(57)【要約】【課題】液柱の過度の伸長を抑制し、高粘度微液滴の高周波吐出を実現可能にする。【解決手段】液体流路に連通するノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、前記ノズルは、ノズル軸の周囲に略均等に配置される複数の孔部から構成され、前記孔部は、前記ノズルの吐出側開口縁部側より前記ノズル軸又はその近傍に向かう開口稜線を液滴吐出側に有し、前記開口稜線はノズル軸側端部が液体流路側にシフトされ前記ノズル軸に対して斜めに傾いていることを特徴とする液滴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６
2008137341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流路に連通するノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、
前記ノズルは、ノズル軸の周囲に略均等に配置される複数の孔部から構成され、
前記孔部は、前記ノズルの吐出側開口縁部側より前記ノズル軸又はその近傍に向かう開口稜線を液滴吐出側に有し、
前記開口稜線はノズル軸側端部が液体流路側にシフトされ前記ノズル軸に対して斜めに傾いていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記ノズル内部には、前記ノズル軸を略中心軸とする柱状部が設けられ、
前記柱状部の液滴吐出側の面から前記開口稜線が延びていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記複数の孔部を互いに連通させる柱状の空洞部が前記ノズル軸を略中心軸とするように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に係り、特に、液体流路に連通するノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、記録動作時の騒音が低く、ランニングコストが安く、また、多種多様の記録媒体に対して高品質な画像を記録できることから広く普及している。この記録装置は、記録ヘッドから記録媒体に向かってインク吐出することにより記録を行うものである。記録ヘッドには複数のノズルが形成され、例えば吐出素子としての圧電素子の変位を利用して、圧力室内のインクに圧力変化を与えることにより、その圧力室に連通するノズルからインク滴が吐出される。
【０００３】
インクジェット記録装置では、ノズルからインク滴が吐出される際に、インク滴が吐出方向に細長く柱状となって尾を引く形で飛翔する現象（尾引き現象）が生じ、主たるインク滴に付随して発生する微小なインク滴（サテライト）が発生して、画像品質の低下を招くことがある。特に高粘度インク（例えば１０〜１５ｃｐ程度）の場合には、液柱が過度に伸長しやすく、サテライトが多発して画像品質の劣化を招くとともに吐出周波数の低下を招く。そこで液柱の過度の伸長を抑制するために、ノズル形状に様々な工夫が行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、インク流路の先端中央部と対向する円柱部と、円柱部の周囲に位置しインク流路と連通するスリット状孔部と、円柱部とスリット状孔部の外壁とを連結する連結部とを備え、ノズルの断面形状が実質的に円環状をなすように形成されたノズル形状が提案されている。このようなノズル形状によれば、スリット状孔部から円筒状にインクが吐出され、それがやがて球状にまとまって飛翔液滴を形成して記録媒体上に着弾する。
【特許文献１】特開平８−１９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された従来のノズル形状では、スリット状孔部によってインクの表面張力圧を高めることができるので液柱の過度の伸長を抑えることができても、スリット状孔部から円筒状のインク（円筒液膜）として吐出されるため、液滴としては体積が大きいものが形成されてしまう。これは、液柱及び液滴内への気泡の巻き込みが避けられないため、その分、液滴の実質的サイズが大きくなることによるものと考えられる。また、液滴サイズを小さくするためにスリット状孔部の幅を狭くしようとすると、スリット状孔部での流路抵抗が増大し、大きな吐出力が必要となり吐出効率の悪化を招いてしまう。一方、スリット状孔部の幅を狭くしすぎると、インク増粘によって目詰まりが生じやすくなる。
【０００６】
また、従来のノズル形状では、ノズル軸からスリット状孔部までの距離がある程度要求されることになるため、スリット状孔部の加工精度などに起因する、スリット状孔部における吐出速度の微小な誤差が液滴の飛翔方向にずれを生じさせる要因となる。
【０００７】
このように従来のノズル形状では、液柱の過度の伸長を抑制しつつ、高粘度微液滴の高周波吐出を実現可能にすることは難しい。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、液柱の過度の伸長を抑制し、高粘度微液滴の高周波吐出を実現可能にする液滴吐出ヘッド及び画像形成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】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体流路に連通するノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、前記ノズルは、ノズル軸の周囲に略均等に配置される複数の孔部から構成され、前記孔部は、前記ノズルの吐出側開口縁部側より前記ノズル軸又はその近傍に向かう開口稜線を液滴吐出側に有し、前記開口稜線はノズル軸側端部が液体流路側にシフトされ前記ノズル軸に対して斜めに傾いていることを特徴とする液滴吐出ヘッドを提供する。
【００１０】
本発明によれば、各孔部の液滴吐出側の開口稜線によって、ノズルの液滴吐出側中心部分が液滴吐出側とは反対側（液体流路側）に凹んで実質的にノズル軸上の一点に絞られた形状となるので、定常状態における各孔部のメニスカスの平均曲率を高い状態に保持することができる。これにより、メニスカスの表面張力圧を高い状態に保持することが可能となり、液柱の過度の伸長が抑制され、サテライトの発生が防止されるので画像品質が向上し、また、吐出周波数やリフィル性の向上も可能となる。この結果、高粘度微液滴の高周波吐出が実現可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドであって、前記ノズル内部には、前記ノズル軸を略中心軸とする柱状部が設けられ、前記柱状部の液滴吐出側の面から前記開口稜線が延びていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の態様によれば、孔部内に形成されるメニスカスのノズル軸側端部を確実にピンチすることができるとともに、液柱の過度の伸長を効果的に防止することができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドであって、前記複数の孔部を互いに連通させる柱状の空洞部が前記ノズル軸を略中心軸とするように設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の態様によれば、柱状の空洞部の流路抵抗が極めて高い状態になるため、空洞部に相当する部分を非孔部とする場合と実質的に同等の効果を得ることができる。
【００１５】
また前記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、各孔部の液滴吐出側の開口稜線によって、ノズルの液滴吐出側中心部分が液滴吐出側とは反対側（液体流路側）に凹んで実質的にノズル軸上の一点に絞られた形状となるので、定常状態における各孔部のメニスカスの平均曲率を高い状態に保持することができる。これにより、メニスカスの表面張力圧を高い状態に保持することが可能となり、液柱の過度の伸長が抑制され、サテライトの発生が防止されるので画像品質が向上し、また、吐出周波数やリフィル性の向上も可能となる。この結果、高粘度微液滴の高周波吐出が実現可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について詳説する。
【００１８】
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるインクジェット記録装置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記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各記録ヘッド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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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をなすように構成されている。
【００２４】
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孔（不図示）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。
【００２５】
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（不図示）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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。従って、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。印字部１２を構成する各記録ヘッド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）が配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００３０】
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記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各記録ヘッド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。
【００３１】
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、記録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。
【００３２】
なお本例では、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記録ヘッドを追加する構成も可能である。
【００３３】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各記録ヘッド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記録ヘッド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。
【００３４】
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。
【００３５】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各記録ヘッド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。
【００３６】
印字検出部２４は、各色の記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各記録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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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（不図示）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。
【００４１】
なお、インク色ごとに設けられている各記録ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構成は共通しているので、以下では、これらを代表して符号５０によって記録ヘッドを示すものとする。
【００４２】
次に、記録ヘッド５０の構成について説明する。図２は、記録ヘッド５０の要部構成を示した一部断面図である。図２に示すように、記録ヘッド５０には、インクが充填される圧力室５２がノズル（吐出口）５１毎に設けられている。圧力室５２とノズル５１はノズル流路６２を介して連通している。図示は省略したが、ノズル流路６２を介さず圧力室５２とノズル５１が直接連通する態様もある。なお、記録ヘッド５０のノズル面を構成するノズルプレート６０には複数のノズル５１が２次元状（マトリクス状）に高密度に配列されている。本発明の特徴部分であるノズル５１の構造については後で詳説する。
【００４３】
圧力室５２の一端には供給口５４が形成されており、圧力室５２は供給口５４を介して共通液室５５に連通している。なお、共通液室５５には複数の圧力室５２が連通している。共通液室５５は、図１のインク貯蔵／装填部１４から供給されるインクが貯留される貯留部であり、共通液室５５内のインクが各圧力室５２に対して分配供給される。
【００４４】
圧力室５２の一壁面（図２の上面）は振動板５６で構成されており、振動板５６上の圧力室５２に対応する位置（即ち、振動板５６を挟んで圧力室５２に対向する位置）には、個別電極５７を備えた圧電素子５８が設けられている。なお、振動板５６が圧電素子５８に対する共通電極を兼ねている。圧電素子５８には、ピエゾなどの圧電体が好適に用いられる。
【００４５】
かかる構成により、圧電素子５８に対して所定の駆動電圧が印加されると、圧電素子５８の伸縮変形による振動板５６の変形によって、圧力室５２内のインクは加圧され、圧力室５２に連通するノズル５１からインク滴が吐出される。
【００４６】
なお、本実施形態においては、圧電素子５８を用いてインク吐出を行う圧電方式の記録ヘッド５０について説明したが、本発明の実施に際してはこれに限定されるものではない。例えば、ヒーター等の発熱素子を用いてインク吐出を行うサーマル方式やその他各種方式の記録ヘッドにも、本発明を適用することができる。
【００４７】
次に、本発明の特徴部分であるノズル５１の構造について詳説する。図３は、ノズル面５０ａ側からノズル５１を見たときの平面図である。図４は、図３中４−４線に沿う断面図であり、図２のノズル周辺部の拡大断面図に相当する。また、図５は、ノズル５１の内部構造を示す斜視図である。なお、図４及び図５ではインク吐出方向が鉛直方向上側を向くように表示している。
【００４８】
これらの図に示すように、本実施形態としてのノズル５１は、ノズル軸Ｐの周囲に均等に配置された２つの孔部７０、７０から構成される。各孔部７０は同一ノズル流路６２に連通している。
【００４９】
具体的には、ノズルプレート６０の円筒状領域６０ａ内部にはノズル軸Ｐを中心軸とする柱状部７２と、柱状部７２の周囲に均等に配置される２つの連結部７４、７４とが設けられており、これらにより２つの孔部７０、７０が区画形成される。即ち、柱状部７２の周囲に連結部７４と孔部７０がそれぞれ２つずつ交互に配置されている。柱状部７２及び連結部７４はノズルプレート６０と一体的に構成されていてもよいし、別体として構成されていてもよい。
【００５０】
柱状部７２は、ノズル流路６２の先端中央部に対向する位置に配置される。また、柱状部７２のインク吐出側の平坦面７２ａはノズル面５０ａよりノズル流路６２側にシフトされた位置に配置され、平坦面７２ａとノズル面５０ａは連結部７４のインク吐出側に形成される傾斜面７４ａを介してつながっている。
【００５１】
孔部７０は、ノズル５１のインク吐出側開口縁部５１ａからノズル軸Ｐに向かう（即ち、径方向の）開口稜線（傾斜面７４ａとの境界線）７６を有している。この開口稜線７６のノズル軸Ｐ側端部は、柱状部７２の平坦面７２ａに接続されている。換言すれば、柱状部７２の平坦面７２ａから開口稜線７６が延びた構成となっている。また、開口稜線７６は、ノズル軸Ｐに対して垂直ではなく、ノズル軸Ｐ側端部がノズル流路６２側にシフトされノズル軸Ｐに対して斜めに傾いている。このような各孔部７０の開口稜線７６によって、ノズル５１のインク吐出側中央部分がインク吐出側とは反対側（ノズル流路６２側）に凹んで実質的にノズル軸Ｐ上の一点に絞られた形状となっている。
【００５２】
図６は、ノズル５１からインク滴が吐出される様子を示した図である。
【００５３】
本実施形態のノズル５１は、上述したように、ノズル５１のインク吐出側中央部分がインク吐出側とは反対側（ノズル流路６２側）に凹んで実質的にノズル軸Ｐ上の一点に絞られた形状となっているので、インク吐出動作が開始される前の定常状態では、図６（ａ）に示すように、各孔部７０内のメニスカスのノズル軸Ｐ側端部はノズル流路６２側の深い位置でピンチ（保持、クリッピング）されるので、メニスカスの平均曲率を高い状態に保持することができる。
【００５４】
特に、ノズル５１の中心部に配置される柱状部７２のインク吐出側の平坦面７２ａの各稜線によって、前記メニスカスのピンチ（保持、クリッピング）が更に容易に行われるようになっている。
【００５５】
圧電素子５８が駆動されると、各孔部７０内のメニスカスはノズル流路６２側に一端引き込まれた後、圧力室５２内のインクが加圧され、図６（ｂ）に示すように、各孔部７０からノズル軸Ｐに平行なインク吐出方向に対して斜めの互いに向き合う方向に伸びる液柱８０がそれぞれ形成される。その後、各液柱８０は徐々に成長して衝突するが、各液柱８０の水平方向（インク吐出方向に対して垂直な方向）の運動量は互いに打ち消しあうのでインク吐出方向の運動量のみが残る。従って、図６（ｃ）に示すように、インク吐出方向に向かって伸びる液柱８２が形成される。この際、ノズル流路６２の先端中央部に対向する柱状部７２がインク吐出方向のインク流れを阻害するため、液柱８２へのインク供給も阻害される。従って、液柱８２の過度の伸長が抑制され、図６（ｄ）に示すように、液柱８２に相当する体積の液滴８４がノズル５１からインク吐出方向に向かって飛翔する。その後、図６（ｅ）に示すように、各孔部７０のメニスカスは定常状態に戻る。
【００５６】
このように本実施形態によれば、各孔部７０のインク吐出側の開口稜線７６によって、ノズル５１のインク吐出側中央部分がノズル流路６２側に凹んで実質的にノズル軸Ｐ上の一点に絞られた形状となるので、各孔部７０内のメニスカスのノズル軸Ｐ側端部をノズル流路６２側の深い位置でピンチすることができ、定常状態におけるメニスカスの平均曲率を高い状態に保持することができる。表面張力圧は表面張力係数と表面平均曲率の積（即ち、表面張力圧＝表面張力係数×表面平均曲率）であり、メニスカスの表面張力圧が高いほど、液柱の初期括れの形成及び発達が早く、液切れが迅速に行われる。また、メニスカスの表面張力圧が高いほどリフィルに要する時間は短くなるため、応答性が高くなり、高周波吐出が可能となる。つまり、定常状態におけるメニスカスの平均曲率を高い状態に保持することで、メニスカスの表面張力圧を高い状態に保持することが可能となり、液柱の過度の伸長が抑制され、サテライトの発生が防止されるので画像品質が向上し、また、吐出周波数やリフィル性の向上も可能となる。この結果、高粘度微液滴の高周波吐出が実現可能となる。
【００５７】
特に、本実施形態では、ノズル流路６２の先端中央部に設けられた柱状部７２によって、各孔部７０からインク吐出方向に対して斜めに伸びた液柱８０が衝突した後に形成されるインク吐出方向の液柱８２へのインク供給が阻害されるので、液柱８２の過度の伸長を効果的に抑制することができる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、ノズル軸Ｐに垂直なノズル５１の断面積に関して、非孔部領域（柱状部７２及び連結部７４、７４）は孔部領域（孔部７０、７０）と同程度に構成され、ノズル５１内部には円筒液膜が形成されない程度に非孔部領域が広く形成される。即ち、ノズル軸Ｐに垂直なノズル５１の断面は、固体領域（非孔部領域）が中心に絞られた形状で、かつ固体領域面積と液体領域（非孔部領域）面積が略同程度とであり、バランス良く配置されている。このため、ノズル５１から吐出される液滴のサイズ（体積）を小さくすることができ、微液滴吐出が可能となる。また、各孔部７０、７０の断面積も広く確保することができ、流路抵抗の低減によって吐出効率が向上するともに、インク増粘によるノズル目詰まりを防止できる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、ノズル軸Ｐから孔部７０までの距離を、各孔部７０から伸びた液柱８０が衝突した後に形成される液柱８２（図６（ｃ）参照）のインク吐出方向に垂直な断面の半径と同程度（数μｍ〜数十μｍ程度）に短く構成することができ、加工精度等に起因する飛翔方向ずれへの影響を抑えることができる。
【００６０】
本実施形態において、柱状部７２の平坦面７２ａ及び連結部７４の傾斜面７４ａに対して撥液処理を行うとともに、孔部７０の内壁面に対して親液処理を行うことが好ましい。孔部７０内に形成されるメニスカスの形状を安定化させることができる。
【００６１】
図７〜図１２は、本実施形態の各変形例（第１〜第６変形例）を示した説明図である。これらの図（図１１（ｂ）除く）はいずれもノズル面５０ａ側から見たときの平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中１１ｂ−１１ｂ線に沿う断面図である。図７〜図１２中、図３及び図４と共通する部分には同一番号を付与する。
【００６２】
図７に示した第１変形例としてのノズル５１Ａには、六角柱状の柱状部７２の周囲に３つの孔部７０が配置される。このように柱状部７２の周囲に配置される孔部７０の数は２つに限らず、３つ以上でもよい。また、柱状部７２の形状についても、本実施形態のように四角柱状に限られず、本変形例のように六角柱状やその他多角柱状、円柱状、楕円柱状などでもよい。
【００６３】
図８に示した第２変形例としてのノズル５１Ｂは、本実施形態のような円形状の平面形状ではなく、四角形状の平面形状となっている。また、これらに限らず、その他多角形状や楕円状の平面形状でもよい。
【００６４】
図９に示した第３変形例としてのノズル５１Ｃには、本実施形態のような柱状部７２が設けられておらず、各孔部７０の開口稜線７６がノズル中心部（即ち、ノズル軸Ｐ上）で交差している。図示は省略するが、平坦面７２ａの面積が０となるように柱状部７２のインク吐出側先端部分を針状に縮退させた態様もある。いずれの場合も、本実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００６５】
図１０に示した第４変形例としてのノズル５１Ｄには、本実施形態の柱状部７２に相当する位置に柱状の空洞部９０が設けられており、２つの孔部７０、７０が空洞部９０を介して連通している。このような空洞部９０における流路抵抗は極めて高く、各孔部７０の開口稜線７６によってノズル５１のインク吐出側中央部分がノズル流路６２側に凹んで実質的にノズル軸Ｐ上の一点に絞られた形状であることには変わりなく、本実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００６６】
図１１に示した第５変形例としてのノズル５１Ｅは、各孔部７０のインク吐出側の開口稜線７８が曲線状の閉曲線として構成される。この開口稜線７８はノズル５１Ｅの吐出側開口縁部５１ａ側よりノズル軸Ｐ近傍に向かう（即ち、径方向の）稜線であり、各孔部７０の開口稜線７８によってノズル５１のインク吐出側中央部分がノズル流路６２側に凹んで実質的にノズル軸Ｐ上の一点に絞られた形状であることには変わりなく、本実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００６７】
図１２に示した第６変形例としてのノズル５１Ｆは、第３変形例と第５変形例を組み合わせた態様に相当し、各孔部７０の開口稜線７８がノズル中心部（ノズル軸Ｐ上）で交差し、本実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００６８】
以上、本発明の液滴吐出ヘッド及び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。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】インクジェット記録装置の概略を示す全体構成図
【図２】記録ヘッド５０の要部構成を示した一部断面図
【図３】ノズル面側からノズルを見たときの平面図
【図４】図３中４−４線に沿う断面図
【図５】ノズルの内部構造を示す斜視図
【図６】ノズルからインク滴が吐出される様子を示した図
【図７】第１変形例を示した説明図
【図８】第２変形例を示した説明図
【図９】第３変形例を示した説明図
【図１０】第４変形例を示した説明図
【図１１】第５変形例を示した説明図
【図１２】第６変形例を示した説明図
【符号の説明】
【００７０】
１０…インクジェット記録装置、５０…記録ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…供給口、５５…共通流路、５６…振動板、５７…個別電極、５８…圧電素子、６０…ノズルプレート、６２…ノズル流路、７０…孔部、７２…柱状部、７４…連結部、７６…開口稜線
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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