液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置
【課題】専用の駆動回路および駆動配線を必要としないクロストーク補正用圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置を提供する。
【解決手段】吐出要素１０４に対応して、駆動配線２０４上には補正用アクチュエータ３００が設けられている。補正用アクチュエータ３００は接続端子２０８から吐出要素１０４に至る駆動配線２０４が供給流路２１０の壁面外側に接する箇所において形成される。補正用アクチュエータ３００は圧電体３０２上にドーナツ状の個別電極３０４が設けられ、変位部３０６を形成している。個別電極３０４は駆動配線２０４上に設けられており、補正用アクチュエータ３００が設けられた駆動配線２０４に接続される吐出要素１０４が駆動電圧を印加されれば、同時に補正用アクチュエータ３００にも駆動電圧が印加され、吐出要素１０４と同時に補正用アクチュエータ３００もまた駆動される。
【解決手段】吐出要素１０４に対応して、駆動配線２０４上には補正用アクチュエータ３００が設けられている。補正用アクチュエータ３００は接続端子２０８から吐出要素１０４に至る駆動配線２０４が供給流路２１０の壁面外側に接する箇所において形成される。補正用アクチュエータ３００は圧電体３０２上にドーナツ状の個別電極３０４が設けられ、変位部３０６を形成している。個別電極３０４は駆動配線２０４上に設けられており、補正用アクチュエータ３００が設けられた駆動配線２０４に接続される吐出要素１０４が駆動電圧を印加されれば、同時に補正用アクチュエータ３００にも駆動電圧が印加され、吐出要素１０４と同時に補正用アクチュエータ３００もまた駆動される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧力室に圧力を発生させて液を加圧し、吐出口より液滴として吐出させる構成において、各圧力室に液を供給する液流路に圧力が逆流し、他の圧力室における吐出性能に影響を与える所謂クロストークの問題が存在した。
【０００３】
これに対して例えばインクジェット記録装置においては、吐出用に圧力を発生させる圧電部材とは別個に、クロストーク低減のための圧電部材を独立して設けた構成が提案されている。
【０００４】
例として、インクを吐出させるために各圧力室に発生させた圧力が、共通液室を通じて他の圧力室に伝わり吐出体積変動を生じさせるクロストーク問題に対して、共通液室にメニスカス（液面）の制御を行う補正用圧電部材を取り付け、クロストークを低減するインクジェットプリンタの構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、吐出を行う第１のアクチュエータによるクロストークを打消すために、共通液室部に第２のアクチュエータを設け、特に個々の圧力室それぞれに対応した第２のアクチュエータを設けたインクジェットプリンタの構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１１９２６０号公報
【特許文献２】特開２００４−１０６２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし上記特許文献１に記載の方法は補正用圧電部材に専用の駆動回路、配線を必要とするものであるため、構造が複雑であり歩留まり低下やコスト増大の虞がある。また、同時に駆動させる圧力室の数によってクロストークの量が異なるため、同時に駆動させる圧力室の数をカウンタで計数し、これに比例した変位を補正用圧電部材に加えることが必要となり、更に複雑な制御を必要とする。
【０００８】
加えて補正用圧電部材のために専用の駆動回路、配線を設ける必要上、吐出用圧電部材の高密度な実装を妨げる虞があり、ノズル配置密度を高める上で望ましくない。
【０００９】
さらに上記特許文献２に記載の構成もまた、第２のアクチュエータを駆動するために専用の駆動回路、配線が必要であり、構造の複雑化、コスト増大を免れ得ない。またノズル配置の高密度化を妨げる虞がある点は特許文献１と同様である。
【００１０】
本発明は上記事実を考慮し、専用の駆動回路および駆動配線を必要としないクロストーク補正用圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、液が供給される液供給流路と、前記液供給流路に連通し液を加圧する複数の圧力室と、前記圧力室に連通し液滴を吐出するノズルと、前記圧力室ごとに設けられ、前記圧力室を加圧する第１の圧力発生手段と、前記液供給流路の１つの面の壁を構成する部材の液が流れる供給路側の面の裏面に前記第１の圧力発生手段ごとに設けられ、前記第１の圧力発生手段にそれぞれ電気信号を伝達する駆動配線と、前記液供給流路の天井面において前記駆動配線上に設けられ、前記第１の圧力発生手段とは逆位相に前記液供給流路の前記１つの面を変位させる第２の圧力発生手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記の発明によれば、第１の圧力発生手段が圧力室に加えた圧力を、液供給流路の内部でこれと逆位相の圧力を発生させることにより打ち消してクロストークを改善する一方、逆位相の圧力を発生させる第２の圧力発生手段を、第１の圧力発生手段を駆動する駆動配線に設けたことで専用の回路・配線を不要とした単純な構成とすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は圧電体であることを特徴とする。
【００１４】
上記の発明によれば、圧電体を圧力発生手段とすることで、製造工程の単純化、製造コスト低減を図ることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記液供給流路の前記１つの面において前記駆動配線の一部が圧電体に接触し前記第２の圧力発生手段を形成したことを特徴とする。
【００１６】
上記の発明によれば、液供給流路の壁面に設けられた駆動配線の一部に接触する圧電体を設け、第２の圧力発生手段とすることで、単純な構成とすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の構成において、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段の一方は前記駆動配線とベタ電極で接続され、他方は変位する範囲を閉曲線で囲ったドーナツ状電極で接続されたことを特徴とする。
【００１８】
上記の発明によれば、電極の形状のみで第１の圧力発生手段と第２の圧力発生手段の駆動方向を互いに逆に設定できるため、製造工程等の単純化を図ることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は両者ともベタ電極か、または変位する範囲を閉曲線で囲ったドーナツ状電極で前記駆動配線に接続され、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は互いに分極方向が逆であることを特徴とする。
【００２０】
上記の発明によれば、第１の圧力発生手段と第２の圧力発生手段が同じ形状の電極でも両者の駆動方向を互いに逆に設定できるため、実装密度の限界を高めることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の構成において、前記第１の圧力発生手段により前記液供給流路へ押し出される液量が多くなれば、前記第２の圧力発生手段による変位量を増大させる制御手段が設けられたことを特徴とする。
【００２２】
上記の発明によれば、制御手段によりクロストーク量に応じた補正を行うことで、補正の不足や補正過多による弊害の発生を防ぐことができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の構成において、前記駆動配線に前記第２の圧力発生手段が設けられる割合は、前記液供給流路の長手方向中央に近い箇所で、前記液供給流路の長手方向端部に近い箇所よりも高いことを特徴とする。
【００２４】
上記の発明によれば、クロストークの影響を最も受けやすい、近接する圧力室の数が多い長手方向中央部近傍において、端部よりも多くの第２の圧力発生手段を設けたことで効率よくクロストークの影響を抑えることができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の構成において、前記第２の圧力発生手段を振動検知器として動作させることにより前記液供給流路内の液における固有振動を検知し、前記第２の圧力発生手段が設けられていない前記駆動配線に接続された前記第１の圧力発生手段が前記固有振動を打ち消す方向に変位することを特徴とする。
【００２６】
上記の発明によれば、クロストークにより発生する液供給路内の固有振動を、第２の圧力発生手段をセンサとして検出し、この固有振動を打ち消すタイミングで他の第１の圧力発生手段を駆動することで、効率よくクロストークの影響を抑えることができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の構成において、前記駆動配線ごとに前記第２の圧力発生手段が設けられたことを特徴とする。
【００２８】
上記の発明によれば、駆動された第１の圧力発生手段ごとに発生するクロストークを、その都度それぞれに第２の圧力発生手段で打ち消すので、より強力にクロストークの影響を抑えることができる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明は、請求項２〜請求項９の何れか１項に記載の構成において、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は一枚の圧電体を分離して形成されたことを特徴とする
上記の発明によれば、一枚の圧電体を分割して第１の圧力発生手段と第２の圧力発生手段とすることで、製造工程の単純化、製造コスト低減を図ることができる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項１０の何れか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。
【００３１】
上記の発明によれば、専用の駆動回路および駆動配線を必要としないクロストーク補正用圧力発生手段を備えた画像形成装置とすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は上記構成としたので、専用の駆動回路および駆動配線を必要としないクロストーク補正用圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要部を示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットラインヘッドに用いられるヘッドプレートの構造を拡大して示す側面図である。
【図３】図２に示す吐出用圧電体の構造を拡大して示す図である。
【図４】図２に示す補正用圧電体の構造を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態の一例について説明する。
【００３５】
＜全体構成＞
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１０には、記録媒体としての用紙Ｐの搬送方向上流側に、用紙Ｐを給紙搬送する給紙搬送部１２が設けられている。この給紙搬送部１２の搬送方向下流側には、用紙Ｐの搬送方向に沿って、用紙Ｐの記録面に処理液を塗布する処理液塗布部１４、用紙Ｐの記録面に画像を形成する画像形成部１６、乾燥した画像を用紙Ｐに定着させる画像定着部２０、画像が定着した用紙Ｐを排出する排出部２１が順次設けられている。以下、各処理部について説明する。
【００３６】
＜給紙搬送部＞
給紙搬送部１２には、用紙Ｐが積載される積載部２２が設けられており、積載部２２の用紙搬送方向下流側には、積載部２２に積載された用紙Ｐを一枚ずつ給紙する給紙部２４が設けられている。給紙部２４によって給紙された用紙Ｐは、複数のローラ対２６で構成された搬送部２８を経て、処理液塗布部１４へ搬送される。
【００３７】
＜処理液塗布部＞
処理液塗布部１４では、処理液塗布ドラム３０が回転可能に配設されている。この処理液塗布ドラム３０には、用紙Ｐの先端部を挟持して用紙Ｐを保持する保持部材３２が設けられており、保持部材３２を介して、処理液塗布ドラム３０の表面に用紙Ｐを保持した状態で、処理液塗布ドラム３０の回転によって用紙Ｐを下流側へ搬送する。
【００３８】
なお、後述する中間搬送ドラム３４、画像形成ドラム３６及び画像定着ドラム４０についても、処理液塗布ドラム３０と同様に保持部材３２が設けられている。そして、この保持部材３２によって、上流側のドラムから下流側のドラムへの用紙Ｐの受け渡しが行われる。
【００３９】
処理液塗布ドラム３０の上部には、処理液塗布ドラム３０の周方向に沿って、処理液塗布装置４２及び処理液乾燥装置４４が配設されており、処理液塗布装置４２によって、用紙Ｐの記録面に処理液が塗布され、処理液乾燥装置４４によって、処理液が乾燥される。
【００４０】
ここで、処理液はインクと反応して色材（顔料）を凝集し、色材（顔料）と溶媒を分離促進する効果を有している。処理液塗布装置４２には、処理液が貯留された貯留部４６が設けられており、グラビアローラ４８の一部が処理液に浸されている。
【００４１】
このグラビアローラ４８にはゴムローラ５０が圧接して配置されており、ゴムローラ５０が用紙Ｐの記録面（表面）側に接触して処理液が塗布される。また、グラビアローラ４８にはスキージ（図示せず）が接触しており、用紙Ｐの記録面に塗布する処理液塗布量を制御する。処理液乾燥装置４４には、熱風ノズル５４及びヒーター５６が処理液塗布ドラム３０の表面に近接して配設されている。処理液塗布部１４で記録面に処理液が塗布、乾燥された用紙Ｐは、処理液塗布部１４と画像形成部１６の間に設けられた中間搬送部５８へ搬送される。
【００４２】
＜中間搬送部＞
中間搬送部５８には、中間搬送ドラム３４が回転可能に設けられており、中間搬送ドラム３４に設けられた保持部材３２を介して、中間搬送ドラム３４の表面に用紙Ｐの先端を保持し、中間搬送ドラム３４の回転によって用紙Ｐを下流側へ搬送する。
【００４３】
＜画像形成部＞
画像形成部１６には、画像形成ドラム３６が回転可能に設けられており、画像形成ドラム３６に設けられた保持部材３２を介して、画像形成ドラム３６の表面に用紙Ｐを保持し、画像形成ドラム３６の回転によって用紙Ｐを下流側へ搬送する。
【００４４】
画像形成ドラム３６の上部には、画像形成ドラム３６の外周面に近接して、シングルパス方式のインクジェットラインヘッド６４で構成されたヘッドユニット６６が配設されている。このヘッドユニット６６では、例えば基本色であるＹＭＣＫのインクジェットラインヘッド６４が画像形成ドラム３６の周方向に沿って配列され、用紙Ｐ上に各色の液滴で画像を形成する。
【００４５】
インクジェットラインヘッド６４は、画像形成ドラム３６に配置された回転速度を検出するエンコーダ（図示せず）に同期して液滴吐出を行うことで、高精度に着弾位置を決定すると共に、画像形成ドラム３６の振れ、回転軸６８の精度、ドラム表面速度に依存せず、液滴吐出ムラを低減することが可能となる。
【００４６】
なお、ヘッドユニット６６は画像形成ドラム３６の上部から退避可能とされており、インクジェットラインヘッド６４のノズル面清掃や増粘インク排出などのメンテナンス動作は、このヘッドユニット６６を画像形成ドラム３６の上部から退避させることで実施される構成とされていてもよい。
【００４７】
記録面に画像が形成された用紙Ｐは、画像形成ドラム３６の回転によって、画像形成部１６とインク乾燥部１８の間に設けられた中間搬送部７０へ搬送されるが、中間搬送部７０については、中間搬送部５８と構成が略同一であるため説明を省略する。
【００４８】
＜インク乾燥部＞
インク乾燥部１８には、乾燥ドラム３８が回転可能に設けられており、乾燥ドラム３８の上部には、インク乾燥部１８の表面に近接して、熱風ノズル７２及びＩＲヒーター７４が複数配設されている。
【００４９】
ここでは、一例として、上流側と下流側に熱風ノズル７２が配置されるようにして、熱風ノズル７２と平行配列された一対のＩＲヒーター７４を交互に配置している。これ以外にも、上流側にＩＲヒーター７４を多く配置して上流側で熱エネルギーを多く照射し水分の温度を上昇させ、下流側に熱風ノズル７２を多く配置して飽和水蒸気を吹き飛ばすようにしても良い。
【００５０】
ここで、熱風ノズル７２は、熱風の吹きつけ角度を用紙の後端側に傾けて配置するようにしている。これにより、熱風ノズル７２による熱風の流れを一方向に集めることができ、また、乾燥ドラム３８側へ用紙を押し付け、該乾燥ドラム３８の表面に用紙を保持させた状態を維持することができる。
【００５１】
これらの熱風ノズル７２及びＩＲヒーター７４による温風によって、用紙の画像形成部では、色材凝集作用により分離された溶媒が乾燥され、薄膜の画像層が形成される。
【００５２】
温風は用紙の搬送速度によっても異なるが、通常は５０℃〜７０℃に設定され、ＩＲヒーター７４の温度を２００℃〜６００℃に設定する事で、インク表面温度が５０℃〜６０℃になるよう設定されている。蒸発した溶媒はエアーと共に画像形成装置１０の外部へ排出されるが、エアーは回収される。このエアーは、冷却器／ラジエータ等で冷却して液体として回収しても良い。
【００５３】
記録面の画像が乾燥した用紙は、乾燥ドラム３８の回転によって、インク乾燥部１８と画像定着部２０の間に設けられた中間搬送部７６へ搬送されるが、中間搬送部７６については、中間搬送部５８と構成が略同一であるため説明を省略する。
【００５４】
＜画像定着部＞
画像定着部２０には、画像定着ドラム４０が回転可能に設けられており、画像定着部２０では、用紙Ｐ上に形成された薄層の画像層内のラテックス粒子が加熱／加圧されて溶融し、用紙Ｐ上に固着定着する機能を有する。
【００５５】
画像定着ドラム４０の上部には、画像定着ドラム４０の表面に近接して、加熱ローラ７８が配設されている。この加熱ローラ７８は熱伝導率の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプが組み込まれており、加熱ローラ７８によって、ラテックスのＴｇ温度以上の熱エネルギーが付与される。これにより、ラテックス粒子を溶融し、用紙Ｐ上の凹凸に押し込み定着を行うと共に画像表面の凹凸を平滑化し光沢性を得ることを可能とする。
【００５６】
加熱ローラ７８の下流側には、定着ローラ８０が設けられている、この定着ローラ８０は画像定着ドラム４０の表面に圧接した状態で配置され、画像定着ドラム４０との間でニップ力を得るようにしている。このため、定着ローラ８０又は画像定着ドラム４０のうち、少なくとも一方は表面に弾性層を持ち、用紙Ｐに対して均一なニップ幅を持つ構成とする。
【００５７】
以上の工程を経たのち、記録面の画像が定着した用紙Ｐは画像定着ドラム４０の回転によって、画像定着部２０の下流側に設けられた排出部２１側へ搬送される。
【００５８】
なお本実施形態では画像定着部２０について説明したが、乾燥ドラム３８で記録面に形成された画像を乾燥・定着させる構成とされていてもよく、画像定着部２０は必ずしも必須ではない。
【００５９】
＜液滴吐出ヘッドの構造＞
本発明の実施形態に係るインクジェットラインヘッドは図２、図３に示す液滴吐出ヘッドを備えている。
【００６０】
図２にはインクジェットラインヘッド６４の動作原理が示され、また図３にはインクジェットラインヘッド６４の構造例が示されている。
【００６１】
図２（Ｂ）に示すように、ヘッドプレート１００には複数の供給流路２１０が用紙Ｐの搬送方向に配列され、それぞれ図示しないインクタンクよりインクＳが供給される。インクＳは図示しないフィルタで濾過され、液循環口２１６より供給流路２１０へ供給される。供給流路２１０には、１ドットのインク滴を吐出する複数の吐出要素１０４が設けられ、供給流路２１０より供給されたインクＳをインク滴として吐出する。
【００６２】
図２（Ａ）に示すように、ヘッドプレート１００に複数設けられた吐出要素１０４は供給流路２１０よりインクＳが供給される圧力室２１２、圧力室２１２で加圧されたインクＳを液滴として吐出するノズル２１４、圧力室２１２を加圧してインクＳを押圧する振動板２００、振動板２００を駆動する圧電体２０２、個々の圧電体に電気信号を印加する駆動配線２０４、ノズル２１４ごとに設けられ駆動配線より電圧を印加される個別電極２０６、駆動配線２０４をヘッドプレート１００の外部と電気的に接続する接続端子２０８（図示せず）、振動板２００と圧電体２０２の間に設けられ接地（０Ｖ）された共通電極２２０（図示せず）、共通電極と駆動配線２０４の間に設けられ両者を電気的に絶縁する絶縁層２２２（図示せず）などが設けられている。接続端子２０８と共通電極２２０は図示しない電気基板上の圧電体駆動回路に接続されており、個々の吐出要素１０４を個別に駆動することが出来る。
【００６３】
また、駆動する際に吐出要素１０４の圧電体２０２に印加される駆動波形は、例えば圧力室内のインクが共振するパルス幅の方形波である。インクの共振周波数ｆ（Ｈｚ）に対して、パルス幅は１／（２×ｆ）（秒）にすると効率よくインクを吐出する事が出来る。
【００６４】
さらに、方形波の電圧は、使用するインクジェットヘッドの設計、圧電体の変位特性やインクの粘度によって大きく変わるが、本願の例では、１４（Ｖ）程度の振幅で、吐出インク滴速度が９（ｍ／秒）程度になり、適切である。このパルスを複数印加すれば、複数の滴を吐出する事が出来る。
【００６５】
また図２（Ｃ）に示すように、吐出要素１０４に対応して、駆動配線２０４上には補正用アクチュエータ３００が設けられている。補正用アクチュエータ３００はすべての吐出要素１０４に通電する駆動配線２０４に設けられていても、あるいは供給流路２１０の長手方向中央付近に重点的に設けられ、両端部近傍には設けないかまたは数を少なくするなどの配置とされていてもよい。
【００６６】
補正用アクチュエータ３００は例えば図２（Ｃ）に示すように、接続端子２０８から吐出要素１０４に至る駆動配線２０４が供給流路２１０の壁面外側に接する箇所において形成される。補正用アクチュエータ３００は圧電体３０２上にドーナツ状の個別電極３０４が設けられ、変位部３０６を形成している。
【００６７】
個別電極３０４は駆動配線２０４上に設けられており、補正用アクチュエータ３００が設けられた駆動配線２０４に接続される吐出要素１０４が図示しない制御手段により駆動電圧を印加されれば、同時に補正用アクチュエータ３００にも駆動電圧が印加され、吐出要素１０４と同時に補正用アクチュエータ３００もまた駆動される。
【００６８】
吐出要素１０４と補正用アクチュエータ３００の詳細な構造を図３、図４に示す。図３には、本発明の第１実施形態に係る吐出要素の構造が示されている。
【００６９】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、共通電極２２０を挟んで圧電体２０２上に形成された個別電極２０６に電圧が印加されると、図３（Ｃ）に示されるように圧電体２０２は矢印２０３のように、個別電極２０６と接している中心付近箇所は収縮しようとする。同時に個別電極２０６と接していない圧電体２０２の周縁部は膨張しようとする結果、圧電体２０２は矢印２０１のように圧力室２１２を加圧する方向に変位する。
【００７０】
これに対して図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように補正用アクチュエータ３００は圧電体３０２上に設けられたドーナツ状の個別電極３０４で変位部３０６を囲う構成とされており、個別電極３０４に電圧が印加されると図４（Ｃ）に示すように個別電極３０４と接している圧電体３０２の周縁部は収縮しようとし、且つ個別電極３０４と接していない中心付近箇所は矢印３０３のように膨張しようとする結果、圧電体３０２は矢印３０１のように供給流路２１０を減圧する方向に変位する。
【００７１】
圧電体２０２、３０２はヘッドプレート１００と略同じ大きさの１枚の圧電体の両面に電極層を形成してから振動板２００に接着によって貼り付けられ、圧電体２０２、３０２及び個別電極２０６、３０４をエッチングによって必要な部分のみ残し形成される。その後、絶縁層２２２を形成し、個別電極２０６と補正用アクチュエータ３００とを結ぶ駆動配線２０４と接続端子２０８をメッキやスパッタなどによって形成する。この絶縁層２２２部分には圧電体２０２が残っていてもよいが、圧電体２０２があまり薄い状態であると絶縁破壊を起こす虞があるので絶縁層２２２を設けることが望ましい。
【００７２】
＜第１実施形態の効果＞
以下、本発明の第１実施形態に係るインクジェットラインヘッドの動作について説明する。
【００７３】
図２（Ａ）に示すような個々の吐出要素１０４の駆動配線２０４に電気信号を印加すると圧電体２０２が変位し、加圧された圧力室２１２からノズル２１４を通過してインクＳが液滴として吐出される。
【００７４】
この吐出圧力は、ノズル２１４からインクＳを吐出するだけでなく、インクＳを供給するための絞り部２１３に対してもインクＳを押し出す流れと圧力を発生させる。
この絞り部２１３に向かう流れと圧力は、インクＳの供給流路２１０を通じて複数連通された各圧力室２１２に伝達され、他の圧力室２１２におけるインクＳの吐出力に影響を与え、吐出されるインク滴の速度や体積の変動を生じる（流体クロストーク）。
【００７５】
本実施形態では、吐出用のアクチュエータである吐出要素１０４、あるいは補正用アクチュエータ３００の、個別電極２０６または個別電極３０４の形状を工夫することで、これらを同じ駆動配線２０４に接続して駆動した際にも、両者が互いに逆方向に変位する構成とした。
【００７６】
これによって、同じ駆動配線２０４上で同じ駆動信号を印加していながら、吐出要素１０４と補正用アクチュエータ３００とは逆方向に変位し、流体クロストークを低減することができる。
【００７７】
すなわち、このような電極形状とすることによって吐出用の圧電体２０２と補正用の圧電体３０２とは同じ駆動電圧を掛けていながら互いに逆方向に変位し、それぞれの変位体積量を適切に設定すれば、吐出要素１０４で発生した供給流路２１０に対する正圧を、補正用アクチュエータ３００で生じる負圧で打ち消すことができ、流体クロストークを効果的に低減することができる。
【００７８】
かつ、補正用アクチュエータ３００は吐出要素１０４の駆動配線２０４の途中に設けられているため、専用の配線を必要とせず、加えて吐出要素１０４を駆動すれば同時に同じ駆動配線２０４上の補正用アクチュエータ３００もまた駆動されるので、専用の制御手段を必要としない構成とすることができる。
【００７９】
吐出要素１０４の変位体積量は必要な吐出性能を得られるように決定される。この条件で吐出を行った際、絞り部２１３から供給流路２１０に押し出されるインクＳの量はシミュレーションによって容易に求められるが、補正用アクチュエータ３００の変位体積は供給流路２１０に押し出されるインクＳの量と略等しくすれば良い。
【００８０】
本実施形態では吐出要素１０４、補正用アクチュエータ３００ともにそれぞれ独立した圧電体を使用しているが、これに限定せず一続きになった圧電体でもよく、さらに１つのヘッドプレート１００の各圧電体がすべて一続き（一体）であってもよい。また、本実施形態では、補正用アクチュエータ３００にドーナツ状の個別電極３０４を用いているが、これと逆に吐出要素１０４の個別電極２０６がドーナツ状、補正用の個別電極３０４が中央部に穴のない所謂ベタ電極とされていてもよい。
＜第２実施形態＞
第１実施形態においては、吐出要素１０４の個別電極２０６と、補正用アクチュエータ３００の個別電極３０４の形状は、一方をベタ電極、他方をドーナツ状電極とすることで、同一の駆動信号に対して一方を供給流路２１０に対して正圧、他方で負圧を発生させている。
【００８１】
本実施形態では個別電極２０６と個別電極３０６の形状を両者ともベタ電極、あるいは両者ともドーナツ状電極とし、両者の圧電体を互いに逆方向に分極させた構成とされている。
【００８２】
すなわち、吐出要素１０４と、補正用アクチュエータ３００の圧電体を逆方向に分極させることによって、同一の駆動信号を印加された場合には互いに逆方向に変位し、一方では供給流路２１０に対して正圧、他方は負圧を発生させる構成とすることができる。
【００８３】
このとき、逆方向に分極した一方の圧電体は他方よりも変位量が小さくなるため、補正用アクチュエータ３００の圧電体３０２とすることが望ましい。あるいは第１実施形態よりもアクチュエータ面積を大きくする構成とされていてもよい。
【００８４】
また、逆方向に分極するのではなく、同じ方向に分極した圧電体を、圧電体２０２と圧電体３０２とを互いに逆向きになるように、１方を裏返しに取り付けても良い。この構成では、両方の圧電体とも、同等の変位が得られる。
【００８５】
さらに個別電極をすべてベタ電極とする構成であれば、電極の面積を小さくすることができるため電極精度を得やすく、また実装密度を高めることができる。
【００８６】
＜第３実施形態＞
上記第１実施形態のように補正用アクチュエータ３００は各圧力室２１２に対して一対一に対応して設けてもよいが、２つの圧力室２１２つに対して補正用アクチュエータ３００を１つ、または３つの圧力室２１２に対して補正用アクチュエータ３００を１つというように補正用アクチュエータ３００の数を減らしてもよい。この場合、液滴吐出時に隣接するドットを形成する吐出要素１０４のいずれか１つに補正用アクチュエータ３００を設けるようにすることが望ましい。
【００８７】
すなわち、クロストークによる濃度むらが目立つ中濃度から高濃度の描画においては、ざらつき感を低減するため隣接したドットを打たないようにしてインクＳを吐出するため、吐出しない吐出要素１０４に接続された補正用アクチュエータ３００を駆動させることができる。
【００８８】
また、流体クロストークは振動の伝播なので近距離に設けられた圧力室２１２ほど影響を受けやすいため、他の圧力室２１２への影響が大きい、供給流路２１０の長さ方向中央に近い圧力室２１２のみに対応させて設けられていてもよい。たとえば、中央寄りの１/４〜３/４の圧力室２１２にのみ補正用アクチュエータ３００が設けられていてもクロストーク低減に効果が得られる。
【００８９】
この構成とすることで、全部の吐出要素１０４に補正用アクチュエータ３００を設けることなくクロストークを低減でき、かつ低コストで簡易な構成とすることができる。
【００９０】
＜第４実施形態＞
上記第３実施形態のように補正用アクチュエータ３００を一部の吐出要素１０４にのみ設置した構成において、補正用アクチュエータ３００の圧電体３０２を供給流路２１０の内部圧力を測定するセンサとして使用してもよい。圧電体３０２を内部圧力を測定するセンサとして使用するには、圧電体３０２と繋がった配線が駆動回路に繋がっているものを、図示しない電圧検出回路に繋げる。つまり、接続端子２０８と共通電極２２０が繋がっている、図示しない電気基板上のスイッチにより、圧電体駆動回路から圧力検出回路に切替えて検出される電圧から、内部の圧力値に換算して検出する。この圧力値の変化を図示しない制御回路によって演算処理し、その結果により、補正用アクチュエータ３００が接続されていない吐出要素１０４の圧電体２０２を駆動する。
【００９１】
すなわち、発生したクロストークにより供給流路２１０内部に励起される固有振動による圧力を検出し、この圧力を減衰させるように、補正用アクチュエータ３００が接続されていない吐出要素１０４の圧電体２０２を駆動することで、供給流路の内部に生じた固有振動を低減させることができる。この場合、圧電体２０２はノズル２１４から液滴を吐出しない程度の変位で駆動すれば予期しない吐出による画像故障の発生などを防ぐことができる。
【００９２】
＜その他＞
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
【００９３】
例えば上記実施形態ではドラムの表面に用紙Ｐを保持、搬送する構成を例に挙げたが、これに限定せず例えば無端ベルト状の搬送ベルトを用いる構成や、平板状のステージを用いて用紙を搬送する構成に本発明を適用することも可能である。
【００９４】
また、上記実施形態では処理液塗布部１４で用紙Ｐに処理液を塗布し、乾燥させる処理を施したのち用紙Ｐに対してヘッドユニット６６にて液滴吐出を行う構成を例に挙げたが、勿論これに限定せず例えば通常紙（プレーンペーパー）を保持してそのまま搬送し、表面に液滴を直接吐出して画像を形成する通常のインクジェットプリンタに本発明を適用することも可能である。
【００９５】
さらに吐出される液はインクに限定されず、例えばエッチング時の基板パターン形成などに応用してもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１０ 画像形成装置
１２ 給紙搬送部
１４ 処理液塗布部
１６ 画像形成部
１８ インク乾燥部
２０ 画像定着部
６４ インクジェットラインヘッド
６６ ヘッドユニット
１００ ヘッドプレート
１０４ 吐出要素
２００ 振動板
２０２ 圧電体
２０４ 駆動配線
２０６ 個別電極
２０８ 接続端子
２１０ 供給流路
２１２ 圧力室
２１４ ノズル
３００ 補正用アクチュエータ
Ｐ 用紙
Ｓ インク
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、圧力室に圧力を発生させて液を加圧し、吐出口より液滴として吐出させる構成において、各圧力室に液を供給する液流路に圧力が逆流し、他の圧力室における吐出性能に影響を与える所謂クロストークの問題が存在した。
【０００３】
これに対して例えばインクジェット記録装置においては、吐出用に圧力を発生させる圧電部材とは別個に、クロストーク低減のための圧電部材を独立して設けた構成が提案されている。
【０００４】
例として、インクを吐出させるために各圧力室に発生させた圧力が、共通液室を通じて他の圧力室に伝わり吐出体積変動を生じさせるクロストーク問題に対して、共通液室にメニスカス（液面）の制御を行う補正用圧電部材を取り付け、クロストークを低減するインクジェットプリンタの構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、吐出を行う第１のアクチュエータによるクロストークを打消すために、共通液室部に第２のアクチュエータを設け、特に個々の圧力室それぞれに対応した第２のアクチュエータを設けたインクジェットプリンタの構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１１９２６０号公報
【特許文献２】特開２００４−１０６２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし上記特許文献１に記載の方法は補正用圧電部材に専用の駆動回路、配線を必要とするものであるため、構造が複雑であり歩留まり低下やコスト増大の虞がある。また、同時に駆動させる圧力室の数によってクロストークの量が異なるため、同時に駆動させる圧力室の数をカウンタで計数し、これに比例した変位を補正用圧電部材に加えることが必要となり、更に複雑な制御を必要とする。
【０００８】
加えて補正用圧電部材のために専用の駆動回路、配線を設ける必要上、吐出用圧電部材の高密度な実装を妨げる虞があり、ノズル配置密度を高める上で望ましくない。
【０００９】
さらに上記特許文献２に記載の構成もまた、第２のアクチュエータを駆動するために専用の駆動回路、配線が必要であり、構造の複雑化、コスト増大を免れ得ない。またノズル配置の高密度化を妨げる虞がある点は特許文献１と同様である。
【００１０】
本発明は上記事実を考慮し、専用の駆動回路および駆動配線を必要としないクロストーク補正用圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、液が供給される液供給流路と、前記液供給流路に連通し液を加圧する複数の圧力室と、前記圧力室に連通し液滴を吐出するノズルと、前記圧力室ごとに設けられ、前記圧力室を加圧する第１の圧力発生手段と、前記液供給流路の１つの面の壁を構成する部材の液が流れる供給路側の面の裏面に前記第１の圧力発生手段ごとに設けられ、前記第１の圧力発生手段にそれぞれ電気信号を伝達する駆動配線と、前記液供給流路の天井面において前記駆動配線上に設けられ、前記第１の圧力発生手段とは逆位相に前記液供給流路の前記１つの面を変位させる第２の圧力発生手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記の発明によれば、第１の圧力発生手段が圧力室に加えた圧力を、液供給流路の内部でこれと逆位相の圧力を発生させることにより打ち消してクロストークを改善する一方、逆位相の圧力を発生させる第２の圧力発生手段を、第１の圧力発生手段を駆動する駆動配線に設けたことで専用の回路・配線を不要とした単純な構成とすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は圧電体であることを特徴とする。
【００１４】
上記の発明によれば、圧電体を圧力発生手段とすることで、製造工程の単純化、製造コスト低減を図ることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記液供給流路の前記１つの面において前記駆動配線の一部が圧電体に接触し前記第２の圧力発生手段を形成したことを特徴とする。
【００１６】
上記の発明によれば、液供給流路の壁面に設けられた駆動配線の一部に接触する圧電体を設け、第２の圧力発生手段とすることで、単純な構成とすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の構成において、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段の一方は前記駆動配線とベタ電極で接続され、他方は変位する範囲を閉曲線で囲ったドーナツ状電極で接続されたことを特徴とする。
【００１８】
上記の発明によれば、電極の形状のみで第１の圧力発生手段と第２の圧力発生手段の駆動方向を互いに逆に設定できるため、製造工程等の単純化を図ることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は両者ともベタ電極か、または変位する範囲を閉曲線で囲ったドーナツ状電極で前記駆動配線に接続され、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は互いに分極方向が逆であることを特徴とする。
【００２０】
上記の発明によれば、第１の圧力発生手段と第２の圧力発生手段が同じ形状の電極でも両者の駆動方向を互いに逆に設定できるため、実装密度の限界を高めることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の構成において、前記第１の圧力発生手段により前記液供給流路へ押し出される液量が多くなれば、前記第２の圧力発生手段による変位量を増大させる制御手段が設けられたことを特徴とする。
【００２２】
上記の発明によれば、制御手段によりクロストーク量に応じた補正を行うことで、補正の不足や補正過多による弊害の発生を防ぐことができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の構成において、前記駆動配線に前記第２の圧力発生手段が設けられる割合は、前記液供給流路の長手方向中央に近い箇所で、前記液供給流路の長手方向端部に近い箇所よりも高いことを特徴とする。
【００２４】
上記の発明によれば、クロストークの影響を最も受けやすい、近接する圧力室の数が多い長手方向中央部近傍において、端部よりも多くの第２の圧力発生手段を設けたことで効率よくクロストークの影響を抑えることができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の構成において、前記第２の圧力発生手段を振動検知器として動作させることにより前記液供給流路内の液における固有振動を検知し、前記第２の圧力発生手段が設けられていない前記駆動配線に接続された前記第１の圧力発生手段が前記固有振動を打ち消す方向に変位することを特徴とする。
【００２６】
上記の発明によれば、クロストークにより発生する液供給路内の固有振動を、第２の圧力発生手段をセンサとして検出し、この固有振動を打ち消すタイミングで他の第１の圧力発生手段を駆動することで、効率よくクロストークの影響を抑えることができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の構成において、前記駆動配線ごとに前記第２の圧力発生手段が設けられたことを特徴とする。
【００２８】
上記の発明によれば、駆動された第１の圧力発生手段ごとに発生するクロストークを、その都度それぞれに第２の圧力発生手段で打ち消すので、より強力にクロストークの影響を抑えることができる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明は、請求項２〜請求項９の何れか１項に記載の構成において、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は一枚の圧電体を分離して形成されたことを特徴とする
上記の発明によれば、一枚の圧電体を分割して第１の圧力発生手段と第２の圧力発生手段とすることで、製造工程の単純化、製造コスト低減を図ることができる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項１０の何れか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。
【００３１】
上記の発明によれば、専用の駆動回路および駆動配線を必要としないクロストーク補正用圧力発生手段を備えた画像形成装置とすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は上記構成としたので、専用の駆動回路および駆動配線を必要としないクロストーク補正用圧力発生手段を備えた液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要部を示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェットラインヘッドに用いられるヘッドプレートの構造を拡大して示す側面図である。
【図３】図２に示す吐出用圧電体の構造を拡大して示す図である。
【図４】図２に示す補正用圧電体の構造を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態の一例について説明する。
【００３５】
＜全体構成＞
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１０には、記録媒体としての用紙Ｐの搬送方向上流側に、用紙Ｐを給紙搬送する給紙搬送部１２が設けられている。この給紙搬送部１２の搬送方向下流側には、用紙Ｐの搬送方向に沿って、用紙Ｐの記録面に処理液を塗布する処理液塗布部１４、用紙Ｐの記録面に画像を形成する画像形成部１６、乾燥した画像を用紙Ｐに定着させる画像定着部２０、画像が定着した用紙Ｐを排出する排出部２１が順次設けられている。以下、各処理部について説明する。
【００３６】
＜給紙搬送部＞
給紙搬送部１２には、用紙Ｐが積載される積載部２２が設けられており、積載部２２の用紙搬送方向下流側には、積載部２２に積載された用紙Ｐを一枚ずつ給紙する給紙部２４が設けられている。給紙部２４によって給紙された用紙Ｐは、複数のローラ対２６で構成された搬送部２８を経て、処理液塗布部１４へ搬送される。
【００３７】
＜処理液塗布部＞
処理液塗布部１４では、処理液塗布ドラム３０が回転可能に配設されている。この処理液塗布ドラム３０には、用紙Ｐの先端部を挟持して用紙Ｐを保持する保持部材３２が設けられており、保持部材３２を介して、処理液塗布ドラム３０の表面に用紙Ｐを保持した状態で、処理液塗布ドラム３０の回転によって用紙Ｐを下流側へ搬送する。
【００３８】
なお、後述する中間搬送ドラム３４、画像形成ドラム３６及び画像定着ドラム４０についても、処理液塗布ドラム３０と同様に保持部材３２が設けられている。そして、この保持部材３２によって、上流側のドラムから下流側のドラムへの用紙Ｐの受け渡しが行われる。
【００３９】
処理液塗布ドラム３０の上部には、処理液塗布ドラム３０の周方向に沿って、処理液塗布装置４２及び処理液乾燥装置４４が配設されており、処理液塗布装置４２によって、用紙Ｐの記録面に処理液が塗布され、処理液乾燥装置４４によって、処理液が乾燥される。
【００４０】
ここで、処理液はインクと反応して色材（顔料）を凝集し、色材（顔料）と溶媒を分離促進する効果を有している。処理液塗布装置４２には、処理液が貯留された貯留部４６が設けられており、グラビアローラ４８の一部が処理液に浸されている。
【００４１】
このグラビアローラ４８にはゴムローラ５０が圧接して配置されており、ゴムローラ５０が用紙Ｐの記録面（表面）側に接触して処理液が塗布される。また、グラビアローラ４８にはスキージ（図示せず）が接触しており、用紙Ｐの記録面に塗布する処理液塗布量を制御する。処理液乾燥装置４４には、熱風ノズル５４及びヒーター５６が処理液塗布ドラム３０の表面に近接して配設されている。処理液塗布部１４で記録面に処理液が塗布、乾燥された用紙Ｐは、処理液塗布部１４と画像形成部１６の間に設けられた中間搬送部５８へ搬送される。
【００４２】
＜中間搬送部＞
中間搬送部５８には、中間搬送ドラム３４が回転可能に設けられており、中間搬送ドラム３４に設けられた保持部材３２を介して、中間搬送ドラム３４の表面に用紙Ｐの先端を保持し、中間搬送ドラム３４の回転によって用紙Ｐを下流側へ搬送する。
【００４３】
＜画像形成部＞
画像形成部１６には、画像形成ドラム３６が回転可能に設けられており、画像形成ドラム３６に設けられた保持部材３２を介して、画像形成ドラム３６の表面に用紙Ｐを保持し、画像形成ドラム３６の回転によって用紙Ｐを下流側へ搬送する。
【００４４】
画像形成ドラム３６の上部には、画像形成ドラム３６の外周面に近接して、シングルパス方式のインクジェットラインヘッド６４で構成されたヘッドユニット６６が配設されている。このヘッドユニット６６では、例えば基本色であるＹＭＣＫのインクジェットラインヘッド６４が画像形成ドラム３６の周方向に沿って配列され、用紙Ｐ上に各色の液滴で画像を形成する。
【００４５】
インクジェットラインヘッド６４は、画像形成ドラム３６に配置された回転速度を検出するエンコーダ（図示せず）に同期して液滴吐出を行うことで、高精度に着弾位置を決定すると共に、画像形成ドラム３６の振れ、回転軸６８の精度、ドラム表面速度に依存せず、液滴吐出ムラを低減することが可能となる。
【００４６】
なお、ヘッドユニット６６は画像形成ドラム３６の上部から退避可能とされており、インクジェットラインヘッド６４のノズル面清掃や増粘インク排出などのメンテナンス動作は、このヘッドユニット６６を画像形成ドラム３６の上部から退避させることで実施される構成とされていてもよい。
【００４７】
記録面に画像が形成された用紙Ｐは、画像形成ドラム３６の回転によって、画像形成部１６とインク乾燥部１８の間に設けられた中間搬送部７０へ搬送されるが、中間搬送部７０については、中間搬送部５８と構成が略同一であるため説明を省略する。
【００４８】
＜インク乾燥部＞
インク乾燥部１８には、乾燥ドラム３８が回転可能に設けられており、乾燥ドラム３８の上部には、インク乾燥部１８の表面に近接して、熱風ノズル７２及びＩＲヒーター７４が複数配設されている。
【００４９】
ここでは、一例として、上流側と下流側に熱風ノズル７２が配置されるようにして、熱風ノズル７２と平行配列された一対のＩＲヒーター７４を交互に配置している。これ以外にも、上流側にＩＲヒーター７４を多く配置して上流側で熱エネルギーを多く照射し水分の温度を上昇させ、下流側に熱風ノズル７２を多く配置して飽和水蒸気を吹き飛ばすようにしても良い。
【００５０】
ここで、熱風ノズル７２は、熱風の吹きつけ角度を用紙の後端側に傾けて配置するようにしている。これにより、熱風ノズル７２による熱風の流れを一方向に集めることができ、また、乾燥ドラム３８側へ用紙を押し付け、該乾燥ドラム３８の表面に用紙を保持させた状態を維持することができる。
【００５１】
これらの熱風ノズル７２及びＩＲヒーター７４による温風によって、用紙の画像形成部では、色材凝集作用により分離された溶媒が乾燥され、薄膜の画像層が形成される。
【００５２】
温風は用紙の搬送速度によっても異なるが、通常は５０℃〜７０℃に設定され、ＩＲヒーター７４の温度を２００℃〜６００℃に設定する事で、インク表面温度が５０℃〜６０℃になるよう設定されている。蒸発した溶媒はエアーと共に画像形成装置１０の外部へ排出されるが、エアーは回収される。このエアーは、冷却器／ラジエータ等で冷却して液体として回収しても良い。
【００５３】
記録面の画像が乾燥した用紙は、乾燥ドラム３８の回転によって、インク乾燥部１８と画像定着部２０の間に設けられた中間搬送部７６へ搬送されるが、中間搬送部７６については、中間搬送部５８と構成が略同一であるため説明を省略する。
【００５４】
＜画像定着部＞
画像定着部２０には、画像定着ドラム４０が回転可能に設けられており、画像定着部２０では、用紙Ｐ上に形成された薄層の画像層内のラテックス粒子が加熱／加圧されて溶融し、用紙Ｐ上に固着定着する機能を有する。
【００５５】
画像定着ドラム４０の上部には、画像定着ドラム４０の表面に近接して、加熱ローラ７８が配設されている。この加熱ローラ７８は熱伝導率の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプが組み込まれており、加熱ローラ７８によって、ラテックスのＴｇ温度以上の熱エネルギーが付与される。これにより、ラテックス粒子を溶融し、用紙Ｐ上の凹凸に押し込み定着を行うと共に画像表面の凹凸を平滑化し光沢性を得ることを可能とする。
【００５６】
加熱ローラ７８の下流側には、定着ローラ８０が設けられている、この定着ローラ８０は画像定着ドラム４０の表面に圧接した状態で配置され、画像定着ドラム４０との間でニップ力を得るようにしている。このため、定着ローラ８０又は画像定着ドラム４０のうち、少なくとも一方は表面に弾性層を持ち、用紙Ｐに対して均一なニップ幅を持つ構成とする。
【００５７】
以上の工程を経たのち、記録面の画像が定着した用紙Ｐは画像定着ドラム４０の回転によって、画像定着部２０の下流側に設けられた排出部２１側へ搬送される。
【００５８】
なお本実施形態では画像定着部２０について説明したが、乾燥ドラム３８で記録面に形成された画像を乾燥・定着させる構成とされていてもよく、画像定着部２０は必ずしも必須ではない。
【００５９】
＜液滴吐出ヘッドの構造＞
本発明の実施形態に係るインクジェットラインヘッドは図２、図３に示す液滴吐出ヘッドを備えている。
【００６０】
図２にはインクジェットラインヘッド６４の動作原理が示され、また図３にはインクジェットラインヘッド６４の構造例が示されている。
【００６１】
図２（Ｂ）に示すように、ヘッドプレート１００には複数の供給流路２１０が用紙Ｐの搬送方向に配列され、それぞれ図示しないインクタンクよりインクＳが供給される。インクＳは図示しないフィルタで濾過され、液循環口２１６より供給流路２１０へ供給される。供給流路２１０には、１ドットのインク滴を吐出する複数の吐出要素１０４が設けられ、供給流路２１０より供給されたインクＳをインク滴として吐出する。
【００６２】
図２（Ａ）に示すように、ヘッドプレート１００に複数設けられた吐出要素１０４は供給流路２１０よりインクＳが供給される圧力室２１２、圧力室２１２で加圧されたインクＳを液滴として吐出するノズル２１４、圧力室２１２を加圧してインクＳを押圧する振動板２００、振動板２００を駆動する圧電体２０２、個々の圧電体に電気信号を印加する駆動配線２０４、ノズル２１４ごとに設けられ駆動配線より電圧を印加される個別電極２０６、駆動配線２０４をヘッドプレート１００の外部と電気的に接続する接続端子２０８（図示せず）、振動板２００と圧電体２０２の間に設けられ接地（０Ｖ）された共通電極２２０（図示せず）、共通電極と駆動配線２０４の間に設けられ両者を電気的に絶縁する絶縁層２２２（図示せず）などが設けられている。接続端子２０８と共通電極２２０は図示しない電気基板上の圧電体駆動回路に接続されており、個々の吐出要素１０４を個別に駆動することが出来る。
【００６３】
また、駆動する際に吐出要素１０４の圧電体２０２に印加される駆動波形は、例えば圧力室内のインクが共振するパルス幅の方形波である。インクの共振周波数ｆ（Ｈｚ）に対して、パルス幅は１／（２×ｆ）（秒）にすると効率よくインクを吐出する事が出来る。
【００６４】
さらに、方形波の電圧は、使用するインクジェットヘッドの設計、圧電体の変位特性やインクの粘度によって大きく変わるが、本願の例では、１４（Ｖ）程度の振幅で、吐出インク滴速度が９（ｍ／秒）程度になり、適切である。このパルスを複数印加すれば、複数の滴を吐出する事が出来る。
【００６５】
また図２（Ｃ）に示すように、吐出要素１０４に対応して、駆動配線２０４上には補正用アクチュエータ３００が設けられている。補正用アクチュエータ３００はすべての吐出要素１０４に通電する駆動配線２０４に設けられていても、あるいは供給流路２１０の長手方向中央付近に重点的に設けられ、両端部近傍には設けないかまたは数を少なくするなどの配置とされていてもよい。
【００６６】
補正用アクチュエータ３００は例えば図２（Ｃ）に示すように、接続端子２０８から吐出要素１０４に至る駆動配線２０４が供給流路２１０の壁面外側に接する箇所において形成される。補正用アクチュエータ３００は圧電体３０２上にドーナツ状の個別電極３０４が設けられ、変位部３０６を形成している。
【００６７】
個別電極３０４は駆動配線２０４上に設けられており、補正用アクチュエータ３００が設けられた駆動配線２０４に接続される吐出要素１０４が図示しない制御手段により駆動電圧を印加されれば、同時に補正用アクチュエータ３００にも駆動電圧が印加され、吐出要素１０４と同時に補正用アクチュエータ３００もまた駆動される。
【００６８】
吐出要素１０４と補正用アクチュエータ３００の詳細な構造を図３、図４に示す。図３には、本発明の第１実施形態に係る吐出要素の構造が示されている。
【００６９】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、共通電極２２０を挟んで圧電体２０２上に形成された個別電極２０６に電圧が印加されると、図３（Ｃ）に示されるように圧電体２０２は矢印２０３のように、個別電極２０６と接している中心付近箇所は収縮しようとする。同時に個別電極２０６と接していない圧電体２０２の周縁部は膨張しようとする結果、圧電体２０２は矢印２０１のように圧力室２１２を加圧する方向に変位する。
【００７０】
これに対して図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように補正用アクチュエータ３００は圧電体３０２上に設けられたドーナツ状の個別電極３０４で変位部３０６を囲う構成とされており、個別電極３０４に電圧が印加されると図４（Ｃ）に示すように個別電極３０４と接している圧電体３０２の周縁部は収縮しようとし、且つ個別電極３０４と接していない中心付近箇所は矢印３０３のように膨張しようとする結果、圧電体３０２は矢印３０１のように供給流路２１０を減圧する方向に変位する。
【００７１】
圧電体２０２、３０２はヘッドプレート１００と略同じ大きさの１枚の圧電体の両面に電極層を形成してから振動板２００に接着によって貼り付けられ、圧電体２０２、３０２及び個別電極２０６、３０４をエッチングによって必要な部分のみ残し形成される。その後、絶縁層２２２を形成し、個別電極２０６と補正用アクチュエータ３００とを結ぶ駆動配線２０４と接続端子２０８をメッキやスパッタなどによって形成する。この絶縁層２２２部分には圧電体２０２が残っていてもよいが、圧電体２０２があまり薄い状態であると絶縁破壊を起こす虞があるので絶縁層２２２を設けることが望ましい。
【００７２】
＜第１実施形態の効果＞
以下、本発明の第１実施形態に係るインクジェットラインヘッドの動作について説明する。
【００７３】
図２（Ａ）に示すような個々の吐出要素１０４の駆動配線２０４に電気信号を印加すると圧電体２０２が変位し、加圧された圧力室２１２からノズル２１４を通過してインクＳが液滴として吐出される。
【００７４】
この吐出圧力は、ノズル２１４からインクＳを吐出するだけでなく、インクＳを供給するための絞り部２１３に対してもインクＳを押し出す流れと圧力を発生させる。
この絞り部２１３に向かう流れと圧力は、インクＳの供給流路２１０を通じて複数連通された各圧力室２１２に伝達され、他の圧力室２１２におけるインクＳの吐出力に影響を与え、吐出されるインク滴の速度や体積の変動を生じる（流体クロストーク）。
【００７５】
本実施形態では、吐出用のアクチュエータである吐出要素１０４、あるいは補正用アクチュエータ３００の、個別電極２０６または個別電極３０４の形状を工夫することで、これらを同じ駆動配線２０４に接続して駆動した際にも、両者が互いに逆方向に変位する構成とした。
【００７６】
これによって、同じ駆動配線２０４上で同じ駆動信号を印加していながら、吐出要素１０４と補正用アクチュエータ３００とは逆方向に変位し、流体クロストークを低減することができる。
【００７７】
すなわち、このような電極形状とすることによって吐出用の圧電体２０２と補正用の圧電体３０２とは同じ駆動電圧を掛けていながら互いに逆方向に変位し、それぞれの変位体積量を適切に設定すれば、吐出要素１０４で発生した供給流路２１０に対する正圧を、補正用アクチュエータ３００で生じる負圧で打ち消すことができ、流体クロストークを効果的に低減することができる。
【００７８】
かつ、補正用アクチュエータ３００は吐出要素１０４の駆動配線２０４の途中に設けられているため、専用の配線を必要とせず、加えて吐出要素１０４を駆動すれば同時に同じ駆動配線２０４上の補正用アクチュエータ３００もまた駆動されるので、専用の制御手段を必要としない構成とすることができる。
【００７９】
吐出要素１０４の変位体積量は必要な吐出性能を得られるように決定される。この条件で吐出を行った際、絞り部２１３から供給流路２１０に押し出されるインクＳの量はシミュレーションによって容易に求められるが、補正用アクチュエータ３００の変位体積は供給流路２１０に押し出されるインクＳの量と略等しくすれば良い。
【００８０】
本実施形態では吐出要素１０４、補正用アクチュエータ３００ともにそれぞれ独立した圧電体を使用しているが、これに限定せず一続きになった圧電体でもよく、さらに１つのヘッドプレート１００の各圧電体がすべて一続き（一体）であってもよい。また、本実施形態では、補正用アクチュエータ３００にドーナツ状の個別電極３０４を用いているが、これと逆に吐出要素１０４の個別電極２０６がドーナツ状、補正用の個別電極３０４が中央部に穴のない所謂ベタ電極とされていてもよい。
＜第２実施形態＞
第１実施形態においては、吐出要素１０４の個別電極２０６と、補正用アクチュエータ３００の個別電極３０４の形状は、一方をベタ電極、他方をドーナツ状電極とすることで、同一の駆動信号に対して一方を供給流路２１０に対して正圧、他方で負圧を発生させている。
【００８１】
本実施形態では個別電極２０６と個別電極３０６の形状を両者ともベタ電極、あるいは両者ともドーナツ状電極とし、両者の圧電体を互いに逆方向に分極させた構成とされている。
【００８２】
すなわち、吐出要素１０４と、補正用アクチュエータ３００の圧電体を逆方向に分極させることによって、同一の駆動信号を印加された場合には互いに逆方向に変位し、一方では供給流路２１０に対して正圧、他方は負圧を発生させる構成とすることができる。
【００８３】
このとき、逆方向に分極した一方の圧電体は他方よりも変位量が小さくなるため、補正用アクチュエータ３００の圧電体３０２とすることが望ましい。あるいは第１実施形態よりもアクチュエータ面積を大きくする構成とされていてもよい。
【００８４】
また、逆方向に分極するのではなく、同じ方向に分極した圧電体を、圧電体２０２と圧電体３０２とを互いに逆向きになるように、１方を裏返しに取り付けても良い。この構成では、両方の圧電体とも、同等の変位が得られる。
【００８５】
さらに個別電極をすべてベタ電極とする構成であれば、電極の面積を小さくすることができるため電極精度を得やすく、また実装密度を高めることができる。
【００８６】
＜第３実施形態＞
上記第１実施形態のように補正用アクチュエータ３００は各圧力室２１２に対して一対一に対応して設けてもよいが、２つの圧力室２１２つに対して補正用アクチュエータ３００を１つ、または３つの圧力室２１２に対して補正用アクチュエータ３００を１つというように補正用アクチュエータ３００の数を減らしてもよい。この場合、液滴吐出時に隣接するドットを形成する吐出要素１０４のいずれか１つに補正用アクチュエータ３００を設けるようにすることが望ましい。
【００８７】
すなわち、クロストークによる濃度むらが目立つ中濃度から高濃度の描画においては、ざらつき感を低減するため隣接したドットを打たないようにしてインクＳを吐出するため、吐出しない吐出要素１０４に接続された補正用アクチュエータ３００を駆動させることができる。
【００８８】
また、流体クロストークは振動の伝播なので近距離に設けられた圧力室２１２ほど影響を受けやすいため、他の圧力室２１２への影響が大きい、供給流路２１０の長さ方向中央に近い圧力室２１２のみに対応させて設けられていてもよい。たとえば、中央寄りの１/４〜３/４の圧力室２１２にのみ補正用アクチュエータ３００が設けられていてもクロストーク低減に効果が得られる。
【００８９】
この構成とすることで、全部の吐出要素１０４に補正用アクチュエータ３００を設けることなくクロストークを低減でき、かつ低コストで簡易な構成とすることができる。
【００９０】
＜第４実施形態＞
上記第３実施形態のように補正用アクチュエータ３００を一部の吐出要素１０４にのみ設置した構成において、補正用アクチュエータ３００の圧電体３０２を供給流路２１０の内部圧力を測定するセンサとして使用してもよい。圧電体３０２を内部圧力を測定するセンサとして使用するには、圧電体３０２と繋がった配線が駆動回路に繋がっているものを、図示しない電圧検出回路に繋げる。つまり、接続端子２０８と共通電極２２０が繋がっている、図示しない電気基板上のスイッチにより、圧電体駆動回路から圧力検出回路に切替えて検出される電圧から、内部の圧力値に換算して検出する。この圧力値の変化を図示しない制御回路によって演算処理し、その結果により、補正用アクチュエータ３００が接続されていない吐出要素１０４の圧電体２０２を駆動する。
【００９１】
すなわち、発生したクロストークにより供給流路２１０内部に励起される固有振動による圧力を検出し、この圧力を減衰させるように、補正用アクチュエータ３００が接続されていない吐出要素１０４の圧電体２０２を駆動することで、供給流路の内部に生じた固有振動を低減させることができる。この場合、圧電体２０２はノズル２１４から液滴を吐出しない程度の変位で駆動すれば予期しない吐出による画像故障の発生などを防ぐことができる。
【００９２】
＜その他＞
以上、本発明の実施例について記述したが、本発明は上記の実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。
【００９３】
例えば上記実施形態ではドラムの表面に用紙Ｐを保持、搬送する構成を例に挙げたが、これに限定せず例えば無端ベルト状の搬送ベルトを用いる構成や、平板状のステージを用いて用紙を搬送する構成に本発明を適用することも可能である。
【００９４】
また、上記実施形態では処理液塗布部１４で用紙Ｐに処理液を塗布し、乾燥させる処理を施したのち用紙Ｐに対してヘッドユニット６６にて液滴吐出を行う構成を例に挙げたが、勿論これに限定せず例えば通常紙（プレーンペーパー）を保持してそのまま搬送し、表面に液滴を直接吐出して画像を形成する通常のインクジェットプリンタに本発明を適用することも可能である。
【００９５】
さらに吐出される液はインクに限定されず、例えばエッチング時の基板パターン形成などに応用してもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１０ 画像形成装置
１２ 給紙搬送部
１４ 処理液塗布部
１６ 画像形成部
１８ インク乾燥部
２０ 画像定着部
６４ インクジェットラインヘッド
６６ ヘッドユニット
１００ ヘッドプレート
１０４ 吐出要素
２００ 振動板
２０２ 圧電体
２０４ 駆動配線
２０６ 個別電極
２０８ 接続端子
２１０ 供給流路
２１２ 圧力室
２１４ ノズル
３００ 補正用アクチュエータ
Ｐ 用紙
Ｓ インク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液が供給される液供給流路と、
前記液供給流路に連通し液を加圧する複数の圧力室と、
前記圧力室に連通し液滴を吐出するノズルと、
前記圧力室ごとに設けられ、前記圧力室を加圧する第１の圧力発生手段と、
前記液供給流路の１つの面の壁を構成する部材の液が流れる供給路側の面の裏面に前記第１の圧力発生手段ごとに設けられ、前記第１の圧力発生手段にそれぞれ電気信号を伝達する駆動配線と、
前記液供給流路の天井面において前記駆動配線上に設けられ、前記第１の圧力発生手段とは逆位相に前記液供給流路の前記１つの面を変位させる第２の圧力発生手段と、
を備えた液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は圧電体である請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記液供給流路の前記１つの面において前記駆動配線の一部が圧電体に接触し前記第２の圧力発生手段を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段の一方は前記駆動配線とベタ電極で接続され、他方は変位する範囲を閉曲線で囲ったドーナツ状電極で接続されたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は両者ともベタ電極か、または変位する範囲を閉曲線で囲ったドーナツ状電極で前記駆動配線に接続され、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は互いに分極方向が逆であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第１の圧力発生手段により前記液供給流路へ押し出される液量が多くなれば、前記第２の圧力発生手段による変位量を増大させる制御手段が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記駆動配線に前記第２の圧力発生手段が設けられる割合は、前記液供給流路の長手方向中央に近い箇所で、前記液供給流路の長手方向端部に近い箇所よりも高いことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第２の圧力発生手段を振動検知器として動作させることにより前記液供給流路内の液における固有振動を検知し、前記第２の圧力発生手段が設けられていない前記駆動配線に接続された前記第１の圧力発生手段が前記固有振動を打ち消す方向に変位することを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記駆動配線ごとに前記第２の圧力発生手段が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は一枚の圧電体を分離して形成されたことを特徴とする請求項２〜請求項９の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置。
【請求項１】
液が供給される液供給流路と、
前記液供給流路に連通し液を加圧する複数の圧力室と、
前記圧力室に連通し液滴を吐出するノズルと、
前記圧力室ごとに設けられ、前記圧力室を加圧する第１の圧力発生手段と、
前記液供給流路の１つの面の壁を構成する部材の液が流れる供給路側の面の裏面に前記第１の圧力発生手段ごとに設けられ、前記第１の圧力発生手段にそれぞれ電気信号を伝達する駆動配線と、
前記液供給流路の天井面において前記駆動配線上に設けられ、前記第１の圧力発生手段とは逆位相に前記液供給流路の前記１つの面を変位させる第２の圧力発生手段と、
を備えた液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は圧電体である請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記液供給流路の前記１つの面において前記駆動配線の一部が圧電体に接触し前記第２の圧力発生手段を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段の一方は前記駆動配線とベタ電極で接続され、他方は変位する範囲を閉曲線で囲ったドーナツ状電極で接続されたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は両者ともベタ電極か、または変位する範囲を閉曲線で囲ったドーナツ状電極で前記駆動配線に接続され、前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は互いに分極方向が逆であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記第１の圧力発生手段により前記液供給流路へ押し出される液量が多くなれば、前記第２の圧力発生手段による変位量を増大させる制御手段が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記駆動配線に前記第２の圧力発生手段が設けられる割合は、前記液供給流路の長手方向中央に近い箇所で、前記液供給流路の長手方向端部に近い箇所よりも高いことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記第２の圧力発生手段を振動検知器として動作させることにより前記液供給流路内の液における固有振動を検知し、前記第２の圧力発生手段が設けられていない前記駆動配線に接続された前記第１の圧力発生手段が前記固有振動を打ち消す方向に変位することを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記駆動配線ごとに前記第２の圧力発生手段が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記第１の圧力発生手段と前記第２の圧力発生手段は一枚の圧電体を分離して形成されたことを特徴とする請求項２〜請求項９の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２２８１８６（Ｐ２０１０−２２８１８６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７６３２９（Ｐ２００９−７６３２９）
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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