定されるものではなく、例えば、断面形状三角形状の突起部や、断面形状凹状の溝部が形成されていてもよい。
【００４３】
次に、図４から図１１を参照しながら本実施形態におけるインクジェット記録装置１の作用について説明する。
まず始めに、インクジェット記録装置１に所定の画像情報が送られると、各搬送ローラ３，４が所定の回転と停止とを繰り返し、記録媒体は、その非記録面がプラテン２によって支持された状態で、プラテン２の上面を副走査方向Ｙに間欠的に搬送される。
【００４４】
そして、各搬送ローラ３，４が停止する毎にキャリッジ７が作動し、記録媒体の直上を主走査方向Ｘに往復移動する。また、この往復移動に伴って、キャリッジ７に搭載されたインクジェットヘッド８，９，１０，１１も記録媒体の直上を往復移動し、記録媒体に対してインクジェットヘッド８，９，１０，１１のノズルから所要の色のインクが吐出される。その後、同様の動作が繰り返され、記録媒体の記録面に所望の画像が形成されて、一連の画像記録動作が完了する。
【００４５】
このとき、図４に示すように、インク室１２に貯留されたインクには、ピエゾ素子１３がインク室１２の内方に屈曲変形することにより、図５に示すようなノズル１５の中心軸線に沿ったインク室１２の外方への流れ（以下、軸流）が生ずる。そして、この生じた軸流によってインクが流入口１６を介してノズル１５に流入し、テーパ部１７の内部において、複数の突起２１に沿ってインクが流通することで、インクにノズル１５の軸線を略中心とする周方向の流れ（以下、旋回流）が生ずる。最終的に、ノズル１５から吐出されるインクには、図６に示すように、前述した軸流及び旋回流の合成により、回転力を有する渦流が生じ、ノズル１５の出射口１８において、インクとインク滴Ｄ1とが確実に分離される。このようにして分離されたインク滴Ｄ1は、図７から図１１に示すように、インク飛沫Ｄ2の発生が抑制されるとともに、所望の寸法及び形状を有した状態で記録媒体の記録面に吐出されるので、インクの粘度に起因したインク滴Ｄ1の飛行曲がりを防止し、インク滴Ｄ1の直進性の向上とともに、インク分離時におけるインク飛沫Ｄ2の発生の防止を図ることができる。
【００４６】
また、旋回流発生手段が、ノズル１５の軸線を略中心とした螺旋状に延在する一又は複数の旋回部であるので、インクに旋回流を生じさせるための旋回工程を別途設けることなく、ノズル１５に流入されたインクが旋回部材に沿って流通することで、旋回流を容易に発生させることができる。
【００４７】
さらに、旋回部が、略凸状に形成された突起部２０であるので、簡易な構造によって旋回部を構成することができる。
【００４８】
さらに、渦流が生じた状態のインクは、図７に示すように、ノズル１５が、吐出面１４における流入口１６から中途部にかけてノズル１５の軸線と直交する断面の面積が漸次減少する形状に成型され、中途部から出射口１８にかけて略円筒形状に成型されているので、流入口１６の径寸法を大きくすることで、インクをノズル１５に容易に流入させるとともに、流入口１６より径寸法が小さい円筒部１９を流通することで、分離直前におけるインクの径寸法を小さくし、インク滴Ｄ1の切れを向上させることができる。
【００４９】
さらに、ピエゾ素子１３の変形により、インク室１２に貯留されたインクに対して加えられる圧力が所定値以上になると、ピエゾ素子１３に対する電圧の印加が停止されて、ピエゾ素子１３は、外方に向かって変形し、最終的には当初の平面形状に戻る。このようなピエゾ素子１３の形状変化に伴って、インクが加圧状態から解放され、インク室１２が加圧動作前の状態に復元されることにより、インク室１２の内部が減圧状態となり、ノズル１５の周辺に滞留するインクがインク室１２の内方に吸引されることで、吸引されるインクに逆方向の渦流が生ずる。
そのため、分離直前のインクとインク滴Ｄ1とには、インク室１２の外方に向かう正方向の回転力を有する渦流と、インク室１２の内方に向かう逆方向の回転力を有する渦流とが発生し、インクとインク滴Ｄ1との分離点に、相対的に２倍の回転力を付加することができる。
【００５０】
なお、上述した電圧の印加停止後のピエゾ素子１３に、さらに逆電圧を印加させる場合には、ピエゾ素子１３が復元後における平面形状よりも外方に屈曲変形することに伴って、インク室１２の内部がさらに減圧されることとなり、吸引されるインクに生ずる逆方向の渦流の回転力が増大するため、より確実にインクとインク滴Ｄ1とを分離することができる。
【００５１】
以上より、本実施形態におけるインクジェットヘッド８，９，１０，１１及びインクジェット記録装置１によれば、インク室１２に貯留されたインクに、インクに圧力を加えることよってノズル１５の軸線に沿った軸流を発生させるピエゾ素子１３と、ノズル１５を流通するインクに、ノズル１５の軸線を略中心とする旋回流を発生させる旋回流発生手段とを具備するので、これら軸流と、旋回流との合成により、インクに回転力を有する渦流を生ずることで、高粘度のインクが使用される場合であっても、インクとインク滴Ｄ1とを容易に分離することが可能となり、これによって、インク滴分離時におけるインク飛沫Ｄ2の発生を抑制することができる。
また、インクとインク滴Ｄ1とを容易に分離することで、インク滴Ｄ1の飛行曲がりを防止し、吐出されたインク滴Ｄ1の着弾位置のばらつきを抑制することができる。
【００５２】
また、旋回流発生手段が、ノズル１５の軸線を略中心とした螺旋状に延在する一又は複数の旋回部であるので、インクに旋回流を生じさせるための旋回工程を別途設けることなく、ノズル１５に流入されたインクが旋回部に沿って流通することで、インクに旋回流を発生させることが可能となり、これによって、インクジェットヘッド８，９，１０，１１の構造の簡素化を図ることができる。
【００５３】
さらに、旋回部が、略凸状に形成された突起部２０であるので、簡易な構造によって旋回部を構成することが可能となり、これによって、インクジェットヘッド８，９，１０，１１の小型化及び製造コストの抑制を図ることができる。
【００５４】
さらに、ノズル１５が、吐出面１４における流入口１６から中途部にかけて略円錐台形状に成型され、中途部から出射口１８にかけて略円筒形状に成型されているので、流入口１６の径寸法を大きくすることで、インクをノズル１５に容易に流入させるとともに、流入口１６より径寸法が小さい円筒部１９を流通することで、分離直前におけるインクの径寸法を小さくし、インク滴Ｄ1の切れを向上させることが可能となり、これによって、より効果的にインクと、インク滴Ｄ1とを分離することができる。
【００５５】
さらに、ピエゾ素子１３が、インク室１２に貯留されたインクに対して加えられる圧力が所定値以上となったときに加圧動作を解除することによって、インク室１２を加圧動作前の状態に復元することにより、インク室１２の内部を減圧状態として、ノズル１５の内部に滞留するインクをインク室１２の内方に吸引するので、吸引されるインクに逆方向の渦流が生ずる。
そのため、分離直前のインクとインク滴Ｄ1とには、インク室１２の外方に向かう正方向の回転力を有する渦流と、インク室１２の内方に向かう逆方向の回転力を有する渦流とが発生し、インクとインク滴Ｄ1との分離点に、相対的に２倍の回転力を付加することが可能となり、これによって、より効果的にインクと、インク滴Ｄ1とを分離することができる。
【００５６】
［第２実施形態］
次に、図１２から図１９を参照しながら第２実施形態におけるインクジェットヘッド８，９，１０，１１及びインクジェット記録装置１について説明する。ただし、本実施形態は、上述した第１実施形態と比較すると、インクジェットヘッド８，９，１０，１１におけるインク吐出手段のみが異なっており、インク及び記録媒体を含むそれ以外の構成については、第１実施形態と同様である。そこで、本実施形態では、インクジェットヘッド８，９，１０，１１におけるインク吐出手段を中心とした説明を行い、第１実施形態と同様の構成には、同様の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５７】
図１２に示すように、インクジェットヘッド８，９，１０，１１におけるインク室１２の内周壁面であって、長手側と直交する方向の一壁面には、インク吐出手段である平板状のヒータ３０が設けられている。このヒータ３０は、電圧が印加されることで加熱するようになっており、このようなヒータ３０の加熱によって生じた熱でインクを急激に気化させ、その際発生した気泡Ｂの膨張により、インクをノズル１５から吐出するようになっている。
【００５８】
なお、本実施形態におけるインク吐出手段には、ヒータ３０が用いられているが、インク室１２に貯留されたインク中に、所定の形状及び寸法を有する気泡Ｂを発生させることが可能であれば、特に限定されるものではなく、例えば、従来公知である他の発熱素子であってもよい。
【００５９】
次に、図１２から図１９を参照しながら本実施形態の作用について説明する。
まず始めに、図１２に示すように、ヒータ３０を急激に加熱すると、インク室１２におけるヒータ３０の周辺に存在するインクの温度が急上昇し、インクが一斉に気化して、ヒータ３０の設置面側に滞留するインク中に気泡Ｂが生ずる。さらに加熱を続けると、図１３に示すように、気泡が膨張してインクが流入口１６を介してノズル１５に流入する。そして、ヒータ３０の温度が低下すると、図１４に示すように、気泡Ｂが収縮し始め、ノズル１５の出射口１８からインクが押出される。
【００６０】
さらにヒータ３０の温度が低下すると、図１５に示すように、気泡Ｂは収縮を続け、インクがインク滴Ｄ1として吐出される。インク滴Ｄ1が吐出されると、図１６から図１９に示すように、インク中の気泡Ｂは消滅する。その後、同様の動作が繰り返され、記録媒体の記録面に所望の画像が形成されて、一連の画像記録動作が完了する。
【００６１】
このとき、気泡Ｂの膨張により、インク室１２に貯留されたインクに対して加えられる圧力が所定値以上になると、ヒータ３０に対する電圧の印加が停止されて、気泡Ｂは収縮し、最終的には消滅する。このような気泡Ｂの消滅に伴って、インクが加圧状態から解放され、インク室１２が気泡Ｂの発生前の状態に復元されることにより、インク室１２の内部が減圧状態となり、ノズル１５の周辺に滞留するインクをインク室１２の内方に吸引することで、吸引されるインクに逆方向の渦流が生ずる。
そのため、分離直前のインクとインク滴Ｄ1とには、インク室１２の外方に向かう正方向の回転力を有する渦流と、インク室１２の内方に向かう逆方向の回転力を有する渦流とが発生し、インクとインク滴Ｄ1との分離点に、相対的に２倍の回転力を付加することができる。
【００６２】
以上より、本実施形態におけるインクジェットヘッド８，９，１０，１１及びインクジェット記録装置１によれば、ヒータ３０が、インク室１２に貯留されたインクに対して加えられる圧力が所定値以上となったときに加圧動作を解除することによって、インク室１２を加圧動作前の状態に復元することにより、インク室１２の内部が減圧状態となることにより、ノズル１５の内部に滞留するインクをインク室１２の内方に吸引するので、ヒータ３０が用いられた場合であっても第１実施形態と同様の効果を得られる。
このため、インクジェットヘッド８，９，１０，１１の構造に制限が課される状況や、使用が予定されている動作環境等に応じて、ピエゾ素子１３又はヒータ３０の何れかを適宜選択することが可能となり、これによって、使い勝手のよいインクジェットヘッド８，９，１０，１１を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】インクジェット記録装置の内部構造の概略を示す平面図である。
【図２】インクジェットヘッドにおける吐出口の構造を示す縦断面図である。
【図３】インクジェットヘッドにおける吐出口を示す平面図である。
【図４】第１実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図５】第１実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図６】第１実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図７】第１実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図８】第１実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図９】第１実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図１０】第１実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図１１】第１実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図１２】第２実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図１３】第２実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図１４】第２実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図１５】第２実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図１６】第２実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図１７】第２実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図１８】第２実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図１９】第２実施形態におけるインク吐出時のインクジェットヘッド及びインクの態様を示す概念図である。
【図２０】従来技術におけるインク吐出時のインクの態様を示す概念図である。
【図２１】従来技術におけるインク吐出時のインクの態様を示す概念図である。
【図２２】他の従来技術におけるインク吐出時のインクの態様を示す概念図である。
【図２３】他の従来技術におけるインク吐出時のインクの態様を示す概念図である。
【図２４】他の従来技術におけるインク吐出時のインクの態様を示す概念図である。
【図２５】他の従来技術におけるインク吐出時のインクの態様を示す概念図である。
【図２６】他の従来技術におけるインク吐出時のインクの態様を示す概念図である。
【図２７】他の従来技術におけるインク吐出時のインクの態様を示す概念図である。
【図２８】他の従来技術におけるインク吐出時のインクの態様を示す概念図である。
【図２９】他の従来技術におけるインク吐出時のインクの態様を示す概念図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  インクジェット記録装置
８，９，１０，１１  インクジェットヘッド
１２  インク室
１３  ピエゾ素子
１４  吐出面
１５  ノズル
１６  流入口
１７  テーパ部
１８  出射口
１９  円筒部
２０  突起部
３０  ヒータ
Ｂ  気泡
Ｄ1  インク滴
Ｄ2  インク飛沫
【図１】
2006224508.tif 000003
【図２】
2006224508.tif 000004
【図３】
2006224508.tif 000005
【図４】
2006224508.tif 000006
【図５】
2006224508.tif 000007
【図６】
2006224508.tif 000008
【図７】
2006224508.tif 000009
【図８】
2006224508.tif 000010
【図９】
2006224508.tif 000011
【図１０】
2006224508.tif 000012
【図１１】
2006224508.tif 000013
【図１２】
2006224508.tif 000014
【図１３】
2006224508.tif 000015
【図１４】
2006224508.tif 000016
【図１５】
2006224508.tif 000017
【図１６】
2006224508.tif 000018
【図１７】
2006224508.tif 000019
【図１８】
2006224508.tif 000020
【図１９】
2006224508.tif 000021
【図２０】
2006224508.tif 000022
【図２１】
2006224508.tif 000023
【図２２】
2006224508.tif 000024
【図２３】
2006224508.tif 000025
【図２４】
2006224508.tif 000026
【図２５】
2006224508.tif 000027
【図２６】
2006224508.tif 000028
【図２７】
2006224508.tif 000029
【図２８】
2006224508.tif 000030
【図２９】
2006224508.tif 000031