(57)【要約】【課題】ノズル高低差に起因するメニスカス形状の差を改善し、記録品質の低下を防止する。【解決手段】充填される液体によって流体的に繋がる複数のノズル(16)を備える液体吐出装置(10)において、ノズル(16)から液体を吐出する使用時の設置状態におけるノズル間の高低差を把握し、当該高低差によるノズル内のメニスカスにかかる背圧差に起因するメニスカス形状(20A,20B)の違いを把握し、高低差による背圧差に起因するノズル内のメニスカス形状の違いを是正すべく、ノズル間の高低差に応じてノズル内の液体の接触角を異ならせるように複数のノズル部材を用い、複数のノズル部材のうち、設置状態で相対的に高い位置のノズルを構成するノズル部材ほどの接触角が大きいものとなるように設計する。【選択図】  図１
2009226602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填される液体によって流体的に繋がる複数のノズルを備える液体吐出装置であって、
前記ノズルから液体を吐出する使用時の設置状態におけるノズル間の高低差に応じて、ノズル内の液体の接触角を異ならせる複数のノズル部材が用いられ、
前記複数のノズル部材のうち、前記設置状態で相対的に高い位置のノズルを構成するノズル部材ほど前記接触角が大きいものであることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液体吐出装置において、
当該液体吐出装置は、前記使用時においてノズル面が水平面に対して斜めに傾斜する姿勢で設置されることにより前記高低差が生じるものであることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体吐出装置において、
前記複数のノズル部材は、前記高低差による背圧差に起因するノズル内のメニスカス形状の違いを是正し、前記設置状態におけるメニスカス形状の差を抑制するように、前記接触角を段階的に異ならせたものであることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
充填される液体によって流体的に繋がる複数のノズルを備える液体吐出装置の設計方法であって、
前記ノズルから液体を吐出する使用時の設置状態におけるノズル間の高低差を把握し、
前記高低差によるノズル内のメニスカスにかかる背圧差に起因するメニスカス形状の違いを把握し、
前記高低差による背圧差に起因するノズル内のメニスカス形状の違いを是正すべく、前記設置状態におけるノズル間の高低差に応じてノズル内の液体の接触角を異ならせるように複数のノズル部材を用い、
前記複数のノズル部材のうち、前記設置状態で相対的に高い位置のノズルを構成するノズル部材ほど前記接触角が大きいものとなるように設計することを特徴とする液体吐出装置の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出装置に係り、特に複数のノズルを有するインクジェット方式の吐出ヘッドにおけるノズル部の構造及びこれを適用した画像形成装置、並びに液体吐出装置の設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式の画像形成装置において、高速に画像を形成するために、記録紙（記録媒体）の搬送方向と直交する幅方向に沿って多数のノズルを配列し、幅方向全域の印字範囲を確保したフルライン型の記録ヘッドを用いる構成（いわゆる１パス画像形成方式）が知られている。また、かかる画像形成装置において、記録媒体を保持・搬送する機構として円筒型のドラムを用い、当該ドラムの外周部に沿ってインク色別の記録ヘッドを並べて設置する構成が知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１９３５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ドラムの外周部に沿って複数の記録ヘッドを設置する場合、記録ヘッドのノズル面（インクの吐出面）が水平面に対して傾いて(斜めに)配置されるものがある。一般に、インクジェット方式の記録ヘッドは、記録解像度を高める観点から、複数のノズルを千鳥状、或いはマトリクス状に配列した構成が採用されているが、記録ヘッドのノズル面を傾けて設置すると、１つのヘッド内でノズルの高低差が生じる。
【０００４】
この高低差により背圧差が生じ、ノズルの位置によってメニスカス（気液界面）形状が異なり、吐出体積がばらつくことにより、印字結果にムラが発生するという問題がある。このようなノズル高低差に起因する記録品質の低下は、ドラム搬送の構成に限ったものではなく、また、フルライン型のヘッドに限らず、いわゆるシリアルスキャン方式の記録ヘッドにおいても発生し得る課題である。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ノズル高低差に起因するメニスカス形状の差を改善し、記録品質の低下を防止し得る液体吐出装置及びこれを用いた画像形成装置、並びにかかる液体吐出装置の設計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】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するために、充填される液体によって流体的に繋がる複数のノズルを備える液体吐出装置であって、前記ノズルから液体を吐出する使用時の設置状態におけるノズル間の高低差に応じて、ノズル内の液体の接触角を異ならせる複数のノズル部材が用いられ、前記複数のノズル部材のうち、前記設置状態で相対的に高い位置のノズルを構成するノズル部材ほど前記接触角が大きいものであることを特徴とする液体吐出装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、ノズルの高低差による背圧差に起因するメニスカス形状の差がノズル部材の違いによって改善され、使用時の設置状態におけるメニスカス形状を均一化できる。これにより、吐出体積のばらつきを抑制することができる。
【０００８】
なお、本発明における液体吐出装置は、１つの吐出ヘッドによって構成されるものであってもよいし、複数の吐出ヘッドによって構成されるものであってもよい。流体的に繋がっているノズル同士は、同一のヘッドであるか、別々のヘッドであるかによらず、高低差によって背圧差が発生し得るため、いずれの場合も本発明を適用できる。
【０００９】
本発明の一態様に係る液体吐出装置は、前記使用時においてノズル面が水平面に対して斜めに傾斜する姿勢で設置されることにより前記高低差が生じるものであることを特徴とする。
【００１０】
例えば、複数のノズルを有する吐出ヘッドを傾けた姿勢で使用する場合には、ノズル面の傾斜に応じた高低差が生じる。
【００１１】
本発明の他の態様として、前記複数のノズル部材は、前記高低差による背圧差に起因するノズル内のメニスカス形状の違いを是正し、前記設置状態におけるメニスカス形状の差を抑制するように、前記接触角を段階的に異ならせたものであることを特徴とする液体吐出装置を提供する。
【００１２】
高低差による背圧差とメニスカス形状の相関から、使用時の設置状態でのメニスカス形状を一律化する観点からそれぞれのノズル部材によって実現すべき接触角が設計される。
【００１３】
また、本発明の他の態様は、本発明に係る液体吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１４】
本発明に係る画像形成装置の一態様としてのインクジェット記録装置は、ドットを形成するためのインク液滴を吐出するためのノズル（吐出口）及び吐出圧を発生させる圧力発生素子（圧電アクチュエータや加熱発泡用の発熱体）を含む液滴吐出素子（インク液室ユニット）を高密度に多数配置した液体吐出ヘッド（記録ヘッド）を備えるとともに、入力画像から生成されたインク吐出用データ（ドット画像データ）に基づいて前記液体吐出ヘッドからの液滴の吐出を制御する吐出制御手段とを備え、ノズルから吐出した液滴によって記録媒体上に画像を形成する。
【００１５】
例えば、画像入力手段を介して入力された画像データ（印字データ）に基づいて色変換やハーフトーニング処理が行われ、インク色に応じたインク吐出データが生成される。このインク吐出データに基づいて、液体吐出ヘッドの各ノズルに対応する圧力発生素子の駆動が制御され、ノズルからインク滴が吐出される。
【００１６】
高解像度の画像出力を実現するためには、インク液を吐出するノズル（吐出口）と、該ノズルに対応した圧力室及び圧力発生素子とを含んで構成される液滴吐出素子（インク室ユニット）を高密度に多数配置した記録ヘッドを用いる態様が好ましい。
【００１７】
かかるインクジェット方式の記録ヘッドの構成例として、記録媒体の全幅に対応する長さにわたって複数の吐出口（ノズル）を配列させたノズル列を有するフルライン型のヘッドを用いることができる。この場合、記録媒体の全幅に対応する長さに満たないノズル列を有する比較的短尺の吐出ヘッドモジュールを複数個組み合わせ、これらを繋ぎ合わせることで全体として記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を構成する態様がある。
【００１８】
フルライン型のヘッドは、通常、記録媒体の相対的な送り方向（相対的搬送方向）と直交する方向に沿って配置されるが、搬送方向と直交する方向に対して、ある所定の角度を持たせた斜め方向に沿ってヘッドを配置する態様もあり得る。
【００１９】
「記録媒体」は、記録ヘッドの吐出口から吐出されるインクの付着を受ける媒体（印字媒体、被画像形成媒体、被記録媒体、受像媒体、被吐出媒体など呼ばれ得るもの）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、配線パターン等が形成されるプリント基板、中間転写媒体、その他材質や形状を問わず、様々な媒体を含む。
【００２０】
記録媒体と記録ヘッドを相対的に移動させる搬送手段は、停止した（固定された）ヘッドに対して記録媒体を搬送する態様、停止した記録媒体に対してヘッドを移動させる態様、或いは、ヘッドと記録媒体の両方を移動させる態様の何れをも含む。なお、インクジェット方式の印字ヘッドを用いてカラー画像を形成する場合は、複数色のインク（記録液）の色別に印字ヘッドを配置してもよいし、１つの印字ヘッドから複数色のインクを吐出可能な構成としてもよい。
【００２１】
また、記録媒体の全幅に対応する長さのノズル列を有するページワイドのフルライン型ヘッドを用いたインクジェット記録装置に限らず、シリアル型（シャトルスキャン型）ヘッドなど、短尺の記録ヘッドを移動させながら、複数回のヘッド走査により画像記録を行うインクジェット記録装置についても本発明を適用できる。
【００２２】
また、本発明に係る液体吐出装置の設計方法は、充填される液体によって流体的に繋がる複数のノズルを備える液体吐出装置の設計方法であって、前記ノズルから液体を吐出する使用時の設置状態におけるノズル間の高低差を把握し、前記高低差によるノズル内のメニスカスにかかる背圧差に起因するメニスカス形状の違いを把握し、前記高低差による背圧差に起因するノズル内のメニスカス形状の違いを是正すべく、前記設置状態におけるノズル間の高低差に応じてノズル内の液体の接触角を異ならせるように複数のノズル部材を用い、前記複数のノズル部材のうち、前記設置状態で相対的に高い位置のノズルを構成するノズル部材ほど前記接触角が大きいものとなるように設計することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ノズルの高低差による背圧差に起因するメニスカス形状の差が改善され、使用時の設置状態におけるメニスカス形状を均一化できる。これにより、吐出体積のばらつきを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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。
【００２５】
＜ノズルの高低差によるメニスカス形状の差について＞
はじめにノズル高低差によるメニスカス形状の違いについて解説する。
【００２６】
図１は、インクジェット方式の記録ヘッド１０のノズル面１２が水平面Ｌｓに対して斜めに傾いた姿勢で配置された様子を示す模式図である。円筒型のドラム１４の外周部に沿って複数の記録ヘッド１０を並べて設置する構成の場合、ノズル面１２が水平面Ｌｓに対して傾斜することがある。ノズル面１２の部分拡大図において符号１６はノズルを表している。ノズル面１２には、いわゆるマトリクス配列により複数のノズル１６が形成されているものとする。また、記録ヘッド１０には図示せぬインクタンクが接続されており、各ノズル１６にインクが供給される。
【００２７】
不図示のインク供給系は、記録ヘッド１０内のインクに適正な負圧（背圧）を与える背圧調整の手段を備える。背圧調整手段は、水頭差を利用するもの、毛細管力を利用するもの、ポンプを利用するもの、或いはこれらの組み合わせなどがある。背圧は、大気圧を基準としたインク供給系内の圧力を意味する。背圧が過度に低いとノズル１６内におけるメニスカスの湾曲（凹面型のアーチ形状）が大きくなり、インク吐出後に気泡を巻き込みやすくなる。その一方、背圧が過度に高いと、ノズルからインクが漏れてしまう。したがって、このような不具合が生じない適正な範囲で背圧は調整される。
【００２８】
しかしながら、図１に示すように、斜めに設置された記録ヘッド１０の場合、図中の符号Ａで示した位置のノズル（以下、「ノズルＡ」という。）は、符号Ｂで示した位置のノズル（以下、「ノズルＢ」という。）よりも高い位置にあるため、ヘッド内流路を介して流体的に繋がっているノズルＡ、Ｂ内のメニスカス２０Ａ、２０Ｂにかかる背圧は、両ノズルＡ、Ｂの高低差δｈを反映して異なる圧力となる。
【００２９】
ノズルＡの背圧はノズルＢに比べて低いため、静止安定時（定常状態）におけるノズルＡ内のメニスカス２０Ａのアーチ形状が深い。これに対し、ノズルＢの背圧はノズルＡに比べて高いため、静止安定時（定常状態）におけるノズルＢ内のメニスカス２０Ｂのアーチ形状が浅い。これはノズルＡに比べて少し高い背圧によって液が押し出されるためである。
【００３０】
このような状態で、ノズルＡ、Ｂに対して同じ吐出力を与えると（各ノズルに繋がる圧力室に設けられた圧電アクチュエータや発熱体などの圧力発生手段によって同等の吐出圧を発生させると）、ノズルＢから吐出される液滴の体積の方がノズルＡから吐出される液滴の体積よりも大きくなる。
【００３１】
＜メニスカスにおける圧力と接触角について＞
メニスカスにおける圧力ｐｍは、ヤング・ラプラスの式から次式で計算される。
【００３２】
【数１】
2009226602.tif 000003
【００３３】
ここで、ｐa は開口付近の気圧、γは表面張力係数、Ｒは開口半径、θＥは接触角、ｐｂはメニスカスにかかる背圧である。
【００３４】
今、メニスカスが定常状態で静止しているとする。その場合、［数１］式の左辺は「０」であり、次式［数２］が成り立つ。
【００３５】
【数２】
2009226602.tif 000004
【００３６】
＜背圧差について＞
背圧差は次式で計算される。
【００３７】
【数３】
2009226602.tif 000005
【００３８】
＜接触角の変化について＞
［数２］の式より、次式［数４］が成り立つ。
【００３９】
【数４】
2009226602.tif 000006
【００４０】
ここで、θBEは位置Ｂにおける接触角、θAEは位置Ａにおける接触角、δｐａは、Ａ，Ｂにおける開口付近の気圧差、δｐｂはＡ，Ｂにおける背圧差である。ただし、Ａ，Ｂ間の気圧差は極めて微小であるため、δｐａ＝０として取り扱う。
【００４１】
また、δｐｂは［数３］の式から与えられる。
【００４２】
＜メニスカス形状の考察＞
今、メニスカス断面形状が、次式［数５］で表される半径ｒの円の一部であるとして近似計算を行う。
【００４３】
【数５】
2009226602.tif 000007
【００４４】
図２に示すように、ｙ軸(x＝0)が半径Ｒの軸対称ノズル２２の中心を通り、＋ｙが吐出方向を向いているとし、下半円（ノズル２２内の円弧部分）がメニスカス形状を表しているとする。
【００４５】
このとき、次式［数５］が成り立つ。
【００４６】
【数６】
2009226602.tif 000008
【００４７】
したがって、［数７］の関係式を得る。
【００４８】
【数７】
2009226602.tif 000009
【００４９】
また、図２から、ノズル面２２Ａからメニスカスのアーチ形状の深さｄは、次式［数８］で表される。
【００５０】
【数８】
2009226602.tif 000010
【００５１】
メニスカスがｄだけ引き込まれたことによる、ノズル２２の体積減少量Ｖは、次式［数９］で表される。
【００５２】
【数９】
2009226602.tif 000011
【００５３】
＜具体的な計算例＞
表面張力をγ＝30[mN/m]、液体密度をρ＝1000［kg/m３］、重力加速度をｇ＝9.8［m/ｓ２］とする。また、δｈ＝4×10−２［ｍ］とする。この場合、δｐaは非常に小さい値であり、殆ど寄与しないので計算上は無視することにする。
【００５４】
背圧差は、［数３］より、
【００５５】
【数１０】
2009226602.tif 000012
【００５６】
である。
【００５７】
また、図１で説明したＢ点（Ａ点よりもδｈだけ下にある点）における接触角は、Ｒ＝10［μｍ］、θAE＝38.0［deg］としたとき、［数４］より、
【００５８】
【数１１】
2009226602.tif 000013
【００５９】
となる。つまり、Ｂ点における接触角θBEは、Ａ点における接触角θAEに比べて15％程度大きくなる（図３参照）。
【００６０】
Ａ点，Ｂ点におけるそれぞれのメニスカス最深部の深さｄＡ、ｄＢは、［数８］の式を用いて、およそ次のとおりとなる。
【００６１】
【数１２】
2009226602.tif 000014
【００６２】
［数１２］に示すとおり、Ｂ点の方が0.6［μｍ］ほどメニスカスが浅くなる（Ａ点に比べて−１２％程度である）。このメニスカス形状変化によるノズル体積の減少分は、Ａ，Ｂそれぞれについて、［数９］より、
【００６３】
【数１３】
2009226602.tif 000015
【００６４】
となる。Ｂ点の方が背圧によっておよそ0.1［pl］（ピコリットル）だけ余分に充填されている形になる（Ａに比べて＋１４％程度である）。
【００６５】
図３は、Ａ点における接触角θAEを「基準接触角」とし、Ｂ点における接触角θBEの基準接触角θAEからのずれ（θBE−θAE）を示したグラフである。
【００６６】
図４は、基準接触角を40度に固定（θAE＝40［deg］）した場合の高低差δhと、Ｂ点における接触角θBEの基準接触角θAEからのずれ（θBE−θAE）の関係を示したグラフである。図示のように、高低差δｈが大きいほど、接触角θBEのずれは大きくなる。基準接触角の値を変えても、高低差が大きいほど接触角のずれは大きくなるという傾向は同じである。なお、図４では直線（線形）のように見えるが、基準接触角θAEの値によらずグラフは上に凸の非線形の曲線となる。つまり高低差が大きくなるほど、接触角の増加率は鈍化する。
【００６７】
なお、本例では、上に位置するノズル（Ａ点）を基準にして、下のノズル（Ｂ点）の接触角を規定したが、基準の取り方（基準位置の設定）は任意性がある。すなわち、最も上の位置を基準とする態様に限らず、最も下の位置、或いは、中間位置などを基準に設定することも可能である。
【００６８】
＜高低差によるメニスカス形状変化を改善するための手段＞
以上述べたようなノズルの高低差によるメニスカス形状変化を防ぐために、ヘッド設置状態において上に位置するノズルと、下に位置するノズルとでノズル内の液の接触角が段階的に異なるようにヘッド（特にノズル部分）を設計すればよい。
【００６９】
例えば、図１〜４で説明した例では上にあるノズルＡのノズル部材を、下にあるノズルＢのノズル部材よりも、接触角が１５％大きいものを用いるか、或いは、下にあるノズルＢのノズル部材を、上にあるノズルＡのノズル部材よりも、接触角が１５％小さいものを用いればよい。高低差の異なるノズルが３つ以上の場合でも、同様に適用可能であり、段階的にこれを適用すればよい。
【００７０】
接触角を制御する方法としては、例えば以下の方法がある。
【００７１】
（１）ノズル部材（ノズルプレート）の物性として接触角の異なる部材を用いる。
【００７２】
（２）プラズマ処理による表面改質や、高分子コーティングを行うことにより接触角を変える。
【００７３】
（３）ノズル内の幾何学的構造により接触角を変える（例えば、ノズル内部表面に段や突起を付ける）。
【００７４】
図５は、接触角を変化させる手段として、ノズル内表面構造を用いた例である。図５の断面図（ノズル面に直交する平面で切断した断面図）に示すように、ノズル３０の内周面に三角型のギザギザ（符号３２で示す凹凸）を付けることにより、接触角は大きくなる。
【００７５】
ノズル３０は、その内部における凹凸３２の凸頂点（又は凹部の底点）を結ぶ包絡線（包絡面）を見たとき、液の吐出方向（図５の上向き）に向かって流路断面積が次第に小さくなる形状を有する。このように全体的に見てテーパー（先細り）型のノズル３０の内側に凹凸３２が形成されている。
【００７６】
図５で例示した凹凸３２は、ノズル面３０Aに対して鋭角の傾斜角を有する末広がりの斜面部３２Aと、ノズル面３０Aに平行な平面部３２Bとが連続して組み合わされた形態となっている。
【００７７】
このようなギザギザがない場合は、図５の破線（符号３４）で示すように、ノズル壁面との濡れ性が確保されるので、壁面との接触線（気−液−固三重線）は表面張力により持ち上げられる（接触角θr）。
【００７８】
これに対し、ノズル内に凹凸３２があると濡れ性が低下するので、表面粗さに従って統計的に或る位置にピニングされる。そのため、図５の実線（符号２６）で示すように、メニスカスが形成され、接触角θは大きくなる。
【００７９】
図５では、のこぎり歯状の幾何学的構造（凹凸３２）を形成したが、目的とする作用効果を得るには、ノズル内面（液と接触する面）に所望の濡れ性を実現する表面粗さが出ればよい。よって機械加工のみならず、エッチングによる自然な凹凸を応用しても良いし、微小シリカ球やカーボンナノチューブを吹き付けるなど、種々の手段を適用できる。
【００８０】
なお、上記（１）〜（３）の方法を適宜組み合わせても良い。
【００８１】
以下、具体的な構成例について説明する。
【００８２】
＜ノズル面の例＞
図６は本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル面の平面図である。同図において、上向きの白抜き矢印Ｓが用紙搬送方向（副走査方向）を示し、これに直交する図の矢印Mで示す横方向が用紙の幅方向（主走査方向）を示している。
【００８３】
図示の吐出ヘッド４０は、用紙の幅方向に沿って複数のノズル４２が直線状に並ぶノズル列NAが用紙搬送方向に複数列（ここでは２４列）並んだ、いわゆるマトリクス配列のマルチノズルヘッドである。説明の便宜上、図６の最下のノズル列を第１列とし、上に向かって順に第２列、…第２４列とノズル列番号を定める。用紙搬送方向に隣接するノズル列同士は互いに幅方向のノズル位置がずれており、２４列全体で幅方向の直線上に正射影されるノズルの実質的なノズル間隔（実質的な主走査方向ノズル間隔）は例えば、1200dpiを実現する。吐出ヘッド４０におけるノズルの配列形態はこの例に限定されず、ノズル列の列数や各ノズル列内の主走査方向ノズルピッチなど、様々な設計が可能である。
【００８４】
図６に示した２４列のノズル列は、隣接する２列ずつでグルーピングされ、図６のように２列ずつのノズルプレート４４−j（j=1,２…12）に分けて構成されている。すなわち、第１列と第２列は１つのノズルプレート４４−１で構成される。同様に、第（２j−１）列と第２ｊ列はノズルプレート４４−j（j=1,２…12）で構成される。
【００８５】
このようにグルーピングされたノズルプレート４４−ｊの単位でｊ＝１〜12まで段階的にノズルの接触角を変化させる構成とする。その手法は既述の（１）〜（３）のいずれか、又は組み合わせによる。
【００８６】
図６の場合では、本願を適用しなかった場合における傾きヘッドの最大体積誤差に比べて、誤差を１／１２に抑えることができる。当然ながら1列ずつ接触角を変化させる構成を適用した場合には誤差抑制効果は最大になり、図６のような２４列で１列ずつ２４段階に接触角を変える構成を採用する場合には誤差を１／２４に抑えることができる。目標性能に合わせてグルーピングする列数を決定すればよい。
【００８７】
〔液体吐出ヘッドの内部構造〕
次に、液体吐出ヘッドの内部構造について説明する。
【００８８】
図７(a)はインクジェット記録ヘッド（以下、「ヘッド」という。）１５０の構造例を示す平面透視図であり、図７(b)はその一部の拡大図である。また、図８はヘッド１５０の他の構造例を示す平面透視図、図９は記録素子単位となる１チャネル分の液滴吐出素子（１つのノズル１５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図７中のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。これらの図面では、図示の便宜上６列のノズル列のみを示したが、図５で説明したとおり、ノズルの配列形態はこれに限定されない。
【００８９】
記録媒体（用紙）１１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、ヘッド１５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例のヘッド１５０は、図７に示したように、インク吐出口であるノズル１５１と、各ノズル１５１に対応する圧力室１５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）１５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影（正射影）される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。
【００９０】
用紙１１６の送り方向（矢印Ｓ方向；副走査方向）と略直交する方向（矢印Ｍ方向；主走査方向）に用紙１１６の全幅Ｗmに対応する長さ以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図７(a) の構成に代えて、図８に示すように、複数のノズル１５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで用紙１１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。
【００９１】
各ノズル１５１に対応して設けられている圧力室１５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図７(a),(b) 参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル１５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口（供給口）１５４が設けられている。なお、圧力室１５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。
【００９２】
図９に示したように、ヘッド１５０は、ノズルプレート１１０、流路板１１４、及び振動板１５６等を積層接合した構造から成る。
【００９３】
本例のノズルプレート１１０は、図５で説明したように、ヘッド設置状態におけるノズル高低差に応じて接触角を段階的に変化させたものとなっている。このノズルプレート１１０は、ヘッド１５０のノズル面（インク吐出面）１５０Ａを構成し、各圧力室１５２にそれぞれ連通する複数のノズル１５１が２次元的に形成されている。
【００９４】
流路板１１４は、圧力室１５２の側壁部を構成するとともに、共通流路１５５から圧力室１５２にインクを導く個別供給路の絞り部（最狭窄部）としての供給口１５４を形成する流路形成部材である。なお、説明の便宜上、図９では簡略的に表示しているが、流路板１１４は一枚又は複数の基板を積層した構造である。
【００９５】
振動板１５６は、圧力室１５２の一壁面（図９の上面）を構成するとともに、ステンレス鋼（ＳＵＳ）やニッケル（Ｎｉ）導電層付きのシリコン（Ｓｉ）などの導電性材料から成り、各圧力室１５２に対応して配置される複数のアクチュエータ（ここでは、圧電素子）１５８の共通電極を兼ねる。なお、樹脂などの非導電性材料によって振動板を形成する態様も可能であり、この場合は、振動板部材の表面に金属などの導電材料による共通電極層が形成される。
【００９６】
振動板１５６の圧力室１５２側と反対側（図９において上側）の面には、各圧力室１５２に対応する位置に圧電体１５９が設けられており、該圧電体１５９の上面（共通電極を兼ねる振動板１５６に接する面と反対側の面）に個別電極１５７が形成されている。この個別電極１５７と、これに対向する共通電極（本例では振動板１５６が兼ねる）と、これら電極間に挟まれるように介在する圧電体１５９とによりアクチュエータ１５８として機能する圧電素子が構成される。圧電体１５９には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電材料が好適に用いられる。
【００９７】
各圧力室１５２は供給口１５４を介して共通流路１５５と連通されている。共通流路１５５はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路１５５を介して各圧力室１５２に分配供給される。
【００９８】
アクチュエータ１５８の個別電極１５７と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ１５８が変形して圧力室１５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１５１からインクが吐出される。インク吐出後、アクチュエータ１５８の変位が元に戻る際に、共通流路１５５から供給口１５４を通って新しいインクが圧力室１５２に再充填される。
【００９９】
上述した構造を有するインク室ユニット１５３を図１０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ψ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多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。
【０１００】
すなわち、主走査方向に対してある角度ψの方向に沿ってインク室ユニット１５３を一定のピッチｄＮ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ＰＮはｄＮ× cosψとなり、主走査方向については、実質的に各ノズル１５１が一定のピッチＰＮ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、高密度のノズル構成を実現することが可能になる。
【０１０１】
なお、印字可能幅の全幅に対応した長さの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ライン（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。
【０１０２】
特に、図１０に示すようなマトリクス状に配置されたノズル１５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル１５１-11 、１５１-12 、１５１-13、１５１-14 、１５１-15 、１５１-16を１つのブロックとし（他にはノズル１５１-21 、…、１５１-26を１つのブロック、ノズル１５１-31 、…、１５１-36を１つのブロック、…として）、用紙１１６の搬送速度に応じてノズル１５１-11 、１５１-12 、…、１５１-16を順次駆動することで用紙１１６の幅方向に１ラインを印字する。
【０１０３】
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ライン（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。
【０１０４】
そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。すなわち、本実施形態では、用紙１１６の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【０１０５】
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。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータの変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。
【０１０６】
〔インク供給系の構成〕
図１１はインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク１６０はヘッド１５０にインクを供給する基タンクである。インクタンク１６０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。
【０１０７】
図１１に示したように、インクタンク１６０とヘッド１５０の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ１６２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とすることが好ましい。図１１には示さないが、ヘッド１５０の近傍又はヘッド１５０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ー効果及びリフィルを改善する機能を有する。
【０１０８】
また、インクジェット記録装置には、ノズル１５１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１６４と、ノズル面１５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード１６６とが設けられている。これらキャップ１６４及びクリーニングブレード１６６を含むメンテナンスユニット（回復手段）は、不図示の移動機構によってヘッド１５０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ヘッド１５０下方のメンテナンス位置に移動される。
【０１０９】
キャップ１６４は、図示せぬ昇降機構によってヘッド１５０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１６４を所定の上昇位置まで上昇させ、ヘッド１５０に密着させることにより、ノズル面１５０Ａをキャップ１６４で覆う。
【０１１０】
クリーニングブレード１６６は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構によりヘッド１５０のノズル面１５０Ａ（ノズルプレート表面）に摺動可能である。ノズルプレート表面にインク液滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード１６６をノズルプレートに摺動させることでノズル面を拭き取る。
【０１１１】
印字中又は待機中において、特定のノズルの使用頻度が低くなり、ノズル近傍のインク粘度が上昇した場合、その劣化インクを排出すべくキャップ１６４（インク受けとして兼用）に向かって予備吐出（空打ち）が行われる。
【０１１２】
ヘッド１５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用のアクチュエータ１５８が動作してもノズル１５１からインクを吐出できなくなる。したがって、この様な状態になる手前で（アクチュエータ１５８の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、アクチュエータ１５８を動作させ、粘度上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。
【０１１３】
また、ノズル面１５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード１６６等のワイパーによってノズルプレート表面の汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル１５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。
【０１１４】
その一方で、ノズル１５１や圧力室１５２に気泡が混入したり、ノズル１５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなる。このような場合、ヘッド１５０のノズル面１５０Ａに吸引手段たるキャップ１６４を当接させて、吸引ポンプ１６７で圧力室１５２内のインク（気泡が混入したインク又は増粘インク）を吸引する。かかる吸引動作によって吸引除去されたインクは回収タンク１６８へ送られる。回収タンク１６８に集められたインクは、再利用してもよいし、再利用不能な場合は廃棄してもよい。
【０１１５】
上記の吸引動作は、圧力室１５２内のインク全体に対して行われるためインク消費量が大きいため、粘度上昇が少ない場合はなるべく予備吐出による回復を行うことが好ましい。なお、上記の吸引動作は、ヘッド１５０へのインク初期装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行われる。
【０１１６】
＜画像形成装置の構成例＞
次に、本発明に係る液体吐出装置を適用した画像形成装置の構成例について説明する。
【０１１７】
図１２は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置２００の全体構成図である。
このインクジェット記録装置２００は、用紙（記録媒体）２１４の片面にＣＭＹＫ各色のインクを打滴して所望のカラー画像を記録するオンデマンド方式の画像記録装置である。
【０１１８】
図１２に示すように、インクジェット記録装置２００は、用紙２１４を供給する給紙部２０２と、用紙２１４に対して浸透抑制処理（浸透抑制層形成）を行う浸透抑制処理部（浸透抑制剤付与部）２０４と、用紙２１４に処理液を付与する処理液付与部２０６と、用紙２１４に色インクを付与して画像記録を行う印字部（画像記録部、インク打滴部）２０８と、用紙２１４に記録された画像に定着処理を施す定着処理部２１０と、画像が形成された用紙２１４を搬送して排出する排紙部２１２とから主に構成される。
【０１１９】
＜給紙＞
給紙部２０２には、用紙２１４を積載する給紙台２２０が設けられている。給紙台２２０の前方（図１２において左側）にはフィーダボード２２２が接続されており、給紙台２２０に積載された用紙２１４（カット状のシート）は１番上から順に１枚ずつフィーダボード２２２に送り出される。フィーダボード２２２に送り出された用紙２１４は、渡し胴２２４ａを介して、浸透抑制処理部２０４の圧胴２２６ａの表面（周面）に給紙される。
【０１２０】
＜浸透抑制層形成＞
浸透抑制処理部２０４には、圧胴２２６ａの回転方向（図１２において反時計回り方向）に関して上流側から順に、圧胴２２６ａの表面に対向する位置に、用紙予熱ユニット２２８、浸透抑制剤ヘッド２３０、及び浸透抑制剤乾燥ユニット２３２がそれぞれ設けられている。
【０１２１】
用紙予熱ユニット２２８及び浸透抑制剤乾燥ユニット２３２には、それぞれ所定の範囲で温度制御可能なヒータが設けられる。圧胴２２６ａに保持された用紙２１４が、用紙予熱ユニット２２８や浸透抑制剤乾燥ユニット２３２に対向する位置を通過する際、これらユニットのヒータ（赤外線ヒータ）によって加熱される。
【０１２２】
浸透抑制剤ヘッド２３０は、圧胴２２６ａに保持される用紙２１４に対して浸透抑制剤を打滴するものであり、後述する印字部２０８の各インクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂと同一構成が適用される。
【０１２３】
本例では、用紙２１４の表面に対して浸透抑制処理を行う手段として、インクジェットヘッドを適用したが、浸透抑制処理を行う手段については特に本例に限定されるものではない。例えば、スプレー方式、塗布方式などの各種方式を適用することも可能である。
【０１２４】
浸透抑制剤には、溶液中に樹脂をエマルジョンの形で分散、もしくは樹脂を溶解させた液体が適用される。浸透処理剤を用紙２１４に付与する際に、用紙２１４の表面の温度Ｔ１を樹脂の最低造膜温度Ｔｆ１より高くしておくと、浸透抑制剤に含まれる樹脂が用紙２１４に付着すると、即座に良好な樹脂膜（浸透抑制剤層）を形成し、その後、用紙２１４に付与されるインク中の溶媒の用紙２１４内部への浸透を良好に抑制する。Ｔ１とＴｆ１との差はおよそ１０〜２０℃が好ましい。
【０１２５】
本例の浸透抑制剤として、例えば、熱可塑性樹脂ラテックス溶液が好適に用いられる。もちろん、浸透抑制剤は、熱可塑性樹脂ラテックス溶液に限定されるものではなく、例えば、平板粒子（雲母等）や撥水剤（フッ素コーティング剤）などを適用することも可能である。また、浸透抑制剤の溶媒としては、有機溶剤又は水を用いる。有機溶剤としては、メチルエチルケトン、石油類、等が好適に用いられる。
【０１２６】
本例では、用紙２１４の温度調節に圧胴２２６ａの表面に対向するヒータを用いる態様を例示したが、圧胴２２６の内部にヒータ等の発熱体を設置する態様や、用紙２１４の上面から熱風（乾燥風）を当てる態様を適用してもよい。また、これらを組み合わせてもよい。
【０１２７】
＜凝集処理液付与＞
浸透抑制処理部２０４に続いて処理液付与部２０６が設けられている。浸透抑制処理部２０４の圧胴２２６ａと処理液付与部２０６の圧胴２２６ｂとの間には、これらに対接するようにして渡し胴２２４ｂが設けられている。これにより、浸透抑制処理部２０４の圧胴２２６ａに保持された用紙２１４は、浸透抑制処理が行われた後に、渡し胴２２４ｂを介して処理液付与部２０６の圧胴２２６ｂに受け渡される。
【０１２８】
即ち、ドラム状の圧胴２２６（２２６ａ〜２２６ｄ）上にて用紙２１４の先端部がグリッパー２１５で保持されて圧胴２２６の周面上を用紙２１４が（図１２における半時計周りに）回転する。所定の処理が施された用紙２１４の先端部は、渡し胴２２４（２２４ａ〜２２４ｄ）にて受け渡しが行われる。本例では、１個の圧胴２２６に２個のグリッパー２１５（２１５ａ，２１５ｂ）が設けられており、渡し胴２２４には１個のグリッパー２１６が設けられている。
【０１２９】
渡し胴２２４もドラム状となっており、用紙２１４の先端部を上流側の圧胴２２６から受け渡されて、グリッパー２１６にて用紙２１４の先端部を保持して（図１２における時計回りに）回転し、下流側の圧胴２２６に用紙２１４を受け渡す。
【０１３０】
処理液付与部２０６には、圧胴２２６ｂの回転方向（図１２において反時計回り方向）に関して上流側から順に、圧胴２２６ｂの表面に対向する位置に、用紙予熱ユニット２３４、処理液ヘッド２３６、及び処理液乾燥ユニット２３８がそれぞれ設けられている。
【０１３１】
処理液付与部２０６の各部（用紙予熱ユニット２３４、処理液ヘッド２３６、及び処理液乾燥ユニット２３８）については、上述した浸透抑制処理部２０４の用紙予熱ユニット２２８、浸透抑制剤ヘッド２３０、及び浸透抑制剤乾燥ユニット２３２とそれぞれ同様の構成が適用されるため、ここでは説明を省略する。もちろん、浸透抑制処理部２０４と異なる構成を適用することも可能である。
【０１３２】
本例で用いられる処理液（凝集処理剤）は、後段の印字部２０８に配置される各インクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂから用紙２１４に向かって吐出されるインクに含有される色材を凝集させる作用を有する酸性液である。
【０１３３】
処理液付与部２０６に搬送された用紙２１４には、処理液ヘッド２３６により全面に対して処理液が５μｍの厚みで付与される。本例では、インクジョット方式を適用しているので、処理液を画像信号（画像データ）に応じて選択的に打滴する態様も可能である。かかる態様は、乾燥時間の短縮や加熱エネルギーの削減が可能となる。
【０１３４】
一方、処理液をインクジェット方式ではなく、ローラなどの塗設装置によって塗設する態様も可能ある。塗設方式では、インクジェット方式を用いた場合よりも処理液を薄層で塗設することができ、かかる態様においても乾燥時間の短縮や加熱エネルギーの削減が可能となる。
【０１３５】
処理液乾燥ユニット２３８のヒータの加熱温度は、圧胴２２６ｂの回転方向上流側に配置される処理液ヘッド２３６の吐出動作によって用紙２１４の表面に付与された処理液を乾燥させて、用紙２１４上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層（処理液が乾燥した薄膜層）が形成されるような温度（例えば、７０℃）に設定される。更に、印字部２０８への渡し胴２２４ｃにおいて追加乾燥処理（例えば、６０℃）を施してもよい。
【０１３６】
なお、ヒータによる加熱に代わり、又はこれと併用して乾燥風を用いて乾燥処理を行う態様も好ましい、例えば、７０℃の熱風にて１秒間乾燥させて、用紙２１４上に固体状又は半固溶状の凝集処理剤層を形成してもよい。
【０１３７】
ここでいう「固体状または半固溶状の凝集処理剤層」とは、以下に定義する含水率が０〜７０％の範囲のものを言うものとする。
【０１３８】
【数１４】
2009226602.tif 000016
【０１３９】
なお、液体状の処理液の上にインクを打滴すると、インクが処理液の液体層に着弾し、インクが凝集する際にインク（色材）が処理液中に浮遊（移動）してしまうことが判明した。このようなインク浮遊が発生すると、高画質化を追求する場合には画質が悪化してしまう。
【０１４０】
処理液に対するインクの色材浮遊（移動）を防止するためには、処理液を付与した後、かつ、インクを打滴する前に、処理液を乾燥蒸発させて処理液を固体状または半固溶状にすることが有効であることが判明した。処理液の好ましい固体状又は半固溶状を処理液中の含水率で評価した結果、上記の［数１４］で求められる処理液の含水率が７０％以下になるように処理液を蒸発乾燥させると、インクの色材浮遊によるドット移動が目立たなくなる。
【０１４１】
更に、処理液の含水率が５０％以下になると、目視によるドット移動が確認できない程度に良好となり、インク浮遊による画像劣化の防止が可能である。
【０１４２】
本例の如く、用紙２１４上に処理液が付与される前に、用紙予熱ユニット２３４のヒータによって用紙２１４を予備加熱する態様が好ましい。この場合、処理液の乾燥に要する加熱エネルギーを低く抑えることが可能となり、省エネルギー化を図ることができる。
【０１４３】
＜画像記録（インク打滴、溶媒乾燥）＞
処理液付与部２０６に続いて印字部２０８が設けられている。処理液付与部２０６の圧胴２２６ｂと印字部２０８の圧胴２２６ｃとの間には、これらに対接するようにして渡し胴２２４ｃが設けられている。これにより、処理液付与部２０６の圧胴２２６ｂに保持された用紙２１４は、処理液が付与されて固体状又は半固溶状の凝集処理剤層が形成された後に、渡し胴２２４ｃを介して印字部２０８の圧胴２２６ｃに受け渡される。
【０１４４】
印字部２０８には、圧胴２２６ｃの回転方向（図１２において反時計回り方向）に関して上流側から順に、圧胴２２６ｃの表面に対向する位置に、ＣＭＹＫＲＧＢの７色のインクにそれぞれ対応したインクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂと、溶媒乾燥ユニット２４２ａ、２４２ｂがそれぞれ設けられている。
【０１４５】
各インクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂは、上述した浸透抑制剤ヘッド２３０や処理液ヘッド２３６と同様に、インクジェット方式の記録ヘッド（インクジェットヘッド）が適用される。
【０１４６】
各色のインクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂは、圧胴２２６ｃの外周部に沿って設置される。ノズル面が水平面に対して斜めに設置されるヘッドについて、ノズル間の高低差による背圧差に起因するメニスカス形状の違いを解消すべく、図１〜図６で説明した構成が採用される。各インクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂは、それぞれ対応する色インクの液滴を圧胴２２６ｃに保持された用紙２１４に向かって吐出する。
【０１４７】
各インクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂは、それぞれ圧胴２２６ｃに保持される用紙２１４における画像記録領域の最大幅に対応する長さを有し、そのインク吐出面には画像記録領域の全幅にわたってインク吐出用のノズル（図１２中不図示、）が複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている。各インクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂが圧胴２２６ｃの回転方向（用紙２１４の搬送方向）と直交する方向に延在するように固定設置される。
【０１４８】
用紙２１４の画像記録領域の全幅をカバーするノズル列を有するフルラインヘッドがインク色毎に設けられる構成によれば、用紙２１４の搬送方向（副走査方向）について、用紙２１４と各インクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂを相対的に移動させる動作を１回行うだけで（即ち、１回の副走査で）、用紙２１４の画像記録領域に画像を記録することができる。これにより、用紙２１４の搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシリアル（シャトル）型ヘッドが適用される場合に比べて高速印字が可能であり、プリント生産性を向上させることができる。
【０１４９】
また、本例では、ＣＭＹＫＲＧＢの７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、特別色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インクヘッドを追加する構成も可能であり、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。
【０１５０】
本例に示すインクジェット記録装置２００に適用される用紙２１４の最大サイズは菊半サイズであり、印字部２０８は、菊半サイズの幅７２０ｍｍに対応した直径８１０ｍｍのドラム（圧胴２２６ｃ）を有している。インク打滴時のドラム回転周速度は５３０ｍｍ/ｓｅｃであり、１回のインク吐出体積は２ｐｌ、記録密度は主走査方向、副走査方向ともに１２００ｄｐｉである。
【０１５１】
溶媒乾燥ユニット２４２ａ、２４２ｂは、上述した用紙予熱ユニット２２８、２３４や浸透抑制剤乾燥ユニット２３２、処理液乾燥ユニット２３８と同様に、所定の範囲で温度制御可能なヒータを含んで構成される。後述するように、用紙２１４上に形成された固体状又は半固溶状の凝集処理剤層上にインク液滴が打滴されると、用紙２１４上にはインク凝集体（色材凝集体）が形成されるとともに、色材と分離されたインク溶媒が広がり、凝集処理剤が溶解した液体層が形成される。このようにして用紙２１４上に残った溶媒成分（液体成分）は、用紙２１４のカールだけでなく、画像劣化を招く要因となる。そこで、本例では、各インクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂからそれぞれ対応する色インクが用紙２１４上に打滴された後、溶媒乾燥ユニット２４２ａ、２４２ｂのヒータによって加熱を行い、溶媒成分を蒸発させ、乾燥を行っている。
【０１５２】
本例に示すインクジェット記録装置２００の溶媒乾燥処理は、２５℃の渡し胴２２４ｃに用紙２１４を保持し、７０℃の熱風にて２秒間乾燥処理を行い、次に、５０℃の圧胴２２６ｃに用紙２１４を保持し、７０℃の熱風にて１秒間乾燥処理を行い、更に、６０℃の圧胴２２６ｄに用紙２１４を保持し、７０℃の熱風にて２秒間乾燥処理を行うように構成されている。
【０１５３】
＜定着処理＞
印字部２０８に続いて定着処理部２１０が設けられている、印字部２０８の圧胴２２６ｃと定着処理部２１０の圧胴２２６ｄとの間には、これらに対接するように渡し胴２２４ｄが設けられている。これにより、印字部２０８の圧胴２２６ｃに保持された用紙２１４は、各色インクが付与された後に、渡し胴２２４ｄを介して定着処理部２１０の圧胴２２６ｄに受け渡される。
【０１５４】
定着処理部２１０には、圧胴２２６ｄの回転方向（図１２において反時計回り方向）に関して上流側から順に、圧胴２２６ｄの表面に対向する位置に、印字部２０８による印字結果を読み取る印字検出部２４４、加熱ローラ２４８ａ，２４８ｂがそれぞれ設けられている。
【０１５５】
印字検出部２４４は、印字部２０８の印字結果（各インクヘッド２４０Ｃ、２４０Ｍ、２４０Ｙ、２４０Ｋ、２４０Ｒ、２４０Ｇ、２４０Ｂ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。
【０１５６】
画像記録された用紙２１４は、６０℃の圧胴２２６ｄに保持され、１１０℃に設定された加熱ローラ２４８ａ，２４８ｂにより１ＭＰａのニップ圧で加熱定着処理が施される。本例では、浸透抑制剤又はインクにポリマー樹脂（微粒子）を含有させておき、そのポリマー樹脂の溶解温度に応じて加熱温度を設定して当該樹脂粒子を溶解させることで、当該樹脂微粒子の結合力が強化されるとともに、用紙２１４と樹脂微粒子の結合力が強化される。
【０１５７】
＜排紙＞
定着処理部２１０に続いて排紙部２１２が設けられている。排紙部２１２には、定着処理が施された用紙２１４を受ける排紙胴２５０と、該用紙２１４を積載する排紙台２５２と、排紙胴２５０に設けられたスプロケットと排紙台２５２の上方に設けられたスプロケットとの間に掛け渡され、複数の排紙用グリッパーを備えた排紙用チェーン２５４とが設けられている。
【０１５８】
本実施形態に係るインクジェット記録装置２００によれば、ノズル高低差による背圧差に起因するメニスカス形状変化が改善され、各ノズルの吐出体積誤差を抑制することができる。これにより、背圧差に起因する濃度ムラが防止され、高品質の画像記録を行うことができる。
【０１５９】
上記実施形態ではインクジェットプリンタを例に説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。「画像形成装置」という用語の解釈においては、写真プリントやポスター印刷などのいわゆるグラフィック印刷の用途に限定されず、インクジェット技術を利用したレジスト印刷装置、電子回路基板の配線描画装置、微細構造物形成装置など、画像として把握できるパターンを形成し得る工業用途の装置も包含する。
【図面の簡単な説明】
【０１６０】
【図１】ノズルの高低差によるメニスカス形状の変化を示す模式図
【図２】メニスカス形状及び接触角の近似計算に用いた座標系の図
【図３】Ａ点における基準接触角θAEと、Ｂ点における接触角θBEの基準接触角θAEからのずれ（θBE−θAE）との相関を示したグラフ
【図４】ノズル高低差δｈと、Ｂ点における接触角θBEの基準接触角θAEからのずれ（θBE−θAE）との相関を示したグラフ
【図５】ノズル内面の幾何学的構造によって接触角を変える方法を例示する断面図
【図６】本発明の実施形態によるノズル面の構成図
【図７】本実施形態によるヘッドの構造例を示す平面透視図
【図８】フルライン型ヘッドの他の構造例を示す平面透視図
【図９】図７中のＡ−Ａ線に沿う断面図
【図１０】図７に示したヘッドのノズル配列を示す拡大図
【図１１】インク供給系の構成図
【図１２】本発明の一実施形態によるインクジェット記録装置の全体構成図
【符号の説明】
【０１６１】
１０…記録ヘッド、１２…ノズル面、１４…ドラム、１６…ノズル、２０Ａ，２０Ｂ…メニスカス、２２，３０，４２…ノズル、３２…凹凸、４０…吐出ヘッド、１５０…ヘッド、１６０…インクタンク、２００…インクジェット記録装置
【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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