(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルと、
前記ノズルと連通する圧力室と、
前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、
３つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックと、
を備え、
前記圧力発生素子により加圧され前記開口部から出された液体を前記アクチュエータの変形によって分断し、所定の体積を有する液滴を形成することを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記アクチュエータの変形部分と前記ノズルとの間に空間部を備えたことを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記ノズルの液体吐出側面及び前記アクチュエータの接液部分に撥液膜を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記アクチュエータは、圧電式バイモルフアクチュエータを含むことを特徴とする請求項１、２又は３記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
ノズルと、
前記ノズルと連通し、前記ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、
前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、
３つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックと、
前記アクチュエータに駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、
を備え、
前記圧力発生素子により加圧され前記開口部から出された液体を前記駆動信号供給手段から供給される駆動信号によって前記アクチュエータを変形させて分断し、所定の体積を有する液滴を形成することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項６】
前記アクチュエータブロックのすべてのアクチュエータは、前記駆動信号供給手段から供給される共通の駆動信号によって略同時駆動されることを特徴とする請求項５記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記アクチュエータブロックの少なくとも１つのアクチュエータは、前記駆動信号供給手段から供給される個別の駆動信号により駆動されることを特徴とする請求項５記載の液体吐出装置。
【請求項８】
ノズルと、前記ノズルと連通する圧力室と、前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、を備えた液体吐出ヘッドの液体吐出方法であって、
前記圧力室内の液体を加圧する加圧工程と、
３つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックの前記開口部から外部に出された液体を、前記アクチュエータを変形させて分断して所望の体積の液滴を形成する液滴形成工程と、
を含むことを特徴とする液体吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに液体吐出方法に係り、特にノズルから微小サイズの液滴を吐出させる液滴吐出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラにより撮影された画像などを印刷記録する記録装置としてインクジェット記録装置（インクジェットプリンター）が普及している。インクジェット記録装置はヘッドに複数のノズルを備え、このノズルから記録媒体にインク液滴を吐出して記録媒体上に所望の画像が記録される。このようなインクジェット記録装置ではノズルから吐出させるインク液滴を微小化し、微小サイズのインク液滴によって形成される微小サイズのドットを高密度に配置することで記録画像の画質向上が実現されている。このような微小サイズのインク液滴によるドットを高密度に配置するために、インク液滴を吐出するノズルのサイズを微小化するとともに、インクジェットヘッド内においてノズルを高密度に配置することがなされている。
【０００３】
また、一般的なインクジェット記録装置では、ノズルと連通する圧力室内部のインクを圧力発生素子で加圧してノズルから外部にインク液柱が形成され、このインク液柱は力の相互作用を利用して分断されインク液滴が形成される。このようにして形成されたインク液滴の体積が数ｐｌから１０ｐｌ（サテライトを含む）程度となるインク液滴の形成技術が実現されている。
【０００４】
特許文献１に記載された発明は、圧力室内のインクを加熱することで圧力室内にバブルを発生させてインク液滴を吐出するサーマル方式において、オリフィスプレートを変形させて圧力室を変形させることでノズルから吐出させるインク液滴の大きさを変化させて、グレー諧調の記録を実現している。具体的には、インク吐出口の形成面に設けた圧電体をヒータ（吐出力発生源）と同期させて駆動することで圧力室の体積を直接的に変化させて、インク液滴の大きさを数十ｐｌから百数十ｐｌの範囲で変化させている。
【特許文献１】特開平７−１５６４０８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、更なる画質向上や諧調変調を行うためには更にインク液滴サイズを小さくする必要があり、１ｐｌ未満のインク液滴体積（但し、メイン液滴のみでサテライトを含まない）を実現することが必要である。また、吐出後にインク液滴の加速などを行わずにインク液滴を記録媒体に着弾させるには、ある程度の大きさの速度でインク液滴を吐出する、即ち、ある程度の大きさの速度を持った液柱を分断する必要があり、分断されるまでの液柱の形状は経時的に細く長く変化するので、液柱の分断タイミングが遅れるとサテライトの発生が懸念される。サテライトがインクジェットヘッドの吐出面に付着すると吐出異常の原因となり、また、サテライトが記録媒体に付着すると画質の低下を招いてしまう。
【０００６】
１ｐｌ未満の微小体積を有する液滴（微小液滴）を吐出後の加速なしに媒体に着弾させて画像記録を行うには、ノズルから外部へ細く長く形成された液柱をノズル外部に出た後の早いタイミングで分断してインク液滴を形成する必要がある。また、画質向上のために高粘度液を用いる場合には、形成される液柱は粘度の影響でより細くより長く形成されるのでより分断しにくくなる傾向にある。このように細く長く形成された液柱を早いタイミングで分断することは非常に困難である。
【０００７】
特許文献１に記載された発明では、数十ｐｌから百数十ｐｌの液滴サイズを実現しているが、１ｐｌ未満の体積を持つ更に微小サイズの液滴についての記載はなく、また、特許文献１に記載された技術ではメイン液滴のみでサテライトを含まない１ｐｌ未満の液滴サイズを持つインク液滴を実現することは困難であると考えられる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、サテライトを含まないメイン液滴が１ｐｌ未満の体積を持つ微小液滴を形成することが可能な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置並びに液体吐出方法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本発明に係る液体吐出ヘッドは、ノズルと、前記ノズルと連通する圧力室と、前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、３つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックと、を備え、前記圧力発生素子により加圧され前記開口部から出された液体を前記アクチュエータの変形によって分断し、所定の体積を有する液滴を形成することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、圧力発生素子の加圧によってノズルから出された柱状の液体（液柱）が細く長く形成される前の早いタイミングで分断されるので、１ｐｌ未満の微小体積を持つ液滴を形成可能である。
【００１１】
液体吐出ヘッドは、被吐出媒体の搬送方向に略直交する方向の全域にわたってノズルが配置されているフルライン型のヘッドでもよいし、印字ヘッドを吐出媒体搬送方向に略直交する方向に移動しながら液体を吐出させるシャトルスキャン型印字ヘッドでもよい。
【００１２】
被吐出媒体には、液体吐出ヘッドによって吐出される液体を受ける媒体であり、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、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含む。
【００１３】
圧力発生素子には、ＰＺＴやＰＶＤＦなどの圧電素子（圧電アクチュエータ）が好適に用いられる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記アクチュエータの変形部分と前記ノズルとの間に空間部を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、アクチュエータの変形部分とノズルとの間に空間部を設けることでアクチュエータの変形部分の変形が拘束されない。
【００１６】
ノズルが形成されるノズル形成面とアクチュエータとの間に薄板状部材を備え、該薄板状部材のノズルに対応する位置に開口を設けることで該空間部を形成する態様がある。この空間部の幅（最小幅）は、ノズルの半径を超えノズルの直径の２倍未満とする態様が好ましい。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記ノズルの液体吐出側面及び前記アクチュエータの接液部分に撥液膜を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、ノズル形成面及びアクチュエータの接液部分に撥液膜を形成することで、液体の分断を容易にするとともに該接液面をメンテナンスフリーにすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３記載の液体吐出ヘッドの一態様に係り、前記アクチュエータは、圧電式バイモルフアクチュエータを含むことを特徴とする。
【００２０】
圧電式バイモルフアクチュエータは簡易な構造で制御性がよく、また、そのサイズに対して比較的大きな力を得ることができる。
【００２１】
また、上記目的を達成するために請求項５に記載の発明に係る液体吐出装置は、ノズルと、前記ノズルと連通し、前記ノズルから吐出させる液体を収容する圧力室と、前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、３つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックと、前記アクチュエータに駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、を備え、前記圧力発生素子により加圧され前記開口部から出された液体を前記駆動信号供給手段から供給される駆動信号によって前記アクチュエータを変形させて分断し、所定の体積を有する液滴を形成することを特徴とする。
【００２２】
駆動信号供給手段は、駆動信号の波形を生成する波形生成部と、所定の電圧に変換する電圧変換部と、所定の電圧に変換された駆動信号を出力する出力部と、を備える態様がある。
【００２３】
圧力発生素子に駆動信号（制御信号）を供給する加圧駆動信号供給手段を供え、アクチュエータブロックに供給される駆動信号と、圧力発生素子に供給される駆動信号と、を関連させて制御する制御手段を備える態様がある。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の液体吐出装置の一態様に係り、前記アクチュエータブロックのすべてのアクチュエータは、前記駆動信号供給手段から供給される共通の駆動信号によって略同時駆動されることを特徴とする。
【００２５】
請求項６に記載の発明によれば、アクチュエータブロックのすべてのアクチュエータを共通駆動信号により略同時駆動することで、すべてのアクチュエータの変形量が略同一となり、アクチュエータにより分断されて形成されたインク液滴の飛翔方向に曲がりが生じない。また、共通駆動信号を用いる態様では、駆動信号供給手段の制御負荷の低減化が見込まれる。
【００２６】
アクチュエータブロックのすべてのアクチュエータを共通駆動信号で駆動する態様には、すべてのアクチュエータに供給される駆動信号を伝送する駆動信号伝送部材を共通化する態様がある。
【００２７】
請求項７に記載の発明は、請求項５記載の液体吐出装置一態様に係り、前記アクチュエータブロックの少なくとも１つのアクチュエータは、前記駆動信号供給手段から供給される個別の駆動信号により駆動されることを特徴とする。
【００２８】
請求項７に記載の発明によれば、アクチュエータブロックのアクチュエータを個別駆動可能に構成すると、液滴の飛翔方向の偏向制御や液滴の体積制御が可能になる。
【００２９】
また、本発明は前記目的を達成する方法発明を提供する。即ち、請求項８に記載の発明に係る液体吐出方法は、ノズルと、前記ノズルと連通する圧力室と、前記圧力室内の液体を加圧する圧力発生素子と、を備えた液体吐出ヘッドの液体吐出方法であって、前記圧力室内の液体を加圧する加圧工程と、３つ以上の同一形状のアクチュエータが、前記アクチュエータ間にノズル開口の中心に対応する開口部及び該開口部から周辺部に向かうスリット状の隙間を有して、前記ノズル開口を覆うように前記ノズルの液体吐出側に配設されるアクチュエータブロックの前記開口部から外部に出された液体を、前記アクチュエータを変形させて分断して所望の体積の液滴を形成する液滴形成工程と、を含むことを特徴とする。
【００３０】
アクチュエータを変形させて液体の通路となる開口部を形成した（開口部形成工程）後に圧力室内の液体を加圧してノズルを介して該開口部から外部に所定量の液体を出し（加圧工程）、アクチュエータをオフして柱状の液体を分断し液滴を形成（液滴形成工程）する態様が好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、圧力発生素子の加圧によってノズルから出された柱状の液体（液柱）は細く長く形成される前の早いタイミングで分断されるので、１ｐｌ未満の微小体積を持つ液滴を形成可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
〔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、インクの色ごとに設けられた複数の印字ヘッド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、図１には不図示）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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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ベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００４０】
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１中不図示，図６中符号８８として記載）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。なお、ベルト３３の詳細は後述する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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２参照）。詳細な構造例は後述するが、各印字ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、図２に示したように、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。
【００４５】
記録紙１６の送り方向（以下、紙搬送方向という。）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。
【００４６】
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ごとに設けられてなる印字部１２によれば、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（即ち、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、印字ヘッドが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。
【００４７】
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、ライトマゼンタなど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。
【００４８】
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、各タンクは不図示の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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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などで構成される。また、印字検出部２４には、打滴されたドットに光を照射させる光源（不図示）を備えている。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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替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。
【００５６】
また、図１には示さないが、本画像の排出部２６Ａには、オーダ別に画像を集積するソーターが設けられる。なお、符号２６Ｂはテスト印字排出部である。
【００５７】
次に、印字ヘッド５０の構造について説明する。インク色ごと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示すものとする。
【００５８】
図３(a) は印字ヘッド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) は印字ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。記録紙面上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド５０は、図３(a) 〜(c)に示すように、インクが出されるノズル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５３を千鳥でマトリックス状に配置させた構造を有し、これにより見かけ上のノズルピッチの高密度化を達成している。
【００５９】
即ち、本実施形態における印字ヘッド５０は、図３(a),(b) に示すように、インクを吐出する複数のノズル５１が印字媒体送り方向（紙送り方向）と略直交する方向に印字媒体の全幅に対応する長さにわたって配列された１列以上のノズル列を有するフルラインヘッドである。
【００６０】
また、図３(c) に示すように、短尺の２次元に配列された印字ヘッド５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせて、印字媒体の全幅に対応する長さとしてもよい。また、図示は省略するが短尺のヘッドを直線状につなぎ合わせてもよい。なお、図３(a),(b)ではノズル５１、圧力室５２、供給口５４は破線で図示されている。
【００６１】
図３(a)〜(c)示すように、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、対角線上の両隅部にノズル５１と供給口５４が設けられている。また、各圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている（図４(a)参照）。
【００６２】
かかる構造を有する多数のインク室ユニット５３を図３(b)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配列させた構造になっている。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となる。
【００６３】
即ち、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。以下、説明の便宜上、ヘッドの長手方向（主走査方向）に沿って各ノズル５１が一定の間隔（ピッチＰ）で直線状に配列されているものとして説明する。
【００６４】
なお、用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。
【００６５】
特に、図３(a)〜(c)に示すようなマトリクス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。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。
【００６６】
即ち、用紙の幅方向に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駆動を主走査といい、前記主走査で形成された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いう。なお、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。
【００６７】
図４(a)は、インク室ユニットの立体的構成を示す断面図（図３(a),(b) 中の４−４線に沿う断面図）、図４(b)は、印字ヘッド５０をインク吐出側面からみた概略平面図、図４(c)は圧電式バイモルフ型アクチュエータの構造を説明する図である。
【００６８】
図４(a)に示すように、圧力室５２の天面を構成している加圧板５６には個別電極５７を備えた圧力発生素子（圧電素子）５８が接合されており、個別電極５７に駆動電圧を印加することによって圧力発生素子５８にたわみ変形が生じて圧力室５２が変形し、インク液柱がノズル５１の開口部から外部に出される（図５(b)参照）。
【００６９】
ノズル５１の開口部から外部に出されたインク液柱はノズル５１の圧力室５２と反対側（インク吐出側）に設けられたアクチュエータ１０２及びアクチュエータ１０４（図４(b)参照）により分断され１ｐｌ未満の体積を有する微小サイズのインク液滴が形成される。この微小サイズのインク液滴を記録紙１６上に着弾させて微小サイズのドットが形成される。
【００７０】
インク液滴を吐出させた後に圧力発生素子５８による圧力室５２内のインクの加圧を終了すると、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。
【００７１】
図４(b)に示すように、本例に示すアクチュエータブロック１００は略二等辺三角形の平面形状の圧電活性部（変形部分）を有する同一形状及び同一サイズの４つの圧電式バイモルフ型アクチュエータ１０２，１０４、１０６、１０８から構成される。図４(b)は、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の圧電活性部が非変形の状態を示している。
【００７２】
ノズル５１の開口部の中心を通る垂線がアクチュエータブロック１００の中心を通るようにアクチュエータブロック１００は配置され、このアクチュエータブロック１００の中心にはノズル５１の開口部から真っ直ぐに出されたインク液柱が通る開口部１１３が形成される。
【００７３】
即ち、各アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の圧電活性部の角度が略９０°となる頂角がアクチュエータブロック１００の中心から等距離となるようにアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８が配置され、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の静定状態における幅がｗとなる開口部１１３が形成される。アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８が静定状態における開口部１１３の幅ｗがノズル５１の直径Ｄよりも小さくなるように（ｗ＜Ｄ）アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８が配置される。
【００７４】
本例に適用されるノズル５１の直径Ｄは、１μｍ≦Ｄ≦１００μｍである。より好ましくは５０μｍ≦Ｄ≦１００μｍである。即ち、本例ではアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８駆動時の開口部（図５の符号１１３）の最小幅（ｗ’、図５(b),(c)参照）で実質的なインク吐出口の開口径を規定しているので、ノズル５１の直径Ｄはｗ’よりも大きな値とすることができ、ノズル開口の製造容易性の向上が見込まれる。
【００７５】
また、アクチュエータ１０２の角度が略９０°となる頂角と、アクチュエータ１０４の角度が略９０°となる頂角と、はアクチュエータブロック１００の略中心部で対向し、アクチュエータ１０６の角度が略９０°となる頂角と、アクチュエータ１０８の角度が略９０°となる頂角と、はアクチュエータブロック１００の略中心部で対向する。
【００７６】
アクチュエータ１０２は、アクチュエータ１０６及びアクチュエータ１０８と隣接するとともにアクチュエータ１０４と対向するように配置され、アクチュエータ１０４は、アクチュエータ１０６及びアクチュエータ１０８と隣接するとともにアクチュエータ１０２と対向するように配置される。
【００７７】
同様に、アクチュエータ１０６は、アクチュエータ１０２及びアクチュエータ１０４と隣接するとともにアクチュエータ１０４と対向するように配置され、アクチュエータ１０８は、アクチュエータ１０２及びアクチュエータ１０４と隣接するとともにアクチュエータ１０８と対向するように配置されている。
【００７８】
また、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８はそれぞれが物理的に干渉しないように、所定の距離ｓだけ離れて配置される。即ち、隣接アクチュエータの間には幅ｓの空間（溝部）１１０が形成されるといえる。
【００７９】
図４(b)に示すアクチュエータブロック１００は、ノズル５１の開口の略中心部で交差する２本のスリット状の隙間１１０によって、略正方形形状のアクチュエータブロック１００が略同一形状、略同一面積を持つ４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８に分割されているともいえる。言い換えると、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８は略正方形のアクチュエータブロック１００を２本対角線によって４分割した構造を有し、アクチュエータブロック１００を分割する際の分割溝（符号１１０）の幅がｓとなっている。
【００８０】
上述したアクチュエータブロック１００とノズル５１（ノズル５１が形成されるノズルプレート）との間には、アクチュエータブロック１００の動作を拘束しないようにアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の変形部分（圧電活性部）に対応する空間部１１２（図４(b)に破線で図示する略正方形）が設けられている。
【００８１】
即ち、図４(a)に示すように、ノズル５１が形成されるノズルプレートとアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８との間には、図４(b)に示す空間部１１２となる開口（穴）を有する空間部プレート１１４が設けられている。この空間部プレート１１４の厚みをアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の厚みと略同一とする態様が好ましい。
【００８２】
アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の圧電活性部には駆動信号が印加される個別電極（不図示）が形成されており、この個別電極に駆動信号を印加するとアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の圧電活性部はたわみ変形を生じ、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の圧電活性部はインク吐出方向と略平行方向に変形する。
【００８３】
図４(b)に示すスリット状の隙間１１０の幅ｓをノズル５１の半径以下（ｓ≦Ｄ／２）とすることで、ノズル５１の開口部の少なくとも一部がアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の圧電活性部で覆われるので、ノズル５１から出されたインク液柱を確実に分断することができる。
【００８４】
また、２本のスリット状の隙間１１０が交差するアクチュエータブロック１００の中心部に形成される開口部１１３の最小幅（アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の静定時（非変形時）の幅）ｗは、ｗ＝ｓ×２１／２で表され、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を変形させると開口部１１３の幅ｗ（開口部１１３の開口面積）は大きくなる。各アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の圧電活性部の最大長さＬ（略二等辺三角形形状の高さに相当）は、Ｄ／２＜Ｌであり、その変位量と応答周波数により決められる。なお、本例のアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の圧電活性部の最大長さＬは、ノズル５１の直径Ｄとノズル５１の配置ピッチｄ（図３(b)参照）を用いて、Ｄ／２＜Ｌ＜（ｄ×ｓｉｎθ）／２（但し、Ｄ＜ｄ）である。
【００８５】
また、図３(b)に示すマトリクス状にノズルを配置したノズル配置において、ノズルの配置方向と略平行の斜め方向（主走査方向と角度θをなす方向）にアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を配置する場合には、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の圧電活性部の最大長さＬは、Ｄ／２＜Ｌ＜ｄ／２となる。
【００８６】
図４(c)には、アクチュエータブロック１００に適用される圧電式バイモルフ型アクチュエータブロック１００の構造を示す断面図である。図４(c)に示すように、アクチュエータブロック１００は、ｄ３１モードの２層の圧電体層１００Ａ及び圧電体層１００Ｂを積層し、これらの間に共通電極として機能する電極層１００Ｃをはさみ、更に、圧電体層１００Ａ及び圧電体層１００Ｂの電極層１００Ｃと反対側の面には個別電極として機能する電極層１００Ｄ及び電極層１００Ｅがそれぞれ形成されている。
【００８７】
圧電体層１００Ａと圧電体層１００Ｂとは分極方向が逆方向になるように分極されている。例えば、圧電体層１００Ａは、電極層１００Ｃを基準として電極層１００Ｄに正電圧を印加すると圧電体層１００Ａが伸長するように分極させると、圧電体層１００Ｂは、電極層１００Ｃを基準として電極層１００Ｅに正電圧を印加すると圧電体層１００Ｂが収縮するように分極させる。
【００８８】
即ち、電極層１００Ｃを基準として電極層１００Ｄ及び電極層１００Ｅに正電圧（駆動信号）を印加すると、圧電体層１００Ａが伸長方向にたわみ変形するとともに圧電体層１００Ｂが収縮方向にたわみ変形し、アクチュエータブロック１００は圧電体層１００Ａの方向（図４(c)の上方向）へ凸となるように屈曲（変形）する。上記駆動信号を非印加状態にするとアクチュエータブロック１００は非変形状態（静定状態）となる。図４(c)にはアクチュエータブロック１００の静定状態を示している。
【００８９】
アクチュエータブロック１００のアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８は、圧力発生素子５８により加圧されたインク液柱の進行方向と反対方向に変形しながら該インク液柱を分断するので、インク液柱の圧力よりも大きな力を発生する必要がある。また、ノズル５１の面積の略１／４未満の面積の圧電活性部によりインク液柱の圧力よりも大きな力を発生し、インクの吐出周波数（数十ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）に対して同程度の応答周波数に対応する必要がある。図４(c)に示す圧電式バイモルフ型アクチュエータ１は、大きさ、発生力、応答周波数の条件をすべて満たす素子であり、本発明のアクチュエータブロック１００に好適である。
【００９０】
また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表される圧力発生素子５８の変形によってインクを加圧する方式が採用されている。本発明の実施に際して、圧力発生素子５８にはピエゾ素子以外の他のアクチュエータを適用できる。また、圧力室５２の内部に設けられたヒータによって圧力室５２内部のインクを加熱してバブルを発生させて、このバブルによって圧力室５２内のインク液滴を加熱するサーマル方式を適用してもよい。
【００９１】
〔インク液柱の分断構造（アクチュエータブロック１００の詳細構造）の説明、第１実施形態〕
図５(a)〜(d)は、アクチュエータ１０２，１０４（図５(a)〜(d)にはアクチュエータブロック１００のうちアクチュエータ１０２、１０４のみを図示）によるインク液柱１３０を分断してインク液滴１３２を形成する過程を説明する図であり、ノズル５１の近傍（図４(b)に○で図示した部分）を拡大した拡大図である。
【００９２】
図５(a)〜(d)に示すように、インクと接触する接液部分であるノズル５１が形成されるノズルプレートの外側（圧力室５２と反対側）の空間部１１２を形成する面と、スリット状の隙間１１０を形成する面と、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の外側面（空間部プレート１１４と反対側の面）には撥液膜１２０（太線で図示）が形成される。なお、図５(a)〜(d)では、アクチュエータ１０６及びアクチュエータ１０８は図示されていない。
【００９３】
即ち、インク接触面であるノズルプレートの外側面（ノズル５１の近傍で空間部プレート１１４の開口部に対応する部分）、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の内側面、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の側面、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の外側面には所定の撥液性能を有する撥液膜１２０が形成されるので、インク液柱１３０（図５(b)〜(d)参照）の分断を容易にするとともに吐出面（アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の外側面）をメンテナンスフリーにする。
【００９４】
ここで、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８によりインク液柱を分断する仕組みについて説明する。
【００９５】
図５(a)は、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の静定状態であり、吐出待機状態である。図５(a)に示す吐出待機状態は、圧力室５２（図５(a)では不図示）内に負圧を発生させてノズル５１の内側にメニスカス面１２２を形成し、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８はすべて駆動信号の非印加状態となっている。
【００９６】
図５(b),(c)は、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の最大変形状態である。図５(b) ,(c)に示すアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の最大変形状態では、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８に同一の駆動信号が印加され、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の側面により形成される開口部１１３は静定時の中心の位置を維持したまま放射状に均等に広げられる。
【００９７】
図５(b),(c)に示すアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の最大変形状態における開口部１１３の最小幅ｗ’はノズル５１の直径Ｄ以下である（ｗ＜ｗ’≦Ｄ）。
【００９８】
アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の最大変形状態で図４(a)に示す圧力発生素子５８を動作させて圧力室５２内のインクを加圧すると、インク液柱１３０がノズル５１を介して外部に押し出される。図５(b)は、ノズル５１の外部に突出したインク液柱１３０が開口部１１３に入り込んだ状態であり、図５(c)は、開口部１１３からインク液柱１３０の先端部が突出した状態である。
【００９９】
このようにして、４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を略同時に、略同一量変形させることで開口部１１３の開口面積を大きくして、インク液柱１３０がノズル形成面と略垂直方向に押し出される。
【０１００】
図５(c)に示すインク液柱１３０が開口部１１３の外部に突出し、インク液柱１３０の突出部分の体積が所望のインク液滴の体積になると、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の駆動信号を非印加としてアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８をオフし、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８が最大変形状態から図５(a)の静定状態に戻る過程でインク液柱１３０が分断され、微小サイズのインク液滴１３２が形成される。
【０１０１】
図５(d)は、開口部１１３から突出したインク液柱１３０の先端部（所定の吐出体積部分）が分断されて、微小サイズのインク液滴１３２が形成された（吐出された）状態である。
【０１０２】
本例におけるインク液滴の微小サイズとは、サテライトを含まないメイン滴のみの体積が１ｐｌ未満のことをいう。図５(a)〜(d)に示すように、インク液柱１３０を分断する手段（機構）として、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８（アクチュエータブロック１００）を有する態様では、サテライトの発生を抑制し１ｐｌ未満の体積を有する微小サイズのインク液滴１３２が実現される。
【０１０３】
また、４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を略同一タイミングでオフすることによってインク液柱１３０を分断するので、インク液滴１３２をノズル形成面と略垂直方向（本来の吐出方向）に吐出させることができる。
【０１０４】
〔供給系の説明〕
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。
【０１０５】
インク供給タンク６０は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。インク供給タンク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。
【０１０６】
図６に示したように、インク供給タンク６０と印字ヘッド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。
【０１０７】
なお、図６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効果及びリフィルを改善する機能を有する。
【０１０８】
サブタンクにより内圧を制御する態様には、大気開放されたサブタンクとヘッド５０内のインク室ユニット５３とのインク水位の差によりインク室ユニット５３内の内圧を制御する態様や、密閉されたサブタンクに接続されたポンプによりサブタンク及びインク室の内圧を制御する態様などがあり、何れの態様を適用してもよい。
【０１０９】
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が設けられている。
【０１１０】
キャップ６４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。
【０１１１】
キャップ６４は、図示せぬ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。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、インク吐出面（アクチュエータブロック１００の外側面）をキャップ６４で覆う。
【０１１２】
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、ある時間以上インクが吐出されない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してインク粘度が高くなってしまう。このような状態になると、圧力発生素子５８が動作してもノズル５１からインクを吐出できなくなってしまう。
【０１１３】
このような状態になる前に（圧力発生素子５８の動作により吐出が可能な粘度の範囲で）圧力発生素子５８を動作させ、その劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）を排出すべくキャップ６４（インク受け）に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き）が行われる。
【０１１４】
また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内）に気泡が混入した場合、圧力発生素子５８が動作してもノズルからインクを吐出させることができなくなる。このような場合には印字ヘッド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粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には予備吐出を行う態様が好ましい。
【０１１５】
〔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、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、アクチュエータドライバ８５等を備えている。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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８９を制御する制御信号を生成する。
【０１１８】
モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示にしたがってモータ８８を駆動するドライバー（駆動回路）である。なお、図７にはモータドライバ７６及びモータ８８のみ示したが、システムコントローラ７２は複数のモータドライバ及びモータを制御している。
【０１１９】
一例を挙げると、図１に示すローラ３１（３２）を回動させるモータや、上述したキャップ移動機構のモータなどがある。
【０１２０】
また、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ーである。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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とを統合して一つのプロセッサで構成する態様も可能である。
【０１２３】
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の圧力発生素子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。
【０１２４】
アクチュエータドライバ８５は、圧力発生素子５８の制御に対応してアクチュエータブロック１００のアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８（図７には不図示）を動作させる駆動信号を生成し、不図示の駆動信号配線を介して該駆動信号をのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８へ送出する機能ブロックである。
【０１２５】
即ち、プリント制御部８０は、圧力発生素子５８による圧力室５２の加圧制御に対応してアクチュエータドライバ８５を介してアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を制御する。アクチュエータドライバ８５は、プリント制御部８０から送られる制御信号に基づいてアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を駆動する駆動信号を生成する。言い換えると、アクチュエータドライバ８５は、プリント制御部８０かから送られる制御信号からアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の駆動信号波形を生成するブロックと、該駆動信号波形を所定の電圧に変換するブロックと、駆動信号を出力するブロックと、を有して構成される。
【０１２６】
〔駆動信号の説明〕
次に、圧力発生素子５８に印加される駆動信号（加圧用駆動信号）と、アクチュエータブロック１００に印加される駆動信号（分断用駆動信号）と、を説明する。図８(a)には、アクチュエータブロック１００のアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８に印加される分断用駆動信号２００を示し、図８(b)には、圧力発生素子５８に印加される加圧用駆動信号２２０を示す。なお、吐出待機時には圧力室５２内に負圧を発生させてノズル５１の内部にメニスカス面を形成するが（図５(a)参照）、図８(b)に示す加圧用駆動信号２２０では、吐出待機時に圧力室５２に負圧を発生させる波形要素は省略している。
【０１２７】
図８(a)に示す分断用駆動信号２００は、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を静定状態（図５(a)参照）から最大変形状態（図５(b),(c)参照）まで変形させて開口部１１３の開口面積を拡大させる拡大波形２０２と、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の最大変形状態を維持して開口部１１３の最大開口面積を維持する維持波形２０４と、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を最大変形状態から静定状態に戻す過程でインク液柱１３０を分断する分断波形２０６と、を含んで構成される。
【０１２８】
また、図８(b)に示す加圧用駆動信号２２０は、１回の加圧動作に対して圧力発生素子５８の発生圧力を所定の圧力まで上昇させる加圧波形２２２と、圧力発生素子５８の発生圧力を上述した所定の圧力に保つ定圧波形２２４と、圧力発生素子５８の発生圧力を上述した所定の圧力から減圧する減圧波形２２６を含んで構成される。
【０１２９】
図８(a)に示す分断用駆動信号２００の開始タイミングｔ１は、図８(b)に示す加圧用駆動信号２２０の開始タイミングｔ１1よりも所定の期間だけ早くなっている。即ち、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を動作させて開口部１１３の開口面積を最大にしてから、圧力発生素子５８を動作させて圧力室５２内のインクを加圧するように、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８及び圧力発生素子５８が制御される。
【０１３０】
また、分断用駆動信号２００の分断波形２０６の開始タイミングｔ２は、加圧用駆動信号２２０の定圧波形２２４の期間内であり、圧力発生素子５８の発生圧力を所定の圧力に維持した状態でアクチュエータブロック１００のインク液柱１３０の分断動作が開始される。
【０１３１】
分断用駆動信号２００の分断波形２０６の開始タイミングｔ２を変えると、開口部１１３から外部に出るインク液柱１３０の体積を変えることができ、分断波形２０６の開始タイミングｔ２によってインク液柱１３０から分断されて形成されるインク液滴１３２の体積が制御される。
【０１３２】
加圧用駆動信号２２０の終了タイミングｔ２１は、分断用駆動信号２００の終了タイミングｔ３よりも遅くなっている。即ち、インク液柱１３０の分断動作が終了した後に、圧力発生素子５８による圧力室５２の減圧が行われる。なお、分断用駆動信号２００の分断波形は、図８(a)符号２０６’や符号２０６”で示す波形としてもよい。図８(a)の分断波形２０６’では、分断波形２０６’の終了タイミングｔ３’は加圧用駆動信号２２０の終了タイミングｔ２１と略同一タイミングであり、分断波形２０６”の終了タイミングｔ３”は加圧用駆動信号２２０の終了タイミングｔ２１よりも遅いタイミングである。
【０１３３】
なお、上述した圧力発生素子５８及びアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８に供給される駆動信号はあくまでも一例であり、圧力発生素子５８による圧力室52内のインクの加圧開始よりも先にアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を動作させて開口部１１３の開口面積が所定の面積になるように、圧力発生素子５８及びアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８が制御されればよい。
【０１３４】
また、開口部１１３の開口面積を変えることでインク液滴１３２の体積を可変させることも可能である。即ち、圧力発生素子５８による加圧開始時における開口部１１３の開口面積を大きくするとインク液滴１３２の体積は大きくなり、圧力発生素子５８による加圧開始時における開口部１１３の開口面積を小さくするとインク液滴１３２の体積は小さくなる。
【０１３５】
上記の如く構成されたインクジェット記録装置１０は、ノズル５１から外部に出されたインク液柱１３０を、ノズル５１が形成されるノズルプレートの外側（印字ヘッド５０の最外面）に設けられたアクチュエータブロック１００を用いて分断するように構成されるので、インク液柱が細く長く形成される前に該インク液柱を分断することができ、１ｐｌ未満の体積を有する微小サイズのインク液滴を形成可能である。
【０１３６】
また、アクチュエータブロック１００は、略同一面積の圧電活性部を有する４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８から構成され、該４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８は、ノズル５１の開口の外周にそって均等に配置され、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を略同時に略同一量動作インクジェットヘッドさせるので、インク液柱１３０を分断して形成されるインク液滴１３２をインク吐出面と略垂直に飛翔させることができる。
【０１３７】
本例では、アクチュエータブロック１００を４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８から構成する態様を示したが、アクチュエータブロック１００を構成するアクチュエータの数は４つに限定されず３つでもよいし５つ以上でもよく、ノズル５１の開口部の外周円に沿って各アクチュエータが物理的に干渉しないように均等配置（アクチュエータブロック１００の中心を基準に所定角度回転させてもアクチュエータブロックを構成するアクチュエータの対称性が維持される配置）されればよい。なお、製造上の観点や制御上の観点からアクチュエータブロックを構成するアクチュエータの数を４とする態様が好ましい。
【０１３８】
また、本例では４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を略同時に略同一駆動信号（図８(a)の加圧用駆動信号２２０）で動作させるので、これらの個別電極へ該駆動信号を供給する駆動信号用配線を共通化してもよい。
【０１３９】
また、ノズルプレートの外側面及びアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の内側面、側面（開口部１１３形成面）、外側面に撥液膜１２０が形成されるので、インク液柱の分断を容易にし、撥液膜１２０が形成された部分のメンテナンスフリーとすることができる。
【０１４０】
上述した印字ヘッド５０の製造方法には、複数のキャビティプレートを積層し、加圧加熱、接合部材によりこれらのキャビティプレートを接合する製造方法が好適に用いられる。
【０１４１】
なお、アクチュエータブロック１００を構成するアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８は、一体物のバイモルフ型圧電素子を所定の位置に形成したのちに、ダイシングや半導体プロセスにより４分割して形成される。このような製造方法を用いることで、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８及びスリット状の隙間１１０、開口部１１３を高精度に形成することができる。
【０１４２】
〔第２実施形態、インク液滴の体積制御〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９は、本発明の第２実施形態に係るインク液滴の吐出制御を説明する図である。なお、図９中、図４(a)と同一また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。
【０１４３】
同図に示すように、アクチュエータブロック１００を構成するアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８のうち、アクチュエータ１０２とアクチュエータ１０４には共通の駆動信号が印加され、アクチュエータ１０６及びアクチュエータ１０８には共通の駆動信号が印加される。アクチュエータ１０２及びアクチュエータ１０４の対とアクチュエータ１０６及びアクチュエータ１０８の対には別々の駆動信号が印加される。
【０１４４】
即ち、対向する２つのアクチュエータから成る２つのアクチュエータ対の駆動信号がそれぞれ共通化され、２対のアクチュエータ対を個別駆動可能に構成することで、開口部１１３の開口面積を可変させてインク液滴の吐出体積を可変させることができる。
【０１４５】
具体的には、アクチュエータ１０２及びアクチュエータ１０４から成るアクチュエータ対を共通の駆動信号で同時駆動させ、アクチュエータ１０６及びアクチュエータ１０８から成るアクチュエータ対を非駆動とすると（または、アクチュエータ１０６及びアクチュエータ１０８変形量を小さくするように共通の駆動信号で同時駆動すると）、４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を共通の駆動信号で同時駆動する場合に比べて開口部１１３の開口面積が小さくなり、４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を共通の駆動信号で同時駆動する場合と圧力発生素子５８による加圧圧力とアクチュエータ１０２及びアクチュエータ１０４の動作タイミングを略同一とすると、４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を共通の駆動信号で同時駆動する場合に比べてインク液滴の吐出体積は小さくなる。
【０１４６】
また、２つのアクチュエータ対はそれぞれ共通の駆動信号で同時駆動されるので、インク液滴に飛翔方向曲がりを生じることなく吐出させることができる。
【０１４７】
なお、共通の駆動信号で同時駆動されるアクチュエータ（本例では、アクチュエータ１０２とアクチュエータ１０４及びアクチュエータ１０６とアクチュエータ１０８）へ駆動信号を供給する駆動信号配線を共通化してもよい。
【０１４８】
上述した第２実施形態によれば、対向する２つのアクチュエータから成るアクチュエータ対を共通の駆動信号で同時駆動するとともに、２つのアクチュエータ対をそれぞれ個別駆動することで開口部１１３の開口面積を可変させて、インク液滴の体積を可変させることができる。また、２つのアクチュエータ対はそれぞれ共通の駆動信号で同時駆動されるので、インク液滴の飛翔方向には曲がりが生じない。
【０１４９】
即ち、２対のアクチュエータ対の変形量を異ならせることでインク液滴の体積を制御することができる。また、それぞれのアクチュエータ対を共通の駆動信号で同時駆動するとこでインク液滴の吐出方向に飛翔曲がりを生じない。
【０１５０】
〔第３実施形態、インク液滴の飛翔方向制御〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図１０(a),(b)は本発明の第３実施形態に係るインク液滴の吐出制御を説明する図である。なお、図１０(a)中、図４(a)及び図９と同一または類似する部分には同一の符号を付し、図１０(b)中、図５と同一または類似する部分には同一の符号を付し、これらの説明は省略する。
【０１５１】
第３実施形態に係るインク液滴の吐出制御では、対向するアクチュエータ（本例では、アクチュエータ１０２及びアクチュエータ１０４または、アクチュエータ１０６とアクチュエータ１０８）をそれぞれ個別駆動することで、インク液滴の飛翔方向を偏向可能である。
【０１５２】
図１０(a)に示すように、アクチュエータ１０２とアクチュエータ１０４は個別の駆動信号で個別制御され、アクチュエータ１０６とアクチュエータ１０８は共通の駆動信号で同時駆動される。なお、共通の駆動信号で駆動されるアクチュエータ１０６及びアクチュエータ１０８の駆動信号配線を共通化してもよい。
【０１５３】
図１０(b)は、アクチュエータ１０２とアクチュエータ１０４とを個別駆動することによってインク液滴の飛翔方向を偏向させた状態を表している。図１０(b)に示すように、アクチュエータ１０２を非駆動とし、アクチュエータ１０４を所定の駆動信号で駆動すると、インク液柱１３０の形成方向がアクチュエータ１０２側に曲がり、アクチュエータ１０４によりインク液柱１３０を分断して形成されたインク液滴１３２の飛翔方向を、鉛直方向（飛翔方向を偏向させない場合のインク液滴１３２の飛翔方向）からアクチュエータ１０２側（図１０(b)における左側）に偏向させることができる。
【０１５４】
なお、アクチュエータ１０２とアクチュエータ１０４とを個別駆動する際にアクチュエータ１０６及びアクチュエータ１０８（図１０(b)では、ともに不図示）は共通の駆動信号で同時駆動されてもよいし、ともに非駆動としてもよい。
【０１５５】
図１０(b)には、アクチュエータ１０２を非駆動としアクチュエータ１０４を駆動してアクチュエータ１０２側にインク液滴１３２の飛翔方向を偏向させる態様を示したが、アクチュエータ１０２を駆動しアクチュエータ１０４を非駆動とすると、インク液滴１３２の飛翔方向をアクチュエータ１０４側へ偏向させることができる。
【０１５６】
また、図示は省略するが、アクチュエータ１０２及びアクチュエータ１０４を非駆動または共通駆動信号で同時駆動し、アクチュエータ１０６及びアクチュエータ１０８を個別駆動信号で個別駆動すると、インク液滴の飛翔方向をアクチュエータ１０６側或いはアクチュエータ１０８側へ偏向させてもよい。
【０１５７】
このようにして、対向する２つのアクチュエータから成る２つのアクチュエータ対のうち、一方のアクチュエータ対では２つのアクチュエータを個別駆動し、他方のアクチュエータ対では２つのアクチュエータを共通の駆動信号で同時駆動（または、非駆動）とすることで、インク液滴の飛翔方向を偏向させることができる。
【０１５８】
アクチュエータ１０２とアクチュエータ１０４とを個別駆動するとともに、アクチュエータ１０６とアクチュエータ１０８とを共通駆動信号で同時駆動すると、図３(a)に示す主走査方向と略平行方向にインク液滴１３２の飛翔方向を偏向させることができ、アクチュエータ１０２とアクチュエータ１０４とを共通駆動信号で同時駆動するとともに、アクチュエータ１０６とアクチュエータ１０８とを個別駆動すると、図３(a)に示す副走査方向にインク液滴１３２の飛翔方向を偏向させることができる。
【０１５９】
また、アクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８をそれぞれ個別制御してもよい。例えば、隣り合うアクチュエータ１０２及びアクチュエータ１０６を駆動し、アクチュエータ１０４及びアクチュエータ１０６を非駆動とすると、インク液滴１３２の飛翔方向を主走査方向及び副走査方向と略４５度の角度をなす斜め方向に偏向させることができる。
【０１６０】
即ち、４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８を選択的に１〜３個駆動することでインク液滴１３２の飛翔方向を２次元平面上で制御可能である。また、４つのアクチュエータ１０２、１０４、１０６、１０８の変形量を可変させることで、インク液滴１３２の体積を可変させることができる。
【０１６１】
駆動するアクチュエータとインク液滴の飛翔方向との関係及び、駆動するアクチュエータの変形量とインク液滴の体積との関係を予めデータテーブル化して記憶しておき、インク液滴の吐出時（インク液滴の吐出制御実行時）に該データテーブルから必要なデータを読み出すように構成する態様が好ましい。
【０１６２】
上述したインク液滴の飛翔方向制御を用いると、ノズル５１の直径Ｄ（図４(b)参照）を大きくし、ノズル５１の配置密度を疎にする態様においても、同一ノズルから複数の着弾位置（ドット形成位置）にインク液滴を着弾させることができるので、ドット密度を高密度にすることができる。
【０１６３】
上述した本発明の実施形態では、記録紙１６上にインク液滴を吐出させて記録紙１６上のカラー画像を形成するインクジェット記録装置１０を示したが、本発明の適用範囲はインクジェット記録装置に限定されず、ヘッドに設けられた吐出孔（ノズル）から水、薬液、処理液等の液類を吐出させる液吐出装置に適用可能である。
【０１６４】
本発明は、機能性物質を含有することにより粘度が高くなる高粘度液体を吐出させる液体吐出ヘッド及び該液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置において特に大きな効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の基本構成図
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字周辺の要部平面図
【図３】印字ヘッドの構造例を示す平面透視図
【図４】印字ヘッドの立体構造を示す図
【図５】本発明の第１実施形態のインク吐出制御を説明する図
【図６】本実施形態に係るインクジェット記録装置におけるインク供給部の構成を示した概要図
【図７】本実施形態に係る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
【図８】圧力発生素子及びアクチュエータに印加される駆動信号を説明する図
【図９】本発明の第２実施形態のインク吐出制御を説明する図
【図１０】本発明の第３実施形態のインク吐出制御を説明する図
【符号の説明】
【０１６６】
１０…インクジェット記録装置、５０，５０’…印字ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５８…圧力発生素子、８０…プリント制御部、８４…ヘッドドライバ、８５…アクチュエータドライバ、１００…アクチュエータブロック、１０２，１０４，１０６，１０８…アクチュエータ、１１３…開口部、２００…分断用駆動信号、２２０…加圧用駆動信号
【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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