(57)【要約】  【課題】  引き押し制御により液滴を吐出する場合において、液柱から液滴を容易に分離できること。  【解決手段】  所定のアクチュエータを用いてノズル５１内の液体の引きおよび押しを行って、ノズル５１から液柱８０を突出させるとともに液柱８０から液滴を分離させることにより液滴吐出を行う液滴吐出装置において、液滴吐出の一回ごとにアクチュエータに対して液滴吐出用の駆動波形を与える駆動手段と、ノズル５１の内壁に設けられ、液体に温度変化を与える温度可変素子３１と、温度可変素子３１を用いて液柱８０内の温度分布を設定する温度分布設定手段であって、温度可変素子３１に対して前記液滴吐出用の駆動波形に対応させた入力信号を与えて、液柱８０のくびれ部分８２の温度よりもノズル５１の内壁の近傍に位置する部分８１の温度を低く設定する温度分布設定手段を備えた。【選択図】  図５
2007229960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のアクチュエータを用いて液滴吐出口内の液体の引きおよび押しを行って、前記液滴吐出口から液柱を突出させるとともに該液柱から液滴を分離させることにより液滴吐出を行う液滴吐出装置において、
前記液滴吐出の一回ごとに前記アクチュエータに対して液滴吐出用の駆動波形を与える駆動手段と、
前記液滴吐出口の内壁に設けられ、前記液体に温度変化を与える温度可変素子と、
前記温度可変素子を用いて前記液柱内の温度分布を設定する温度分布設定手段であって、前記温度可変素子に対して前記液滴吐出用の駆動波形に対応させた入力信号を与えて、前記液柱のくびれ部分の温度よりも前記液滴吐出口の前記内壁の近傍に位置する部分の温度を低く設定する温度分布設定手段と、
を備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記温度可変素子は、前記液体を加熱する加熱素子であり、
前記温度分布設定手段は、前記液滴吐出の一回ごとに、前記加熱素子による加熱の開始後且つ前記駆動波形の開始後であって、前記駆動波形の終了前に、前記加熱素子による加熱を停止することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記温度可変素子は、前記液体を冷却する冷却素子であり、
前記温度分布設定手段は、前記液滴吐出の一回ごとに、前記駆動波形の開始後であって、前記駆動波形の終了前に、前記冷却素子による冷却を開始することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記温度可変素子は、前記液体を加熱および冷却する加熱冷却素子であり、
前記温度分布設定手段は、前記液滴吐出の一回ごとに、前記加熱冷却素子による加熱の開始後且つ前記駆動波形の開始後であって、前記駆動波形の終了前に、前記加熱冷却素子による冷却を開始することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出装置に係り、特にメニスカスの引き押し制御により液滴を吐出する液滴吐出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴を吐出する方法として、いわゆるメニスカスの引き押し制御が知られている。具体的には、引き（プル）によってノズル内のメニスカス（液面）を一旦引っ込め、押し（プッシュ）によってノズル内の液体に吐出方向の速度を与えることによってノズルから液柱を突出させ、さらにノズル内の液体の速度を低下させることにより液柱から液滴を分離させる。このようにして液柱から分離した液滴は、紙などの被吐出媒体に着弾する。
【０００３】
一方で、特許文献１には、メニスカスが膨張するように液体を瞬間的に加圧するピストンを設けるとともに、膨張したメニスカスから液滴を分離するためのヒータをノズル周りに設けたものが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２３８２６７号公報（図３乃至図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
微小な液滴を吐出することが求められている。このような要求に応えるには、メニスカスの引き押し制御により液滴を吐出する方法が適している。引き押し制御では、ノズル径よりもさらに径が小さな液柱が成長し、この液柱から微小液滴が分離するようにできる。
【０００５】
また、高粘度の液体を吐出することが求められている。高粘度の液体では、液柱の径と長さとのアスペクト比が大きくなって、一般に、多くのサテライト液滴が発生する。これは、低粘度の液体と比較して、主液滴の分離が困難になったためである。
【０００６】
特許文献１に記載のものでは、ピストンによりメニスカスが膨張し、その膨張したメニスカスから、ノズル周りのヒータによって液滴が分離するようになっているので、一般に、ノズル径よりも大きな径の液滴がメニスカスから分離することになる。
【０００７】
ところで、メニスカスの引き押し制御により液滴吐出を行う液滴吐出装置において、そのノズル周りにヒータを設けると、実際には、以下のように液滴分離が困難になる。
【０００８】
図９に示すように、引き押し制御では、ノズル面５０ａから突出する液柱９０の径はノズル５１の径よりも小さくなり、ノズル５１の内壁に設けたヒータ３１によりノズル５１内の液体の加熱を行うと、液柱９０のうちでくびれるべき部分９２（くびれ部分）の温度よりも、液柱９０をクリップしているノズル５０の内壁の近傍に位置する部分９１（ノズル内壁近傍部分）の温度が高くなる。したがって、ノズル内壁近傍部分９１からくびれ部分９２に向けていわゆるマランゴニ対流が発生する。これにより、くびれ形状（凹形状）の形成が遅くなり、液滴の分離が困難になる。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、引き押し制御により液滴を吐出する場合において、液柱から液滴を容易に分離できる液滴吐出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】
【００１０】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定のアクチュエータを用いて液滴吐出口内の液体の引きおよび押しを行って、前記液滴吐出口から液柱を突出させるとともに該液柱から液滴を分離させることにより液滴吐出を行う液滴吐出装置において、前記液滴吐出の一回ごとに前記アクチュエータに対して液滴吐出用の駆動波形を与える駆動手段と、前記液滴吐出口の内壁に設けられ、前記液体に温度変化を与える温度可変素子と、前記温度可変素子を用いて前記液柱内の温度分布を設定する温度分布設定手段であって、前記温度可変素子に対して前記液滴吐出用の駆動波形に対応させた入力信号を与えて、前記液柱のくびれ部分の温度よりも前記液滴吐出口の前記内壁の近傍に位置する部分の温度を低く設定する温度分布設定手段を備えたことを特徴とする液滴吐出装置を提供する。
【００１１】
この発明によれば、液滴吐出口から突出した液柱のくびれ部分の温度よりも液滴吐出口の内壁の近傍に位置する部分の温度が低く設定されるので、液滴吐出口の内壁近傍の部分からくびれ部分に液体が流れるという従来の現象が生じなくなる。したがって、くびれ部分のくびれ形状（凹形状）の形成が速くなり、液柱からの液滴の分離が容易になる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度可変素子は、前記液体を加熱する加熱素子であり、前記温度分布設定手段は、前記液滴吐出の一回ごとに、前記加熱素子による加熱の開始後且つ前記駆動波形の開始後であって、前記駆動波形の終了前に、前記加熱素子による加熱を停止することを特徴とする液滴吐出装置を提供する。
【００１３】
この発明によれば、温度可変素子として電気抵抗等の加熱素子を用いることにより、すなわち簡易な構成で、液滴の分離を容易にできる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度可変素子は、前記液体を冷却する冷却素子であり、前記温度分布設定手段は、前記液滴吐出の一回ごとに、前記駆動波形の開始後であって、前記駆動波形の終了前に、前記冷却素子による冷却を開始することを特徴とする液滴吐出装置を提供する。
【００１５】
この発明によれば、冷却素子を用いて積極的に冷却することにより、液柱のうちで液滴吐出口の内壁近傍に位置する部分の温度を直接冷却できるので、液滴の分離がより容易になる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記温度可変素子は、前記液体を加熱および冷却する加熱冷却素子であり、前記温度分布設定手段は、前記液滴吐出の一回ごとに、前記加熱冷却素子による加熱の開始後且つ前記駆動波形の開始後であって、前記駆動波形の終了前に、前記加熱冷却素子による冷却を開始することを特徴とする液滴吐出装置を提供する。
【００１７】
この発明によれば、加熱冷却素子を用いて加熱および冷却をすることにより、液滴の吐出が連続的に行われる場合でも、液滴吐出口内の液体の平均温度の大きな上昇や低下が生じないので、液滴吐出口内の液体の粘度が安定して、液滴の吐出が安定することになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、引き押し制御により液滴を吐出する場合において、液柱から液滴を容易に分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【００２０】
図１（Ａ）は、本発明に係る液滴吐出ヘッド５０の全体構造の一例を示す平面透視図である。
【００２１】
図１（Ａ）において、液滴吐出ヘッド５０は、いわゆるフルライン型のヘッドであり、記録媒体１６の搬送方向（図中に矢印Ｓで示す副走査方向）と直交する方向（図中に矢印Ｍで示す主走査方向）において、記録媒体１６の幅Ｗｍに対応する長さ（最大記録幅）にわたり、記録媒体１６に向けて液体を吐出する多数のノズル５１（液滴吐出口）を２次元的に配列させた構造を有している。
【００２２】
液滴吐出ヘッド５０は、ノズル５１、ノズル５１に連通する圧力室５２、および、液体供給口５３を含んでなる複数の圧力室ユニット５４が、主走査方向Ｍおよび主走査方向Ｍに対して所定の鋭角θ（０度＜θ＜９０度）をなす斜め方向の２方向に沿って配列されている。なお、図１（Ａ）では、図示の便宜上、一部の圧力室ユニット５４のみ描かれている。
【００２３】
ノズル５１は、具体的には、主走査方向Ｍに対して所定の鋭角θをなす斜め方向において、一定のピッチｄで配列されており、これにより、主走査方向Ｍに沿った一直線上に「ｄ×ｃｏｓθ」の間隔で配列されたものと等価に取り扱うことができる。
【００２４】
液滴吐出ヘッド５０を構成する一吐出素子としての前述の圧力室ユニット５４について、図１（Ａ）中の１Ｂ−１Ｂ線に沿った断面図を図１（Ｂ）に示す。
【００２５】
図１（Ｂ）に示すように、各圧力室５２は、液体供給口５３を介して共通液室５５と連通している。共通液室５５は、図示を省略した液体供給源たるタンクと連通しており、そのタンクから供給される液体が共通液室５５を介して各圧力室５２に分配供給される。
【００２６】
圧力室５２の天面を構成する振動板５６の上には圧電体５８ａが配置され、この圧電体５８ａの上には個別電極５７が配置されている。振動板５６は、接地されており、共通電極として機能する。これらの振動板５６、個別電極５７および圧電体５８ａによって、液滴吐出力を発生する手段としての圧電アクチュエータ５８が構成されている。
【００２７】
圧電アクチュエータ５８の個別電極５７に所定の駆動電圧が印加されると、圧電体５８ａが変形して圧力室５２の容積が変化し、これに伴う圧力室５２内の圧力の変化によって、ノズル５１から液滴が吐出される。詳細には、圧電アクチュエータ５８を用いて、ノズル５１内の液体の引き（プル）および押し（プッシュ）を行って、ノズル５１から液柱を突出させるとともに、液柱から液滴を分離させることにより、液滴吐出を行う。液滴吐出後、圧力室５２の容積が元に戻ると、共通液室５５から液体供給口５３を通って新しい液体が圧力室５２に供給される。
【００２８】
ノズル５１の内壁には、圧力室５２からノズル５１に供給された液体に対して温度変化を与える温度可変素子３１が設けられている。この温度可変素子３１を用いて、ノズル５１の内壁近傍の液体に温度変化を与えることにより、ノズル５１から突出する液柱内の温度分布が設定される。このような温度可変素子３１を用いた液柱内の温度分布の設定については、後に詳説する。
【００２９】
温度可変素子３１には、各種ある。温度可変素子３１として、液体を加熱する加熱素子を用いる場合には、例えば電気抵抗によって、簡易に構成できる。温度可変素子３１として、液体を冷却する冷却素子を用いる場合には、ノズル４１の内壁近傍に位置する液体を直接冷却することができる。温度可変素子３１として、液体を加熱および冷却する加熱冷却素子を用いる場合には、液滴の吐出が連続的に行われる場合でも、ノズル５１内の液体の平均温度の大きな上昇や低下を生じさせないようにできる。冷却素子および加熱冷却素子としては、例えば、２種類の金属の接合部に電流を流すと一方の金属から他方の金属へ熱が移動するという効果（ペルチェ効果）を有するペルチェ素子を用いる。加熱冷却素子の場合には、電流方向を反転することにより熱の移動方向を切替可能なペルチェ素子を用いる。
【００３０】
ノズル５１が形成されているノズル板２１は、絶縁層２３を介して、圧力室５２等が形成されている基板２０に、固着されている。言い換えると、ノズル２１と基板２０との間には、絶縁層を兼ねた断熱層が形成されている。
【００３１】
ノズル板２１は、金属からなり、このようなノズル板２０を介して放熱が行われる。ノズル板２１の表面（ノズル面）５０ａに、溝などの凹部、または、凸部を形成して、放熱を促進するようにしてもよい。
【００３２】
なお、図１（Ａ）には、記録媒体１６に高解像度の画像を高速で形成し得る構造として、複数のノズル５１が２次元配列されている場合を例に示したが、本発明における液滴吐出ヘッドは、複数のノズル５１が２次元配列された構造に特に限定されるものではなく、複数のノズル５１が１次元配列された構造であってもよい。また、液滴吐出ヘッドを構成する吐出素子として図１（Ｂ）に示した圧力室ユニット５４は、一例であって、このような場合に特に限定されない。例えば、圧力室５２よりも下（すなわち圧力室５２よりも吐出面５０ａ側）に共通液室５５を配置する代りに、圧力室５２よりも上（すなわち吐出面５０ａとは反対側）に共通液室５５を配置してもよい。また、例えば、圧電体５８ａを用いる代りに、発熱体を用いて、液滴吐出力を発生するようにしてもよい。
【００３３】
図２は、本発明に係る液滴吐出ヘッド５０を備えた画像形成装置１００の一例の全体構成の概略を示すブロック図である。
【００３４】
図２において、画像形成装置１００は、主として、液滴吐出部１２、通信インターフェース１１０、システムコントローラ１１２、メモリ１１４、１５２、搬送部１１６、搬送駆動部１１８、給液部１２２、給液駆動部１２４、プリント制御部１５０、吐出駆動部１５４、温度測定部１５６、および、温度分布設定部１５８を含んで構成されている。
【００３５】
本例では、Ｋ（黒）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）及びＹ（イエロ）の各色のインクをそれぞれ吐出する４つの液滴吐出ヘッド５０（５０Ｋ、５０Ｃ、５０Ｍ、５０Ｙ）によって、液滴吐出部１２が構成されている。
【００３６】
通信インターフェース１１０は、ホストコンピュータ３００から送信される画像データを受信する画像データ入力手段である。通信インターフェース１１０には、有線、又は、無線のインターフェースを適用することができる。通信インターフェース１１０によって画像形成装置１００に取り込まれた画像データは、画像データ記憶用の第１のメモリ１１４に一旦記憶される。
【００３７】
システムコントローラ１１２は、マイクロコンピュータ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画像形成装置１００の全体を制御する主制御手段である。すなわち、システムコントローラ１１２は、通信インターフェース１１０、搬送駆動部１１８、プリント制御部１５０等の各部を制御する。
【００３８】
搬送部１１６は、紙などの記録媒体を搬送するためのローラやベルトなどによって構成されている。この搬送部１１６によって、液滴吐出ヘッド５０と記録媒体とを相対的に移動させる。
【００３９】
搬送駆動部１１８は、システムコントローラ１１２からの指示に従って搬送部１１６を駆動するモータおよびその駆動回路によって構成されている。
【００４０】
給液部１２２は、インクを貯蔵するインク貯蔵手段としてのインクタンクおよび管路などによって構成されている。この給液部１２２によって、液滴吐出ヘッド５０にインクが供給される。
【００４１】
給液駆動部１２４は、液滴吐出ヘッド５０へインクが供給されるように給液部１２２を駆動するポンプおよびその駆動回路によって構成されている。
【００４２】
プリント制御部１５０は、マイクロコンピュータ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、給液駆動部１２４、吐出駆動部１５４、温度分布設定部１５８などを制御する。
【００４３】
プリント制御部１５０は、画像形成装置１００に入力される画像データに基づいて、各液滴吐出ヘッド５０が記録媒体に向けて液滴吐出（打滴）を行って記録媒体上にドットを形成するために必要なドットデータを生成する。すなわち、プリント制御部１５０は、システムコントローラ１１２の制御に従い、第１のメモリ１１４内の画像データから打滴用のドットデータを生成するための各種の加工、補正などの画像処理を行う画像処理手段として機能し、生成したドットデータを吐出駆動部１５４に供給する。
【００４４】
プリント制御部１５０には第２のメモリ１５２が付随しており、プリント制御部１５０における画像処理時にドットデータ等が第２のメモリ１５２に一時的に格納される。
【００４５】
なお、図２において第２のメモリ１５２はプリント制御部１５０に付随する態様で示されているが、第１のメモリ１１４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１５０とシステムコントローラ１１２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。
【００４６】
吐出駆動部１５４は、プリント制御部１５０から与えられるドットデータ（実際には第２のメモリ１５２に記憶されたドットデータである）に基づき、各液滴吐出ヘッド５０に対して吐出用の駆動信号を出力する。詳細には、吐出駆動部１５４は、ノズル５１からの液滴吐出の一回ごとに、液滴吐出ヘッド５０内の複数の圧電アクチュエータ（図１（Ｂ）の５８）に対してそれぞれ独立に、液滴吐出用の駆動波形を与える。
【００４７】
温度測定部１５６は、液滴吐出ヘッド５０に供給されるインクの温度を測定する温度計等の周知の温度測定手段である。インクの温度を測定する代りに、大気の温度を測定するようにしてもよい。
【００４８】
温度分布設定部１５８は、所定の信号線を介して温度可変素子３１を駆動し、液滴吐出ヘッド５０のノズル５１から突出する液柱内の温度分布を設定するものである。具体的には、液滴吐出ヘッド５０のノズル５１からの液滴吐出の一回ごとに吐出駆動部１５４から液滴吐出ヘッド５０の圧電アクチュエータ５８に対して液滴吐出用の駆動波形が与えられる際に、液滴吐出用の駆動波形に対応させた入力信号を液滴吐出ヘッド５０の温度可変素子３１に与えて、液柱のうちでくびれ部分の温度よりもノズル５１の内壁近傍に位置する部分（ノズル内壁近傍部分）の温度を低く設定する。なお、温度分布設定の詳細については、温度可変素子３１の各種類ごとに、後に詳細に説明する。
【００４９】
なお、温度分布設定部１５８により、液柱の温度分布設定を行う際、温度測定部１５６によって測定された温度に基づいて、温度可変素子５１に与える入力信号を変化させることが、好ましい。具体的には、温度測定部１５６によって測定されたインク（または大気）の温度に基づいて、加熱時間または／および冷却時間の長さを変化させる。
【００５０】
また、液滴吐出ヘッド５０の複数の圧電アクチュエータ５８は吐出駆動部１５４によってそれぞれ個別に駆動されるが、液滴吐出ヘッド５０の複数の温度可変素子３１は温度分布設定部１５８によって複数のノズル５１にわたって共通に制御される。これにより、温度分布設定部１５８と液滴吐出ヘッド５０の温度可変素子３１との間の配線構造を簡略化できる。その一方で、液滴吐出ヘッド５０の温度可変素子３１が温度分布設定部１５８によって各ノズル５１毎に個別に制御されるようにしてよい。
【００５１】
以下、加熱素子を温度可変素子３１として用いた第１実施形態、冷却素子を温度可変素子３１として用いた第２実施形態、および、加熱冷却素子を温度可変素子３１として用いた第３実施形態に分けて、それぞれの形態における要部構成と温度分布設定処理について説明する。
【００５２】
［第１実施形態］
第１実施形態においては、温度可変素子３１が、所定の電気抵抗を有する加熱素子（「ヒータ」ともいう）によって構成されている。
【００５３】
図３（Ａ）は、温度可変素子３１としてヒータ３１Ｈを設けた液滴吐出ヘッド５０のノズル５１およびその周辺部分を拡大して示す拡大平面透視図である。また、図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿った断面図を図３（Ｂ）に示し、図３（Ａ）の３Ｃ−３Ｃ線に沿った断面図を図３（Ｃ）に示す。
【００５４】
ノズル５１の内壁であってノズル面５０ａの近傍には、環状のヒータ３１Ｈが設けられている。
【００５５】
ヒータ３１Ｈは、信号線３２に接続している。ノズル５１周辺に配置されたヒータ３１Ｈの抵抗は、信号線３２の抵抗と比べて高い。ヒータ３１Ｈが加熱することにより、ヒータ３１Ｈの近傍の液体の温度、すなわちノズル５１の内壁の近傍に位置する液体の温度が、上昇する。
【００５６】
ノズル板２１と基板２０との間には２層の絶縁層２３Ｉ、２３Ｒが形成されている。ノズル板２１側の絶縁層２３Ｒは、基板２０側の絶縁層２３Ｉよりも薄い。ノズル板２１側の絶縁層２３Ｒを介してヒータ３０Ｈの発熱がノズル板２１から放熱される一方で、基板２０側の絶縁層２３Ｉは絶縁性および断熱性を有する。
【００５７】
図４は、図２の吐出駆動部１５４から液滴吐出ヘッド５０の圧電アクチュエータ５８に対して与えられる駆動信号２１１（アクチュエータの駆動信号）、液滴吐出ヘッド５０のノズル５１内における液体速度２１２（ノズル内の液体速度）、および、図２の温度分布設定部１５８から液滴吐出ヘッド５０の温度可変素子としてのヒータ３１Ｈに対して与えられる入力信号２１３（ヒータの入力信号）について、時系列の対応関係を示すタイミングチャートである。
【００５８】
なお、図４において、アクチュエータの駆動信号２１１は、圧電アクチュエータ５８が未変位の初期電圧を「０」として、引き側の電圧を負とした、相対電圧で示している。また、ノズル内の液体速度２１２は、ノズル５１に対して液体の移動がない初期速度を「０」として、押し側への液体の移動を正、引き側への液体の移動を負とした、相対速度で示している。ヒータの入力信号２１３は、加熱がない初期電流を「０」として、加熱電流を正とした、相対電流で示している。
【００５９】
図４に示すアクチュエータの駆動信号２１１において、第１のプル駆動信号７１と、第１のプッシュ駆動信号７２と、第２のプル駆動信号７３と、第２のプッシュ駆動信号７４とが連続してなる１セットの駆動波形７０が、圧電アクチュエータ５８に与えられることによって、ひとつの液滴（主液滴である）が、ノズル５１から吐出される。
【００６０】
詳細には、図５（Ａ）に示すように、第１のプル駆動信号７１によってノズル５１内のメニスカス７９を一旦引っ込める。続いて、第１のプッシュ駆動信号７２によってノズル５１内の液体に対して吐出方向（図中の矢印Ｅの方向）の速度を与え、続いて、第２のプル駆動信号７３によってノズル５１内の液体の速度を低下させる。そうすると、図５（Ｂ）に示す状態を経て、図５（Ｃ）に示すようにノズル５１から液柱８０が突出した後、液柱８０から主液滴が分離する。
【００６１】
主液滴の各吐出ごとに１セットの駆動波形７０が圧電アクチュエータ５８に与えられることにより、図４に示すようにノズル内の液体速度２１２が変化する。
【００６２】
図５（Ｃ）に示す液柱８０のくびれ部分８２の凹形状（くびれ形状）は、第２のプル駆動信号７３が与えられた時点ｔ２から駆動波形７０の終了時点ｔ３までの間に形成される。すなわち、ノズル内の液体速度２１２が最高点に達してから速度「０」となるまでの間に形成される。
【００６３】
本実施形態における液柱８０の温度分布設定処理では、ひとつの主液滴の吐出ごとに、第１のプル駆動信号７１の付与時点ｔ０（またはｔ０より所定時間だけ前）にヒータ３１Ｈによる加熱を開始し、第１のプッシュ駆動信号７２の付与時点ｔ１から遅くとも駆動波形７０の終了時点ｔ３までの間に、ヒータ３１Ｈによる加熱を停止する。
【００６４】
実際には、図５（Ａ）に示すようにノズル５１内のメニスカス７９を最も引き込んだ状態から、液柱８０が成長してノズル内の液体速度２１２が「０」となるまでの間に（すなわち液柱８０に対して新たな液体供給がなくなって液柱８０の体積が最も大きくなるときまでの間に）、ヒータ３１Ｈによる加熱を停止する。
【００６５】
なお、図４に示すヒータの入力信号２１３は、第１のプル信号７１に同期させてヒータ３１Ｈによる加熱を開始するとともに、第１のプッシュ駆動信号７２に同期させてヒータ３１Ｈによる加熱を停止させている場合を、実線で示している。このように、ヒータ３１Ｈによる加熱は、第１のプッシュ駆動信号７２に同期させて停止するか、あるいは、第２のプル信号７３に同期させて停止することが、容易である。第２のプッシュ信号７４に同期させる場合もある。
【００６６】
要するに、図５（Ｃ）に示すように液柱８０の体積が最も大きい状態となる以前であって、くびれ部分８２のくびれ形状が発現する前に、ヒータ３１Ｈによる加熱の停止とノズル板５１による放熱とにより、液柱８０のノズル近傍部分８１の温度をくびれ部分８２の温度よりも低く設定する。
【００６７】
より好ましくは、ノズル内の液体速度２１２の変化を、シミュレーションや実験などによって知得し、加熱停止タイミングを決定する。好ましくは、ノズル内の液体速度２１２が負から正に切り換わる時点（ｔ１相当）からノズル内の液体速度２１２が最高となる時点（ｔ２相当）までの間に、ヒータ３１Ｈによる加熱を停止する。
【００６８】
［第２実施形態］
第２実施形態においては、温度可変素子３１が、ペルチェ素子によって構成されている。
【００６９】
図６（Ａ）は、温度可変素子３１としてペルチェ素子３１Ｐを設けた液滴吐出ヘッド５０のノズル５１およびその周辺部分を拡大して示す拡大透視図である。また、図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿った断面図を図６（Ｂ）に示し、図６（Ａ）の６Ｃ−６Ｃ線に沿った断面図を図６（Ｃ）に示す。
【００７０】
ノズル５１の内壁であってノズル面５０ａの近傍には、環状のペルチェ素子３１Ｐが設けられている。
【００７１】
ペルチェ素子３１Ｐは、２つの電極３１ａ、３１ｂを有する。これらの電極３１ａ、３１ｂは、それぞれ異なる信号線３２ａ、３２ｂに接続している。
【００７２】
ノズル板２１と基板２０との間には２層の絶縁層２３Ｉ、２３Ｒが形成されている。ノズル板２１側の絶縁層２３Ｒは、基板２０側の絶縁層２３Ｉよりも薄い。ノズル板２１側の絶縁層２３Ｒを介してペルチェ素子３１Ｐの熱がノズル板２１から外気に伝導する一方で、基板２０側の絶縁層２３Ｉは絶縁性および断熱性を有する。
【００７３】
図７は、図２の吐出駆動部１５４から液滴吐出ヘッド５０の圧電アクチュエータ５８に対して与えられる駆動信号２１１（アクチュエータの駆動信号）、液滴吐出ヘッド５０のノズル５１内における液体速度２１２（ノズル内の液体速度）、および、図２の温度分布設定部１５８から液滴吐出ヘッド５０の温度可変素子としてのペルチェ素子３１Ｐに対して与えられる入力信号２１４（ペルチェ素子の入力信号）について、時系列の対応関係を示すタイミングチャートである。
【００７４】
なお、図７において、アクチュエータの駆動信号２１１およびノズル内の液体速度２１２は、図４に示した第１実施形態のものと同じである。本実施形態におけるペルチェ素子の入力信号２１４は、冷却がない初期電流を「０」として、冷却電流を負とした、相対電流で示している。
【００７５】
本実施形態における液柱８０の温度分布設定処理では、ひとつの主液滴の吐出ごとに、第１のプル駆動信号７１の付与時点ｔ０にはペルチェ素子３１Ｐによる冷却を行っておらず、第１のプッシュ駆動信号７２の付与時点ｔ１から遅くとも駆動波形７０の終了時点ｔ３までの間に、ペルチェ素子３１Ｐによる冷却を開始する。
【００７６】
実際には、図５（Ａ）に示すようにノズル５１内のメニスカス７９を最も引き込んだ状態から、液柱８０が成長してノズル内の液体速度２１２が「０」となるまでの間に（すなわち液柱８０に対して新たな液体供給がなくなって液柱８０の体積が最も大きくなるときまでの間に）、ペルチェ素子３１Ｐによる冷却を開始する。
【００７７】
なお、図７に示すペルチェ素子の入力信号２１４は、第１のプッシュ駆動信号７２に同期させてペルチェ素子３１Ｐによる冷却を開始している場合を、実線で示している。このように、ペルチェ素子３１Ｐによる冷却は、第１のプッシュ駆動信号７２に同期させて開始するか、あるいは、第２のプル信号７３に同期させて開始することが、容易である。第２のプッシュ信号７４に同期させる場合もある。
【００７８】
要するに、図５（Ｃ）に示すように液柱８０の体積が最も大きい状態となる以前であって、くびれ部分８２のくびれ形状が発現する前に、ペルチェ素子３１Ｐによる冷却とノズル板５１による放熱とにより、液柱８０のノズル近傍部分８１の温度をくびれ部分８２の温度よりも低く設定する。
【００７９】
より好ましくは、ノズル内の液体速度２１２の変化を、シミュレーションや実験などによって知得し、冷却開始タイミングを決定する。好ましくは、ノズル内の液体速度２１２が負から正に切り換わる時点（ｔ１相当）からノズル内の液体速度２１２が最高となる時点（ｔ２相当）までの間に、ペルチェ素子３１Ｐによる冷却を開始する。
【００８０】
また、ペルチェ素子３１Ｐによる冷却は、次の主液滴の吐出制御を開始するまで、すなわち遅くとも次の駆動波形７０の開始時点ｔ０までに停止する。
【００８１】
［第３実施形態］
第３実施形態においては、温度可変素子３１が、加熱および冷却を行うペルチェ素子によって構成されている。
【００８２】
図８は、図２の吐出駆動部１５４から液滴吐出ヘッド５０の圧電アクチュエータ５８に対して与えられる駆動信号２１１（アクチュエータの駆動信号）、液滴吐出ヘッド５０のノズル５１内における液体速度２１２（ノズル内の液体速度）、および、図２の温度分布設定部１５８から液滴吐出ヘッド５０の温度可変素子としてのペルチェ素子３１Ｐに対して与えられる入力信号２１５（ペルチェ素子の入力信号）について、時系列の対応関係を示すタイミングチャートである。
【００８３】
なお、図８において、本実施形態におけるアクチュエータの駆動信号２１１およびノズル内の液体速度２１２は、図４に示した第１実施形態のものと同じである。本実施形態におけるペルチェ素子の入力信号２１５は、加熱および冷却がない初期電流を「０」として、加熱電流を正、冷却電流を負とした、相対電流で示している。
【００８４】
本実施形態における液柱８０の温度分布設定処理では、ひとつの主液滴の吐出ごとに、第１のプル駆動信号７１の付与時点ｔ０（またはｔ０より所定時間前）にペルチェ素子３１Ｐによる加熱を開始し、第１のプッシュ駆動信号７２の付与時点ｔ１から遅くとも駆動波形７０の終了時点ｔ３までの間に、ペルチェ素子３１Ｐによる加熱停止および冷却開始を行う。
【００８５】
実際には、図５（Ａ）に示すようにノズル５１内のメニスカス７９を最も引き込んだ状態から、液柱８０が成長してノズル内の液体速度２１２が「０」となるまでの間に（すなわち液柱８０に対して新たな液体供給がなくなって液柱８０の体積が最も大きくなるときまでの間に）、ペルチェ素子３１Ｐによる加熱停止および冷却開始を行う。
【００８６】
なお、図８に示すペルチェ素子の入力信号２１５は、第１のプル信号７１に同期させてペルチェ素子３１Ｐによる加熱を開始するとともに、第１のプッシュ駆動信号７２に同期させてペルチェ素子３１Ｐによる加熱停止および冷却開始を行っている場合を、実線で示している。このように、ペルチェ素子３１Ｐによる加熱停止および冷却開始は、第１のプッシュ駆動信号７２に同期させて行うか、あるいは、第２のプル信号７３に同期させて行うことが、容易である。第２のプッシュ信号７４に同期させる場合もある。
【００８７】
要するに、図５（Ｃ）に示すように液柱８０の体積が最も大きい状態となる以前であって、くびれ部分８２のくびれ形状が発現する前に、ペルチェ素子３１Ｐによる加熱停止および冷却開始とノズル板５１による放熱とにより、液柱８０のノズル近傍部分８１の温度をくびれ部分８２の温度よりも低く設定する。
【００８８】
より好ましくは、ノズル内の液体速度２１２の変化を、シミュレーションや実験などによって知得し、加熱停止および冷却開始のタイミングを決定する。好ましくは、ノズル内の液体速度２１２が負から正に切り換わる時点（ｔ１相当）からノズル内の液体速度２１２が最高となる時点（ｔ２相当）までの間に、ペルチェ素子３１Ｐによる冷却を開始する。
【００８９】
また、ペルチェ素子３１Ｐによる冷却は、次の主液滴の吐出制御を開始するまで、すなわち遅くとも次の駆動波形の開始時点ｔ０までに停止する。
【００９０】
第１実施形態乃至第３実施形態のいずれにおいても、図５（Ｃ）に示すように、ノズル５１から突出した液柱８０のくびれ部分８２の温度よりもノズル５１の内壁の近傍に位置する部分８１（ノズル内壁近傍部分）の温度が低く設定されるので、ノズル内壁近傍部分８１からくびれ部分８２に液体が流れるという従来の現象が生じなくなるだけでなく、くびれ部分８２からノズル内壁近傍部分８１への液体の流れ８２１が発生する。したがって、くびれ部分８２のくびれ形状（凹形状）の形成が速くなり、液柱８０からの主液滴の分断が容易になる。
【００９１】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】（ａ）は液滴吐出ヘッドの全体構造を示す平面透視図であり、（ｂ）はそのｂ−ｂ線に沿った断面図である。
【図２】画像形成装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】図１（Ｂ）の液体吐出ヘッドに加熱素子を設けた場合におけるノズル周辺を拡大して示す拡大図である。
【図４】加熱素子を用いた液柱の温度設定の説明に用いる説明図である。
【図５】アクチュエータの駆動によるメニスカスの変化の様子を示す模式図である。
【図６】図１（Ｂ）の液体吐出ヘッドにペルチェ素子を設けた場合におけるノズル周辺を拡大して示す拡大図である。
【図７】ペルチェ素子を冷却素子として用いた液柱の温度設定の説明に用いる説明図である。
【図８】ペルチェ素子を加熱冷却素子として用いた液柱の温度設定の説明に用いる説明図である。
【図９】従来の液滴分離技術を引き押しにより液滴吐出を行う液滴装置に適用した場合における液柱内の温度分布の説明に用いる説明図である。
【符号の説明】
【００９３】
２１…ノズル板、３１…温度可変素子（ヒータ、ペルチェ素子）、３２…電極層、５０…液滴吐出ヘッド、５０ａ…ノズル面、５１…ノズル（液滴吐出口）、５２…圧力室、５８…圧電アクチュエータ、７０…駆動波形、７１…第１のプル信号、７２…第１のプッシュ信号、７３…第２のプル信号、７４…第２のプッシュ信号、１５０…プリント制御部、１５４…吐出駆動部、１５６…温度測定部、１５８…温度分布設定部、２１３…加熱素子としてのヒータの入力信号、２１４…冷却素子としてのペルチェ素子の入力信号、２１５…加熱冷却素子としてのペルチェ素子の入力信号
【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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