JP2006305912A - ミスト噴射装置及び方法並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電したミストクラスタを集束させ、着弾時のドット径の拡大を抑制することができるミスト噴射装置及び方法並びにこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】帯電ミスト（４２）を吐出するための吐出口（１２）と背面電極（３４）との間に、ミストクラスタの集束効果を有する不均一電界を発生させ、この電界の作用によって帯電ミストを集束しつつ加速して被吐出媒体（３２）に付着させる。吐出口（１２）の外側に逆テーパ形状などの凹部（２５）による電極面を形成する態様や、吐出口（１２）の外側に電極をパターニングし、各電極に異なる電圧を印加する態様によってミスト集束効果のある電界を発生させる。
【選択図】 図３

Description

本発明はミスト噴射装置及び方法並びに画像形成装置に係り、特に超音波を用いて液体をミスト化して噴射する装置及び方法、並びにミスト噴射されたインク微粒子の集合体（インクミスト）によって画像記録を行う画像形成装置に関する。

従来、超音波振動を利用してインクミスト（微小インク粒子）流を発生させ、このインクミストを群（クラスタ）で記録媒体上に付着させることによって画像記録を行うインクミスト方式の画像記録装置（インクミストプリンタ）が提案されている（特許文献１〜４参照）。また、集束超音波とノズルを用いたプリントヘッドの構成についての提案もなされている（非特許文献１，２）。
特開昭６２−８５９４８号公報 特開昭６２−１１１７５７号公報 特開平２−１３４２５０号公報 特開平５−５７８９１号公報 『集束超音波とノズルを用いたプリントヘッドのインク滴吐出に関する検討』（亀山俊平他，日本音響学会誌，vol 60 ,No.2，（2004）,p53 -60）

ミストは微液滴の集合体（クラスタ）であるため、空気抵抗の影響による着弾時間の遅延と空気外乱によるばらつきが著しい。そこで、ミストクラスタを構成する微液滴を帯電させて電界により加速する手段が用いられているが（特許文献１，２等）、その際、帯電した微液滴間でクーロン反発力が生じてミストクラスタが膨張するため、着弾時のドット径が拡大することは原理的に避けられない。また、ミストは空気外乱の影響を受けやすいこともあって、ターゲット付近での空気流によるクラスタの横広がり（扁平化）が無視できない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ミストクラスタを集束させ、ドット径の拡大を抑制することができるミスト噴射装置及び方法並びにこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に係るミスト噴射装置は、液が充填される液室と、前記液室に充填された液を吐出するための吐出口と、前記液に接触して前記液を帯電させる第１の電極部と、前記液室内の液に振動エネルギーを与えることで前記液を液滴化し、帯電ミストを発生させる振動発生手段と、前記吐出口を含む吐出面に対向して配置され、前記吐出口から吐出された前記帯電ミストを付着させる被吐出媒体を保持する背面電極と、前記吐出口の縁端部から径方向の外側に設けられ、前記吐出口から吐出された前記帯電ミストを前記被吐出媒体に向けて集束しつつ加速する電界を前記背面電極との間に発生させる第２の電極部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、第１の電極部が液に接した状態で当該第１の電極部に電圧を印加すると液が帯電し、振動発生手段の駆動によって吐出口から帯電ミストが放出される。吐出口より放出された帯電ミストは、背面電極と第２の電極部との間の空間に形成される電界の静電力によって集束されながら加速され、被吐出媒体に着弾する。これにより、着弾時のドット径の拡大を抑制することができる。

帯電ミストを集束させるために必要な空間電位の分布は、背面電極及び第２の電極部の電極形状やパターニング並びに各電極の電位などを定めることによって実現される。帯電した微液滴間のクーロン反発力に打ち勝ってミストクラスタを集束させるには、電気力線が一様に平行な均一電界（電場）では不十分であるため、少なくとも集束目標位置付近の空間電位に比べてその外側の空間電位が高くなる（集束目標位置付近の空間電位が低くなる）ような不均一電界を形成する。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のミスト噴射装置の一態様に係り、前記吐出口が形成され、前記第１の電極部として機能する接液面と前記第２の電極部として機能する凹凸面形状とを有するノズルプレートを備えていることを特徴とする。

吐出口が形成されるノズルプレート自体を第１の電極部及び第２の電極部として機能させる電極部材とする構成が可能であり、背面電極に対向するノズルプレートの電極形状を凹凸面形状（非平面形状）とすることによって、不均一電界を形成し、これによってミストクラスタを集束して被吐出媒体に付着させることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２記載のミスト噴射装置の一態様に係り、前記ノズルプレートの吐出面側において前記吐出口の周囲に、該吐出口から液の吐出方向に向かって断面積が次第に増加する逆テーパ形状の凹部が形成されており、前記凹部とその周囲から成る凹凸面形状によって前記第２電極部が構成されることを特徴とする。

吐出口の外側に逆テーパ形状の電極面を形成することによって、不均一電界を形成し、これによってミストクラスタを集束して被吐出媒体に付着させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項２記載のミスト噴射装置の一態様に係り、前記ノズルプレートの吐出面側において前記吐出口の周囲に、該吐出口よりも大きい開口の凹部が形成され、該凹部は前記吐出口の縁端部から径方向の外側に向かって所定距離の範囲で前記吐出方向に垂直な平面部を有しており、当該凹部とその周囲から成る凹凸面形状によって前記第２の電極部が構成されることを特徴とする。

請求項４に示したように、吐出口の縁端部から所定距離だけ離れた位置から集束用の電極部を張り出すような構成も可能である。

請求項５に係る発明は、請求項１記載のミスト噴射装置の一態様に係り、前記吐出口が形成され、前記第１の電極部として機能する接液面を有する第１のノズル電極部材と、前記第１のノズル電極部材の吐出面側において前記吐出口の縁端部から径方向の外側に向かって所定距離を隔てた位置に配置され、前記第２の電極部として機能する第２のノズル電極部材と、前記第１のノズル電極部材に第１の電圧を印加する第１の電圧印加手段と、前記第２のノズル電極部材に前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段と、を備えたことを特徴とする。

第１の電極部と第２の電極部とを別々のノズル電極部材によって構成して、それぞれのノズル電極部材に異なる電圧を印加することにより、不均一電界を形成し、これによってミストクラスタを集束して被吐出媒体に付着させることができる。

この場合、第１のノズル電極部材と第２のノズル電極部材の間に絶縁体層（絶縁部材）を介在させ、両電極間を電気的に絶縁させておくことで、それぞれの電極の機能を確実に分離することができる。

なお、第１の電圧印加手段によって印加される第１の電圧及び第２の電圧印加手段によって印加される第２の電圧の各電圧値に関しては、電極の配置構造（例えば、電極間距離）などの装置条件や望ましいドット径、並びに望ましい着弾時間などの条件から適切な値に設定される。

請求項６に係る発明は、請求項５記載のミスト噴射装置の一態様に係り、前記第２のノズル電極部材として電磁レンズが用いられていることを特徴とする。

電磁レンズを用いることで、より効率的に帯電ミストを集束させることができる。

請求項７に係る発明は、請求項１乃至６の何れか１項記載のミスト噴射装置の一態様に係り、前記振動発生手段は圧電素子で構成されており、該圧電素子を超音波振動させる駆動信号を出力する駆動制御手段を具備していることを特徴とする。

液のミスト化に必要な振動エネルギーを発生させる手段として圧電素子を好適に用いることができる。

請求項８に係る発明は、前記目的を達成するための画像形成装置を提供する。すなわち、請求項８に係る画像形成装置は、請求項１乃至７の何れか１項記載のミスト噴射装置を有し、前記吐出口から吐出した液滴によって被吐出媒体上に画像を形成することを特徴とする。

入力された画像データに基づいて振動発生手段の駆動が制御され、吐出口から帯電ミスト（液滴）が吐出される。吐出された帯電ミストのクラスタは不均一電界の静電力によって集束されつつ加速され、被吐出媒体上に着弾する。こうして被吐出媒体上に付着したミストクラスタによってドットが形成される。画像データに応じて液滴の吐出タイミングや吐出量を制御することにより、被吐出媒体上に所望の画像（ドット配置）を記録することができる。本発明の画像形成装置によれば、高画質かつ高速の画像形成が可能になる。

高解像度の画像出力を実現するためには、液滴を吐出する吐出口と、該吐出口に対応した圧力室及び振動発生手段とを含んで構成される吐出素子（液室ユニット）を複数配列させたミスト吐出ヘッドを用いる態様が好ましい。この場合、ミスト吐出ヘッドの吐出面に帯電用電極、加速用電極、或いは帯電兼加速電極が設けられる。

ミスト吐出ヘッドの構成例として、被吐出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ミスト吐出ヘッドを用いることができる。

この場合、被吐出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被吐出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。

フルライン型のミスト吐出ヘッドは、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ミスト吐出ヘッドを配置する態様もあり得る。

カラー画像を形成する場合は、複数色のインクの色別にフルライン型のヘッドを配置してもよいし、１つの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。

「被吐出媒体」は、吐出口から吐出される液の付着を受ける媒体であり、画像形成装置においては、記録紙等の記録媒体がこれに相当する。すなわち、「被吐出媒体」は、記録媒体、印字媒体、被画像形成媒体、被記録媒体、受像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。

被吐出媒体とミスト吐出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）ヘッドに対して被吐出媒体を搬送する態様、停止した被吐出媒体に対してヘッドを移動させる態様、或いは、ヘッドと被吐出媒体の両方を移動させる態様の何れをも含む。

請求項９に係る発明は、前記目的を達成する方法発明を提供する。すなわち、請求項９に係るミスト噴射方法は、液室に充填された液と接触する第１の電極部に電圧を印加して前記液を帯電させるとともに、前記液に振動エネルギーを与えることで前記液を液滴化して帯電ミストを発生させ、前記帯電ミストの吐出口を含む吐出面に対向して配置された背面電極に保持した被吐出媒体に向けて前記帯電ミストを前記吐出口から吐出し、前記吐出口の縁端部から径方向の外側に設けられた第２の電極部と前記背面電極との間に不均一電界を発生させ、前記不均一電界の静電力によって前記帯電ミストを前記被吐出媒体に向けて集束しつつ加速して、該帯電ミストを前記被吐出媒体に付着させることを特徴とする。

本発明によれば、帯電ミストの吐出口と背面電極との間に、ミストクラスタの集束に適した電界を発生させ、この電界の作用によって帯電ミストを集束しつつ加速して被吐出媒体に付着させる構成にしたので、着弾時のドット径の拡大を抑制することがでる。

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。

〔第１の実施形態〕
図１は本発明の第１の実施形態に係るミスト噴射装置の基本構成を示す断面図である。図示のミスト噴射装置１０において、符号１２はインクミストの吐出口となるノズル、１４はインク室、１６はインク供給口、１８はインク室１４へ供給するインクを収容する共通流路、２０は絶縁性の樹脂フイルム、２２は圧電素子である。同図では、１つのノズル１２に対応したインク室ユニット（１チャンネル分の液滴吐出素子）の断面図を示したが、プリントヘッド（「印字ヘッド」、或いは「記録ヘッド」ともいう）などのミスト吐出ヘッドに適用される場合は、複数のチャンネルが１次元（列状）又は２次元（面状）に配列された構造となる。

ノズル１２が形成されたノズルプレート２４は、金属などの導電材料で構成されており、インク液を帯電させる帯電用電極（第１の電極部に相当）及び帯電ミストを集束しつつ加速する集束兼加速用電極（第２の電極部に相当）として機能する。

ノズル１２は、ノズルプレート２４のインク室１４側の面（図１において下面）からインク吐出方向（図１の上方向）に向かって断面積（内口径）が次第に減少するテーパ形状（先細り形状）を有している。また、ノズルプレート２４のインク吐出側の面（インク室１４と反対側の面、図１において上側の面）には、インク吐出方向に向かって断面積（内口径）が次第に増加する逆テーパ形状の凹部２５がノズル１２（吐出口）の外側周囲に形成されている。

図１のノズルプレート２４において、インクと接するノズル１２の内周面１２Ａとその近傍部分が帯電用電極（第１の電極部）として機能する部分であり、ノズル１２の吐出開口よりも外側に形成された逆テーパ形状の凹部２５の内周面（符号２５Ａ）と該凹部２５の外側周囲（図１中符号２４Ａで示した平坦面領域）とから成る非平面形状（凹凸面形状）の電極面が集束兼加速用電極（第２の電極部）として機能する部分である。

以下、説明の便宜上、この凹部２５内周面を「集束用凹部電極面２５Ａ」という。

集束用凹部電極面２５Ａの逆テーパ角度θは（ただし、θは図示のように片側の斜面への開き角度とする。）、集束加速電界の電気力線がノズル１２内へ引き込まれないようにする観点から６０度以上であること（θ≧６０deg）が好ましい。

また、ノズルプレート２４の集束用凹部電極面２５Ａよりも外側周囲の平坦面領域（符号２４Ａで示した水平面の領域）は、集束用凹部電極面２５Ａとの形状差によってミスト集束に適した電界を形成するために必要な電気力線の生成に寄与する電極部であり、以下、この平坦面領域を「集束用凸部電極面２４Ａ」という。すなわち、本実施形態の場合、集束用凹部電極面２５Ａと集束用凸部電極面２４Ａとを含んだ電極面が「第２の電極部」に相当している。

インク室１４の内周面は放物面形状を成し、当該放物面１４Ａの焦点位置Ｆにノズル１２のインク室１４側開口径の中心が位置するようにインク室形成プレート３０とノズルプレート２４とが接合されている。この放物面１４Ａは圧電素子２２が発生する超音波を反射する反射板となるため、高反射率の観点からインク室形成プレート３０に金属材料を用いることが好ましい。

樹脂フイルム２０は、インク室形成プレート３０を挟んでノズルプレート２４と反対側に配置されており、インク室１４の一部の面（図１において底面）を封止する構成でインク室形成プレート３０に接合されている。共通流路１８からインク供給口１６を通じて導入されたインクは、放物面１４Ａと樹脂フイルム２０面及びノズルプレート２４により囲まれた空間（インク室１４）に充填される。

樹脂フイルム２０のインク室１４と反対側の面（図１において下側の面）には、振動子として機能する圧電素子２２が接合されている。図２に圧電素子２２の平面図（図１中の矢印２Ａ方向から見た図）を示す。図２に示したように、圧電素子２２は、放物面１４Ａの上流側開口１４Ｂを覆う大きさの面積を有する。同図では、放物面１４Ａの上流側開口１４Ｂよりも大きな面積を有する略正方形状の圧電素子２２を例示したが、圧電素子２２の平面形状は、正方形に限定されず、長方形、菱形などに代表される四角形、六角形、八角形、その他の多角形、或いは円、楕円など、多様な形態があり得る。なお、図２において符号１４Ｃで示した破線円は、放物面１４Ａの下流側開口（ノズルプレート２４に接する開口の縁）である（図１参照）。

図１に示したとおり、圧電素子２２は、圧電体２２Ａを挟んでその両面に電極２２Ｂ，２２Ｃが形成された構造を有する。図１の例では、樹脂フイルム２０に接合される側の電極２２Ｂが共通電極であり、他方の電極２２Ｃが独立した駆動電極（以下、「個別電極」という。）となっている。

かかる構成において、圧電素子２２の個別電極２２Ｃに高周波の駆動信号（駆動電圧）を印加することによって圧電素子２２を振動させ、超音波を発生させる。樹脂フイルム２０はその柔軟性によって圧電素子２２とともに振動し、樹脂フイルム２０を介してインク中に超音波が放射される。

圧電素子２２からインク中に放射された超音波は、インクを媒質としてインク室１４内を伝播し、放物面１４Ａでの反射によって焦点位置Ｆ付近（ノズル１２の中央部付近）に集束する。図１では、超音波の振動数を持った圧力波の波面の進行方向を破線によって模式的に示している。この集束された超音波のエネルギーによってノズル１２部の液面（メニスカス）に周波数固有のキャピラリ波（毛細表面波，capillary wave）が発生し、微細な表面波の波頭部からインク微粒子が分離することにより、ノズル１２からミスト状の微粒子群（ミストクラスタ）が噴射される。

記録紙に代表される記録媒体（被吐出媒体）３２は、ノズルプレート２４のインク吐出面（図１では集束用凸部電極面２４Ａの平面）から一定の距離を保って搬送される。記録媒体３２の裏面側（インク粒子が付着する記録面の反対側）には、平板状の背面電極３４が配設されており、記録媒体３２は背面電極３４に保持（支持）される。背面電極３４とノズルプレート２４（ノズル電極）の間に直流電圧を印加することにより、ノズル部のインク液をプラスに帯電させるとともに、電極間に電界（ミスト集束効果のある加速電界）を発生させ、ノズル１２から噴射された帯電ミストを静電力によって集束しつつ加速して記録媒体３２上に付着させる。

図３はノズル部分を模式的に描いた拡大図である。接地された背面電極３４は、ノズルプレート２４と平行に配置され、ノズルプレート２４によって構成されるノズル電極の対向電極として機能する。図示のように、ノズル電極（ノズルプレート２４）には帯電兼加速用電源３６の正極が接続され、所定の直流電圧が印加される。この電圧印加状態で圧電素子２２（図１参照）を駆動することにより、図３に示したように、ノズル１２部の液面４０に電荷が誘起され、液面４０からプラスに帯電したインク微粒子４２のクラスタ（帯電ミスト）が噴射される。

また、ノズル電極（ノズルプレート２４）及び背面電極３４の電極間には帯電したインク微粒子４２のクラスタを記録媒体３２に向けて集束させつつ加速する電界が形成される。なお、電極間に図示した実線矢印は、各領域の電気力線を模式的に示している。

ノズル１２の開口部の外側周囲に逆テーパ形状の集束用凹部電極面２５Ａを形成したことにより、図中のＡで示した領域（ノズル１２の開口部の位置に対応した電界領域）の空間電位は、図中のＢで示した領域（集束用凸部電極面２４Ａの位置に対応した電界領域）の空間電位よりも小さくなっている。かかる空間電位差及びそれによる不均一電界によってインク微粒子４２の帯電ミストは、ノズル１２の中心軸ＣLnと記録媒体３２の交点位置Ｐx（図３におけるノズル１２穴の直上位置）に向かって集束される。

これにより、記録媒体３２上に記録されるドットのドット径の広がりを抑制することができ、高精細な画像記録が可能となる。

なお、ノズルプレート２４の厚さｈ_０に対するノズル長ｈ_１及び凹部２５の深さｈ_２、ノズル１２の内周面１２Ａのテーパ角θ_ＮＺ、ノズル径φ（Nz）（ノズル１２の最狭窄部の直径）などの具体的な数値については、背面電極３４までの距離、印加電圧、記録密度などの各種設計条件との関係から適切な値に設計される。

また、帯電兼加速用電源３６として印加電圧を制御可能な電源（例えば、マルチ出力電源）を用い、ノズル電極（ノズルプレート２４）に印加する電圧値を切り替えることにより、帯電機能（帯電電圧印加時）と加速機能（加速電圧印加時）とを時間的に分離する態様も可能である。

〔第２の実施形態〕
図４は第２の実施形態の要部構成を示す模式拡大図である。図４中図３に示した構成と同一又は類似する要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。

図３では、ノズルプレート２４の吐出面側に逆テーパ形状の凹部２５を形成した例を述べた。この凹部２５に代えて、図４に示した例では、ノズルプレート２４の吐出面側に階段状の凹部２６が形成されている。この凹部２６は、底面部に相当する水平面２６Ａと内周の壁面部に相当する垂直面２６Ｂとから構成されており、該凹部２６とその外側周囲（図４中符号２４Ａで示した平坦面領域）とから成る非平面形状（凹凸面形状）の電極面が集束兼加速用電極（第２の電極部に相当）として機能する。図４に示すノズル電極の構成は、電鋳のオーバーハングによって容易に作成可能である。

図４のような構造によれば、図中のＡで示した領域（ノズル１２の開口部の位置に対応した電界領域）の空間電位は、図中のＢで示した領域（集束用凸部電極面２４Ａの位置に対応した電界領域）の空間電位よりも小さくなり、かかる空間電位差及びそれによる不均一電界によってインク微粒子４２の帯電ミストは、ノズル１２の中心軸ＣLnと記録媒体３２の交点位置Ｐx（図４におけるノズル１２穴の直上位置）に向かって集束される。

これにより、記録媒体３２上に記録されるドットのドット径の広がりを抑制することができ、高精細な画像記録が可能となる。

図４に示した構造における凹部２６の内径φ_ｄ、或いはノズル１２の開口の縁端面から径方向の外側に向かって垂直面２６Ｂまでの距離ｕ₁（すなわち水平面２６Ａの長さ）などの具体的な数値については、背面電極３４までの距離、印加電圧、記録密度などの各種設計条件との関係から適切な値に設計される。

〔第３の実施形態〕
図５は第３の実施形態の要部構成を示す模式拡大図である。図５中図４に示した構成と同一又は類似する要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。

図４では、ノズルプレート２４の吐出面側に水平面２６Ａと垂直面２６Ｂから成る階段状の凹部２６を形成した例を述べた。この凹部２６に代えて、図５に示した例では、ノズルプレート２４の吐出面側に水平面２６Ａと傾斜面（逆テーパ形状の内壁面）２６Ｃから成る凹部２６が形成されている。この凹部２６の水平面（底面）２６Ａ及び傾斜面（逆テーパ形状の内壁面）２６Ｃと、該凹部２６の外側周囲（図５中符号２４Ａで示した平坦面領域）とから成る非平面形状（凹凸面形状）の電極面が集束兼加速用電極（第２の電極部に相当）として機能する。

図５のような構造によれば、図中のＡで示した領域（ノズル１２の開口部の位置に対応した電界領域）の空間電位は、図中のＢで示した領域（集束用凸部電極面２４Ａの位置に対応した電界領域）の空間電位よりも小さくなり、かかる空間電位差及びそれによる不均一電界によってインク微粒子４２の帯電ミストは、ノズル１２の中心軸ＣLnと記録媒体３２の交点位置Ｐx（図５におけるノズル１２穴の直上位置）に向かって集束される。

これにより、記録媒体３２上に記録されるドットのドット径の広がりを抑制することができ、高精細な画像記録が可能となる。

なお、図５に示した構造における凹部２６の内径φ_ｄ、或いはノズル１２の開口の縁端面から径方向の外側に向かって傾斜面２６Ｃまでの距離ｕ_２（すなわち水平面２６Ａの長さ）、傾斜面２６Ｃの逆テーパ角ψなどの具体的な数値については、背面電極３４までの距離、印加電圧、記録密度などの各種設計条件との関係から適切な値に設計される。

〔第４の実施形態〕
図６は第４の実施形態の要部構成を示す模式拡大図である。図６中図３に示した構成と同一又は類似する要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。

図６に示す第４の実施形態では、ノズル電極を層分離した構成によってミスト集束効果のある加速電界を発生させている。すなわち、第１層の電極であるノズルプレート２４（第１のノズル電極部材に相当）の吐出側の面（インク室１４と反対側の面、図１において上側の面）に絶縁体膜４４を挟んで電極膜（第２のノズル電極部材に相当、以下、「第２層の電極」という。）４６が階段状に積層形成されている。

ノズルプレート２４のインク吐出面側（図６において上面側）において、ノズル１２の開口の周囲には、ノズル１２開口の縁端面から径方向の外側に所定距離ｕ_３離れた位置に絶縁体膜４４が形成されている。

ノズル１２開口の縁端面からノズルプレート２４の面内で所定距離ｕ_３よりも内側の範囲（符号２４Ｂで示した領域）には絶縁体膜４４が形成されておらず、当該領域ではノズルプレート２４の面（第１層の電極面）が露出している。また、この絶縁体膜４４の上には第２層の電極４６が設けられている。この第２層の電極４６は、ノズル１２開口の縁端面から径方向の外側に向かってノズルプレート２４の面内で所定距離ｕ₄（ただし、ｕ_３＜ｕ_４）だけ離れた位置に形成されている。

つまり、ノズル１２の開口を中心に、これと同心円状に絶縁体膜４４の開口部（絶縁体膜４４が無い領域）と第２層の電極４６の開口部（第２層の電極４６が無い領域）が形成されており、ノズル１２の開口径をφ（Nz）、絶縁体膜４４の開口径をφ（In）、第２層の電極４６の開口径をφ（Es）とするとき、φ（Nz）＜φ（In）＜φ（Es）の関係を満たす。

なお、所定距離ｕ_３，ｕ_４の具体的な数値については、ノズル径、ノズルピッチ、背面電極３４までの距離、印加電圧などの各種設計条件との関係から適切な値に設計される。

図示のように、第１層の電極（ノズルプレート２４）には第１の電源（第１の電圧印加手段に相当）３７の正極が接続され、相対的に低電圧の直流電圧Ｖ1（第１の電圧に相当）が印加される。その一方、第２層の電極４６には第２の電源（第２の電圧印加手段に相当）３８の正極が接続され、相対的に高電圧の直流電圧Ｖ2 （第２の電圧に相当、ただし、Ｖ1 ＜Ｖ2 ）が印加される。

こうして、第２層の電極４６に第１層の電極（ノズルプレート２４）よりも高い電位を与えることにより、図中のＡで示した領域（ノズル１２の開口部の位置に対応した電界領域）の空間電位を、図中のＢで示した領域（第２層の電極４６の位置に対応した電界領域）の空間電位よりも小さくする。

かかる空間電位差及びそれによる不均一電界によってインク微粒子４２の帯電ミストは、ノズル１２の中心軸ＣLnと記録媒体３２の交点位置Ｐx（図６におけるノズル１２穴の直上位置）に向かって集束される。

これにより、記録媒体３２上に記録されるドットのドット径の広がりを抑制することができ、高精細な画像記録が可能となる。

図６に示した構成の変形例として、図７に示すように、第２層の電極４６の端面（符号４６Ｂ）を逆テーパ形状に形成する態様も可能である。なお、図７中図６に示した構成と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図７に示すような構成であれば、第２層の電極４６の材料としてはＳi（シリコン）を用い、絶縁体膜４４としてはＳiＯ_２（二酸化珪素）を用いてエッチング加工が可能である。

〔第５の実施形態〕
図８は第５の実施形態の要部構成を示す模式拡大図である。図８中図６に示した構成と同一又は類似する要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。

図６における第２層の電極４６に代えて、図８の実施形態では絶縁体膜４４の上にフレネル電磁レンズ４８が設けられている。なお、本発明の実施に際して、電磁レンズの形態はフレネル型に限定されず、球面電磁レンズなど、他の形態の電磁レンズを用いることも可能である。フレネル電磁レンズ４８や球面電磁レンズに代表される電磁レンズを用いることで、より効率的に帯電ミストを集束させることができる。

〔計算例〕
一般に、空間電位は次のポアソン方程式で表される。

Δφ＝−（ρ／ε）
ここで、φは電位、ρは電荷密度、εは誘電率、Δはラプラス演算子（ラプラシアン）である。ρ、εを空間に適宜割り振って、例えばガウスザイデル法等の数値解析法を用いてこれを解けば、任意の空間電荷密度分布、空間誘電率分布に対する電位分布が求められる。また、電位分布が求まれば、次式
Ｅ＝−∇φ
によって電界が求まる（Ｅは電界、∇はナブラ演算子である）。

第１の実施形態で説明した構成と類似した構成（第１の実施形態におけるテーパ形状のノズル１２を、ストレート形状のノズルに置き換えた構成）について、図９に示すパラメータを用いて計算した電位と、一定の水平間隔を以って初期点を設定し、電位勾配を追跡した結果の電気力線を図１０に示す。

図１０における符号１２，２４，３４は、図３で説明した構成要素との対応を示している。すなわち、図１０中符号２４で示した斜線部はノズル電極領域、符号１２はノズルであり、このノズル内部の密斜線部はインク領域である。符号３４で示した斜線部はノズル電極から500[μｍ]離れた対向面の電極（背面電極）領域であり、ＧＮＤ接続を想定している。また、ノズル電極表面はおよそ200 [Ｖ]である。目安として、同図中に、200[Ｖ]，100[Ｖ]，50[Ｖ]，25[Ｖ]の各電位の等電位面（線）を示した。

なお、計算の便宜上、電極は金属ではなく、ポリエチレン（誘電体）の物性を用いたが、解としての空間電位さえ実現可能範囲であればこのように設定しても特に支障はない。また、インク領域の電荷密度は最悪の場合を想定して電極と同じとした。インクの誘電率は水のものを用いた。

図１０に示されているように、上記の条件でもノズル電極の空間的な形状のみで（ノズル１２周囲に形成した逆テーパ形状の凹部で）、集束効果が得られることがわかる。

また、上記の条件において、電気力線のノズル１２への引き込みを防止するために、ノズル１２外側に形成される集束用逆テーパ角は、60[deg]以上とすることが望ましい。ただし、図５で示したようにノズル１２の開口部より離れた位置から集束用電極を張り出す構成の場合には、この限りでない。

〔画像形成装置の構成例〕
次に、上述したミスト噴射装置をプリントヘッドに適用した画像形成装置の例について説明する。

図１１は、本発明に係る画像処理装置の一実施形態を示すインクジェット記録装置の全体構成図である。同図に示すように、このインクジェット記録装置１１０は、黒（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数のミスト吐出ヘッド（以下、「ヘッド」という）１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを有する印字部１１２と、各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１１４と、記録媒体たる記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、前記印字部１１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送するベルト搬送部１２２と、印字部１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とを備えている。

インク貯蔵／装填部１１４は、各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するインクタンクを有し、各タンクは所要の管路を介してヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１１４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）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。

図１１では、給紙部１１８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。

複数種類の記録媒体（メディア）を利用可能な構成にした場合、メディア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、使用される記録媒体の種類（メディア種）を自動的に判別し、メディア種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。

給紙部１１８から送り出される記録紙１１６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１２０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１３０で記録紙１１６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。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１１のように、裁断用のカッター（第１のカッター）１２８が設けられており、該カッター１２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合には、カッター１２８は不要である。

デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、搬送用ローラ対１３１によってニップ搬送され、プラテン１３２上へと送られる。プラテン１３２の後段（印字部１１２の下流側）にも搬送用ローラ対１３３が配置されており、前段の搬送用ローラ対１３１と後段の搬送用ローラ対１３３とが連動して記録紙１１６を所定の速度で搬送する。

プラテン１３２は記録紙１１６の平面性を保ちつつ記録紙１１６を保持（支持）する部材（記録媒体の保持手段）として機能するとともに、図１等で説明した背面電極３４として機能する部材である。図１１におけるプラテン１３２は記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有し、少なくとも印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４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。

記録紙１１６の搬送経路において、印字部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６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。

印字部１１２の各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１１０が対象とする記録紙１１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの記録紙の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型のヘッドとなっている（図１２参照）。

ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙは、記録紙１１６の送り方向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）の色順に配置され、それぞれのヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙが記録紙１１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。

ベルト搬送部１２２により記録紙１１６を搬送しつつ各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型のヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１１６と印字部１１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向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。

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合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ヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

図１１に示した印字検出部１２４は、印字部１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ又はエリアセンサ）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や着弾位置ずれなどの吐出不良をチェックする手段として機能する。各色のヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部１２４により読み取られ、各ヘッドの吐出判定が行われる。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。

印字検出部１２４の後段には後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２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。

多孔質のペーパーに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパー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。

後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４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１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

こうして生成されたプリント物は排紙部１２６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１１０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１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換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）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。また、図１１には示さないが、本画像の排出部１２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられる。

〔ヘッドの構造〕
次に、ヘッドの構造について説明する。色別の各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号１５０によってヘッドを示すものとする。

図１３はヘッド１５０の内部構造を示す平面透視図である。記録紙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１３に示したように、インクの吐出口であるノズル１５１と、各ノズル１５１に対応するインク室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。なお、図１３では、作図便宜上、チャンネル数（インク室ユニット１５３の数）を省略して描いてある。

各チャンネルのインク室１５２は個別供給路１５４を介して共通流路１５５に連通している。共通流路１５５は、接続口１５５Ａ，１５５Ｂを介してインク供給源たるインクタンク（図１２中不図示、図１１で説明したインク貯蔵／装填部１１４と等価なもの）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは、図１３の共通流路１５５を介して各チャンネルのインク室１５２に分配供給される。なお、図１３中の符号１５５Ｃは共通流路１５５の本流、１５５Ｄは本流１５５Ｃから分岐された支流である。

図１３に示したヘッド１５０の構成と、図１乃至図８で説明した構成との対応関係を説明すると、図１３におけるノズル１５１、インク室１５２及び個別供給路１５４が図１乃至図８で説明したノズル１２、インク室１４及びインク供給口１６にそれぞれ相当している。また、図１３において符号１５５Ｄで示した共通流路の支流が図１で説明した共通流路１８に相当している。

図１３における各インク室ユニット１５３の詳細な構造は図１乃至図８で説明したとおりである。なお、図１及び図２では、圧電素子２２を構成する圧電体２２Ａと個別電極２２Ｃとが素子単位で個別に分離された構造を示したが、圧電体層を素子単位で分離せずに一体（一枚）とし、個別電極を分離させる（素子単位でパターニングする）ことによって、各個別電極範囲の圧電体を活性部とする複数の圧電素子を形成する構造も可能である。

図１４は、図１３に示したヘッド１５０におけるインク室ユニット１５３の配列構造の拡大図である。図１４に示したように、多数のインク室ユニット１５３を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α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。

すなわち、主走査方向に対してある角度αの方向に沿ってインク室ユニット１５３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× cosαとなり、主走査方向については、各ノズル１５１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。

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。

特に、図１４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）、記録紙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記録紙１１６の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙１１６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。

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、記録紙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。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図１３及び図１４に示した例に限定されない。例えば、記録紙１１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１１６の全幅に対応する長さにわたるノズル列を備えるフルライン型ヘッドの形態として、図１３に例示した構成に代えて、図１５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ブロック１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙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。

〔制御系の説明〕
図１６は、インクジェット記録装置１１０のシステム構成例を示すブロック図である。同図の構成は、図１乃至図５で説明した実施形態（ノズル開口の外側に凹部を形成したノズル電極の形状によって不均一電界を形成する方式）によるヘッドを用いる態様である。図１６に示したように、インクジェット記録装置１１０は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、ＲＯＭ１７５、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、電源制御部１８３、ヘッドドライバ１８４等を備えている。

通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６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（画像入力手段）である。通信インターフェース１７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、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１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１１０に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を格納する記憶手段であり、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ１７４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。

システムコントローラ１７２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、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４及びＲＯＭ１７５の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。搬送系のモータ１８８とは、例えば、図１１で説明した搬送用ローラ対１３１、１３３の駆動ローラに動力を与えるモータである。また、図１６のヒータ１８９とは、例えば、図１１で説明した加熱ドラム１３０、加熱ファン１４０或いは後乾燥部１４２などに用いられる加熱手段である。

ＲＯＭ１７５には、システムコントローラ１７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。ＲＯＭ１７５は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。画像メモリ１７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従って搬送系のモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従ってヒータ１８９を駆動するドライバである。

プリント制御部１８０は、入力画像に基づいて各色インクのドットデータを生成する信号処理手段として機能する。すなわち、プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４内の画像データからインク打滴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い、生成した印字データ（ドットデータ）をヘッドドライバ１８４に供給する制御部である。

プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像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１８２に一時的に格納される。なお、図１６において画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ１７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２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。

電源制御部１８３は、帯電兼加速用電源３６（図３乃至図５参照）のＯＮ／ＯＦＦ並びに出力電圧値を制御する制御回路を含んで構成される。電源制御部１８３は、プリント制御部１８０からの指令に従って帯電兼加速用電源３６の出力を制御する。

画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース１７０を介して外部から入力され、画像メモリ１７４に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの画像データが画像メモリ１７４に記憶される。

インクジェット記録装置１１０では、インク（色材） による微細なドットの打滴密度やドットサイズを変えることによって、人の目に疑似的な連続階調の画像を形成するため、入力されたデジタル画像の階調（画像の濃淡）をできるだけ忠実に再現するようなドットパターンに変換する必要がある。そのため、画像メモリ１７４に蓄えられた元画像（ＲＧＢ）のデータは、システムコントローラ１７２を介してプリント制御部１８０に送られ、該プリント制御部１８０においてディザ法や誤差拡散法などを用いたハーフトーン化処理によってインク色ごとのドットデータに変換される。

すなわち、プリント制御部１８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部１８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ１８２に蓄えられる。

ヘッドドライバ１８４は、プリント制御部１８０から与えられるインク用のドットデータ（すなわち、画像バッファメモリ１８２に記憶されたインク用のドットデータ）に基づき、ヘッド１５０の各ノズル１５１に対応する圧電素子２２を駆動するための駆動信号を出力する。つまり、プリント制御部１８０とヘッドドライバ１８４の組合せが本発明の「駆動制御手段」に相当する手段として機能している。なお、ヘッドドライバ１８４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。

帯電兼加速用電源３６からヘッド１５０のノズル電極（図１乃至図５で説明したノズルプレート２４）に所定の電圧が印加されるとともに、ヘッドドライバ１８４から出力された駆動信号がヘッド１５０に加えられることによって、該当するノズル１５１からインクミストが吐出される。記録紙１１６の搬送速度に同期してヘッド１５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１１６上に画像が形成される。

上記のように、プリント制御部１８０における所要の信号処理を経て生成されたドットデータに基づき、ヘッド１５０からの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。

印字検出部１２４は、図１１で説明したように、イメージセンサを含むブロックであり、記録紙１１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつき、光学濃度など）を検出し、その検出結果をプリント制御部１８０に提供する。なお、この印字検出部１２４に代えて、又はこれと組み合わせて他の吐出検出手段（吐出異常検出手段に相当）を設けてもよい。

他の吐出検出手段としては、例えば、ヘッド１５０の各インク室１５２内又はその近傍に圧力センサを設け、インク吐出時或いは圧力測定用の圧電素子駆動時などに、この圧力センサから得られる検出信号から吐出異常を検出する態様（内部検出方法）、或いは、レーザ発光素子などの光源と受光素子から成る光学検出系を用い、ノズルから吐出された液滴にレーザ光等の光を照射し、その透過光量（受光量）によって飛翔液滴を検出する態様（外部検出方法）などがあり得る。

プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１２４或いは図示しない他の吐出検出手段から得られる情報に基づいて、ヘッド１５０に対する各種補正（吐出量の補正や吐出位置の修正等）を行うとともに、必要に応じて予備吐出（「パージ」、「空吐出」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。）やノズル吸引、ワイピング等のクリーニング動作（ノズル回復動作）を実施する制御を行う。

上記の如く構成されたインクジェット記録装置１１０によれば、従来の構成と比較して小さいドット径のドット形成が可能であり、高解像度の画像形成を実現できる。

図１７は、インクジェット記録装置１１０における他のシステム構成例を示すブロック図である。同図の構成は、図６乃至図８で説明した実施形態（ノズル電極を層分離してノズル開口の外側に不均一電界を形成する方式）によるヘッドを用いる態様である。図１７中図１６に示した構成と同一又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。

図１６における帯電兼用電源３６に代えて、図１７ではパターニングされたノズル電極の各電極にそれぞれ所定の電圧を印加する第１の電源３７及び第２の電源３８が設けられている（図６乃至図８参照）。図１７に示した電源制御部１８３は、第１の電源３７及び第２の電源３８のＯＮ／ＯＦＦ並びに出力電圧値を制御する制御回路を含んで構成される。電源制御部１８３は、プリント制御部１８０からの指令に従って第１の電源３７及び第２の電源３８の出力を制御する。

このような構成の態様によっても、従来の構成と比較して小さいドット径のドット形成が可能であり、高解像度の画像形成を実現できる。

上述の説明では、画像形成装置の一例としてインクジェット記録装置を例示したが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。例えば、印画紙に非接触で現像液を塗布する写真画像形成装置等についても本発明のミスト噴射装置を適用できる。また、本発明に係るミスト噴射装置の適用範囲は画像形成装置に限定されず、ミスト吐出ヘッド（噴射ヘッド）を用いて処理液や薬液その他各種の液体を被吐出媒体に向けて噴射する各種の装置（塗装装置、塗布装置など）について本発明を適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るミスト噴射装置の基本構成を示す断面図 図１中の矢印２Ａ方向から見た平面図 ノズル部分を模式的に描いた拡大図 第２の実施形態の要部構成を示す模式拡大図 第３の実施形態に係るミスト噴射装置の要部構成を示す模式拡大図 第４の実施形態に係るミスト噴射装置の要部構成を示す模式拡大図 図６に示した構成の変形例を示す模式拡大図 第５の実施形態に係るミスト噴射装置の要部構成を示す模式拡大図 空間電位の計算に用いたパラメータの数値を示した図表 第１の実施形態で説明した構成と類似した構成について、ある条件を設定して計算された電界の電気力線を示した図 本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すインクジェット記録装置の全体構図 図１１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図 ヘッドの内部構造を示す平面透視図 図１３に示したヘッドにおけるインク室ユニットの配列構造の拡大図 フルライン型ヘッドの他の構成例を示す平面透視図 本例の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 本例のインクジェット記録装置における他のシステム構成例を示すブロック図

符号の説明

１０…ミスト噴射装置、１２…ノズル、１４…インク室、１６…インク供給口、２０…樹脂フイルム、２２…圧電素子、２４…ノズルプレート、２４Ａ…集束用凸部電極面、２５…凹部、２５Ａ…集束用凹部電極面、２６…凹部、３２…記録媒体、３４…背面電極、３６…帯電兼加速用電源、３７…第１の電源、３８…第２の電源、４２…インク微粒子（帯電ミスト）、１１０…インクジェット記録装置（画像形成装置）、１１２…印字部、１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙ…ヘッド、１１４…インク貯蔵／装填部、１１６…記録紙、１３２…プラテン（背面電極）、１５０…ヘッド、１５１…ノズル、１５２…インク室、１５３…インク室ユニット、１５４…個別供給路、１７２…システムコントローラ、１８０…プリント制御部、１８４…ヘッドドライバ、１８３…電源制御部

Claims (9)

1. 液が充填される液室と、
   前記液室に充填された液を吐出するための吐出口と、
   前記液に接触して前記液を帯電させる第１の電極部と、
   前記液室内の液に振動エネルギーを与えることで前記液を液滴化し、帯電ミストを発生させる振動発生手段と、
   前記吐出口を含む吐出面に対向して配置され、前記吐出口から吐出された前記帯電ミストを付着させる被吐出媒体を保持する背面電極と、
   前記吐出口の縁端部から径方向の外側に設けられ、前記吐出口から吐出された前記帯電ミストを前記被吐出媒体に向けて集束しつつ加速する電界を前記背面電極との間に発生させる第２の電極部と、
   を備えたことを特徴とするミスト噴射装置。
2. 前記吐出口が形成され、前記第１の電極部として機能する接液面と前記第２の電極部として機能する凹凸面形状とを有するノズルプレートを備えていることを特徴とする請求項１記載のミスト噴射装置。
3. 前記ノズルプレートの吐出面側において前記吐出口の周囲に、該吐出口から液の吐出方向に向かって断面積が次第に増加する逆テーパ形状の凹部が形成されており、前記凹部とその周囲から成る凹凸面形状によって前記第２電極部が構成されることを特徴とする請求項２記載のミスト噴射装置。
4. 前記ノズルプレートの吐出面側において前記吐出口の周囲に、該吐出口よりも大きい開口の凹部が形成され、該凹部は前記吐出口の縁端部から径方向の外側に向かって所定距離の範囲で前記吐出方向に垂直な平面部を有しており、
   当該凹部とその周囲から成る凹凸面形状によって前記第２の電極部が構成されることを特徴とする請求項２記載のミスト噴射装置。
5. 前記吐出口が形成され、前記第１の電極部として機能する接液面を有する第１のノズル電極部材と、
   前記第１のノズル電極部材の吐出面側において前記吐出口の縁端部から径方向の外側に向かって所定距離を隔てた位置に配置され、前記第２の電極部として機能する第２のノズル電極部材と、
   前記第１のノズル電極部材に第１の電圧を印加する第１の電圧印加手段と、
   前記第２のノズル電極部材に前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を印加する第２の電圧印加手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のミスト噴射装置。
6. 前記第２のノズル電極部材として電磁レンズが用いられていることを特徴とする請求項５記載のミスト噴射装置。
7. 前記振動発生手段は圧電素子で構成されており、
   該圧電素子を超音波振動させる駆動信号を出力する駆動制御手段を具備していることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載のミスト噴射装置。
8. 請求項１乃至７の何れか１項記載のミスト噴射装置を有し、前記吐出口から吐出した液滴によって被吐出媒体上に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
9. 液室に充填された液と接触する第１の電極部に電圧を印加して前記液を帯電させるとともに、前記液に振動エネルギーを与えることで前記液を液滴化して帯電ミストを発生させ、
   前記帯電ミストの吐出口を含む吐出面に対向して配置された背面電極に保持した被吐出媒体に向けて前記帯電ミストを前記吐出口から吐出し、
   前記吐出口の縁端部から径方向の外側に設けられた第２の電極部と前記背面電極との間に不均一電界を発生させ、
   前記不均一電界の静電力によって前記帯電ミストを前記被吐出媒体に向けて集束しつつ加速して、該帯電ミストを前記被吐出媒体に付着させることを特徴とするミスト噴射方法。
   

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