JP2007106026A - ミスト噴射装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出方向ばらつきの低減、ドット径拡大の低減、液滴サイズの均一化、ドット内濃度の均一化、気泡排除性の良化、高密度化等を実現することができるミスト噴射装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明によるミスト噴射装置は、液体が充填される液室(16)と、液室(16)の液体吐出面側に配置され、当該液室(16)に充填された液体の自由表面(30)を保持する網目状のメッシュ部材(14)と、メッシュ部材(14)の網目の交点(18)と対向する位置に配置され、液体中に超音波を放射する超音波発生手段(22)と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明はミスト噴射装置及び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、並びにミスト噴射された微液滴の集合体（ミストクラスタ）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微液滴を群（クラスタ）で吐出するミスト方式の吐出技術に関する提案としては、特許文献１および特許文献２に端を発して、特許文献３〜６などがある。また、特許文献５，６の開示における基本的な構造や吐出メカニズムに関連した文献として、非特許文献１などがある。

図９は、従来のミスト方式ヘッドにおけるノズル面の平面図であり、図１０は１ノズル分（１チャンネル）の液滴吐出素子の構成を示す断面図である。図示のように、従来のミスト吐出ヘッド２００は、吐出用の開口（ノズル穴）２１０が形成されたノズルプレート２１２を備えるとともに、ノズルプレート２１２の後方（図１０の下方）に振動板２１４と圧電素子（振動子）２１６が配置され、振動板２１４とノズルプレート２１２の間にインクが充填される。

振動板２１４に接合された圧電素子（振動子）２１６は、共通電極２１８、圧電体２１９及び個別電極２２０から成り、電極間に駆動用の電圧を与えて圧電素子２１６を振動させ、ノズル穴２１０の自由液面に向かって下方から平面波を印加することにより、ノズルエッジ２２２の特異性(表面摩擦等)により表面張力波（キャピラリー波）が誘起されるが、その際、平面波の振動数とメニスカスにおけるオンセット振幅が液物性に対してある条件を満たすと表面張力波は時系列発振する。その結果、ある時点で表面張力波２２４の波頭から微小液滴２２６が分裂する事になる。以上がキャピラリーミスト化のメカニズムである。
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 特開２００２−５９５４９号公報 特開２００２−１６６５４１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，,p53 -60，2004）

しかしながら、従来のミスト方式は、次のような課題がある。

（課題１）：ノズルエッジの形状精度のばらつきやミストクラスタ内のクーロン反発力等に起因して吐出方向がばらつき、ドット径が拡大する。

（課題２）：理想的な円形軸対称ノズルであれば角度方向のモードが立たないため、理論上はトーラスの状態で吐出し、トーラス上の表面エネルギーの偶然的な分布に従っていずれは微粒子化することになるが、偶然的なエネルギー分布に依存するため粒子サイズの均一化は困難である。また、現実の系でミスト化するのは、主としてノズルの軸対称性の蓋然的な破れなどに依拠した角度方向のモードが発生するためであると考えられるが、これも設計的な内容とは言えない。このように、従来のミスト方式では液滴サイズがばらつくという問題がある。

（課題３）：上述した（課題１）の吐出方向ばらつきと、（課題２）の液滴サイズばらつきの組合せにより、被吐出媒体上に着弾したミストクラスタによるドット内濃度がばらつく。

（課題４）：ヘッドが密閉型の構造であるため、気泡排除性が悪い。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、上記の課題を解決するとともに、高密度化が可能なミスト噴射装置及び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、液体が充填される液室と、前記液室の液体吐出面側に配置され、当該液室に充填された液体の自由表面を保持する網目状のメッシュ部材と、前記メッシュ部材の網目の交点と対向する位置に配置され、前記液体中に超音波を放射する超音波発生手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、メッシュ部材の網目の交点に向けて超音波を当てることで、交点付近に表面張力波を励起し、これを発振させることによりミスト(霧状の微液滴)が吐出される。本発明の構成は、吐出領域がオープン(例えば、従来の円形のノズル穴)ではなく、クローズド（メッシュ部材の交点）なので、従来と比較して吐出方向（飛翔方向）ばらつきを低減できるとともに、吐出方向ばらつきに起因するドット径の拡大を低減することができ、確実なミスト形成が可能である。

また、従来の円形ノズルの場合、中心からの距離ｒのモードと、円周方向の角度θのモードにより、振動領域が分割され、ノズル面内での振動領域面積が不均一化するので、液滴サイズも不均一化するという問題があるのに対し、本発明による交点吐出の構成では、そのような問題はないため、液滴サイズを均一化することができる。

更に、上記の吐出方向ばらつき及びドット径拡大の低減、並びに液滴サイズ均一化の相乗的効果によって、ドット内濃度の均一化を図ることができる。

また、本発明のミスト噴射装置における吐出面はメッシュ部材によるクリッピングで自由液面を支えている構成であり、従来のノズルプレートと比較して閉塞性の低い液室構造であるため、気泡排除性に優れる。

上述の他、本発明によれば、メッシュ部材における網目の組み方として多様な形態が可能であり、吐出ポイントとして機能する多数の交点を高密度に形成することが可能であるため、高密度化への対応も可能である。

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であり、前記メッシュ部材の前記交点から吐出されたミストを付着させる被吐出媒体を保持する背面電極と、前記メッシュ部材と前記背面電極との間の空間に前記ミストを前記被吐出媒体に向けて加速する電界を発生させる電圧印加手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２の態様によれば、メッシュ部材における網目の交点より放出された帯電ミストは、背面電極とメッシュ部材の間に形成される電界の静電力によって加速され、被吐出媒体上に着弾する。

請求項３に係る発明は、前記目的を達成する画像形成装置を提供する。すなわち、請求項３に係る画像形成装置は、請求項１又は２記載のミスト噴射装置を有し、前記交点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超音波発生手段の駆動が制御され、メッシュ部材の網目の交点からミスト状の液滴が吐出される。吐出されたミストのクラスタは被吐出媒体上に付着し、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、吐出ポイントとなるメッシュ部材の交点（以下、「吐出交点」という。）と、該吐出交点に対応した超音波発生手段とを含んで構成される吐出素子を多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。

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交点を配列させた吐出交点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吐出交点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吐出交点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。

「被吐出媒体」は、吐出交点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。

本発明によれば、吐出方向ばらつきの低減、ドット径拡大の低減、液滴サイズの均一化、ドット内濃度の均一化、気泡排除性の良化、高密度化等を実現することができる。

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。

図１は本発明の実施形態に係るミスト噴射装置の構成例を示す平面図である。図９乃至図１０で説明した従来のヘッドは、吐出用のノズル穴が多数形成されたノズルプレートを有していたが、図１に示す本発明の実施形態に係るミスト吐出ヘッド１０は、ノズルプレートに代えて、微細ワイヤ１２が格子状に組まれて成るワイヤ・マトリクス１４（「メッシュ部材」に相当）を備えている。すなわち、このワイヤ・マトリクス１４は、インク液が貯留される液室１６の吐出面側に配置され、微細ワイヤ１２の交点（格子点）１８が従来のノズル穴に代わる吐出ポイントとして機能する。

ここでは、図示の簡略化のために、図１の縦方向及び横方向に沿って互いに略直交するように微細ワイヤ１２が網目状に組まれた長方形格子の例を説明するが、メッシュの網目形状（格子形状）は特に限定されない。また、図１では、作図便宜上、格子点（吐出ポイント）の数を省略して描いたが、実際のヘッドにおける格子点（ワイヤ交点）は、主走査方向（図１の横方向）に沿って等間隔で並ぶ格子点列を副走査方向（図１の縦方向）に多数列並べ、かつ、副走査方向の列間（行間）で互いの格子点の位置を異ならせながら千鳥状に配置されるため、斜めのマトリクス状の格子点配置構造となる。

このようなマトリクス構造により、ヘッド長手方向（本例の場合、主走査方向）に沿って並ぶように投影される吐出ポイントの実質的な間隔（投影吐出ポイントピッチ）の高密度化を達成している。

微細ワイヤ１２には、直径φ数μｍから数１０μｍ程度の円柱形のワイヤが用いられる。ワイヤの太さはドット径以下に設定することが好ましい。

図１において符号２０は液室１６の隔壁を形成する液室隔壁形成部材である。液室隔壁形成部材２０の適宜の位置には、液室１６内にインクを導き入れるための供給系接続口２０Ａが形成されており、この供給系接続口２０Ａに所要の管路（不図示）を介してインクタンクが接続される。

図２は１チャンネル分の液滴吐出素子（１つの交点に対応した記録素子単位となる液滴吐出素子）の断面図であり、図３は図１の要部拡大図である。これらの図面に示したように、微細ワイヤ１２の交点１８の後方（図２における下方）には、交点１８と対向する位置に振動子としての圧電素子２２（「超音波発生手段」に相当）が設けられている。吐出方向から見て圧電素子２２の振動中心と交点１８の位置が一致するような位置関係で圧電素子２２が配置されている構成が好ましい。

図２に示すように、圧電素子２２は、振動板２４の裏面側（ワイヤ・マトリクス１４に面する表面と反対側、すなわち図２における下面側）に接合されている。振動板２４は、絶縁性の樹脂フイルムで構成されており、該振動板２４の裏面側に金属などの導電性材料による電極層（共通電極２６）が形成される。

この共通電極２６に重ねて圧電体２７の層が形成され、該圧電体２７の下面（共通電極２６に接する面と反対側の面）に個別電極２８が形成される。なお、圧電体２７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。

個別電極２８は、素子単位で独立した駆動用の電極であり、圧電体２７の活性部領域を規定するものである。この個別電極２８と、これに対向する共通電極２６と、これら電極間に挟まれるように介在する圧電体２７とで圧電素子２２が構成される。

図３に示した略正方形状の圧電素子２２は、個別電極２８の形状を反映した圧電体活性部の領域を示したものである。なお、各交点１８に対応した圧電素子２２の平面形状は、図３で例示した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。

また、図２及び図３では、圧電素子２２を構成する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２８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２８範囲の圧電体２７を活性部とする複数の圧電素子２２を形成する構造を例に説明したが、圧電素子を構成する圧電体と個別電極とが素子単位で個別に分離された構造も可能である。

図２において、微細ワイヤ１２から成るワイヤ・マトリクス１４と振動板２４の間にインクを貯留する液室１６の空間が形成される。図示せぬインク供給路から液室１６内に導入されたインクの自由液面３０全体は、表面張力による微細ワイヤ１２へのクリッピングで保持される。圧電素子２２の非駆動時には、図２における下側のワイヤ１２Ａは液面の下にあり、上側のワイヤ１２Ｂは液面から露出する。

記録紙に代表される記録媒体（「被吐出媒体」に相当）３２は、ワイヤ・マトリクス１４の吐出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。

接地された背面電極３４は、ワイヤ・マトリクス１４の吐出面に対して略平行に配置され、ワイヤ・マトリクス１４によって構成される帯電兼加速用電極の対向電極として機能する。図示のように、ワイヤ・マトリクス１４には帯電兼加速用電源３６（「電圧印加手段」に相当）の正極が接続され、所定の直流電圧が印加され、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の個別電極２８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。振動板２４はその柔軟性によって圧電素子２２とともに振動し、振動板２４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伝播し、その波面はワイヤ交点の背後（吐出方向側）に回り込む。このように、微細ワイヤ１２の交点１８に超音波を当てることで、交点１８の特異性により表面張力波を励起し、これを発振させることで交点１８の液面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。

交点１８からから噴射されたインク微粒子４２は、背面電極３４とワイヤ・マトリクス１４間に印加された電界の静電力によって加速され、記録媒体３２上に着弾する。

図４は、ミスト吐出時の様子を示す模式図である。図示のように、超音波のエネルギーによって微細ワイヤ１２の交点１８部分の液面４０に周波数固有のキャピラリー波（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、交点１８付近からミスト状の微粒子群（ミストクラスタ）が噴射される。

なお、圧電素子２２の加振条件は、使用されるインクの液物性に応じて適切な条件が設計される。例えば、周波数１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚで加振される。本実施形態のミスト吐出ヘッド１０によれば、粘度が数ｍＰaｓ(ミリパスカル秒)〜数十ｍＰaｓの液体を吐出することができ、一般的なインク（比較的低粘度のインク）から、それよりも高粘度のインク（例えば、粘度１０ｍＰaｓ〜５０ｍＰaｓ）について広範囲に対応可能である。

上記の如く構成されたミスト吐出ヘッド１０によれば、吐出領域がオープン（従来の円形ノズルなど）ではなくクローズド（交点１８）なので、吐出方向ばらつきを低減でき、ドット径の拡大も抑制される。

また、従来の円形ノズルで問題となっていた液滴サイズのばらつきという問題もなく、液滴サイズの均一化が達成される。このため、上記の吐出方向ばらつき及びドット径拡大の低減と相まって、ドット内濃度の均一化を達成できる。

更には、ワイヤ・マトリクス１４で構成される吐出面全体が基本的にオープンプール構造であり、ワイヤによるクリッピングで自由液面を支えているだけなので、気泡の閉塞化を回避でき、気泡排除性がよい。

また、交点１８に対向して駆動用電極を配置することにより、吐出が可能となるので、最大で交点密度と同等の単列主走査密度を達成できる。なお、ここでいう「駆動用電極」とは、例えば、アクチュエータとしてピエゾ（ＰＺＴ）単板の厚み振動モード（ｄ33）を想定した場合のピエゾ駆動用電極のことであり、図２の例では、符号２８で示した電極がこれに相当する。

このように交点１８のある場所ならば、駆動用電極の配置次第でどこからでも吐出が可能であるため、高密度化が可能である。

〔変形例１〕
図１乃至図３の例では、円柱形状の微細ワイヤ１２を例示したが、ワイヤの形状は、円柱に限らず、角柱など、多様な形態が可能である。また、ワイヤの編み方も特に限定はなく、図２及び図３のように、ワイヤ同士を重ねて編む態様も可能であるし、ワイヤ同士を重ねないで網目（メッシュ）を形成する態様も可能である。

〔変形例２〕
図１乃至図３では長方形格子を例示したが、ワイヤ・マトリクスの格子の組み方は種々の態様が考えられる。例えば、図５のような三角格子も可能である。同図において、振動子の振動中心を破線の丸で示した。

〔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６は、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。

印字部１１２の各ヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙとして、図１〜図５で説明したミスト吐出ヘッド１０が用いられる。

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６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６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６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の吐出面及び印字検出部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７参照）。

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６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吐出不能の位置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６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。

なお、本発明の実施に際して格子点の配置構造は図１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吐出ポイント列を備えるフルライン型ヘッドの形態として、１本の（単一）の長尺ヘッドで構成する態様に代えて、短尺のヘッドブロックを複数個繋ぎ合わせることで記録紙１１６の全幅に対応する長さの吐出ポイント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８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。図８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。なお、同図では、図６で説明した各色のヘッド１１２Ｋ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，１１２Ｙを、符号１５０によって代表させて記載した。

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（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。

ホストコンピュータ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６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８のヒータ１８９とは、例えば、図６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の各交点１８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の組合せが圧電素子２２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の吐出面の電極（図１乃至図５で説明したワイヤ・マトリクス１４）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、該当する格子点（ワイヤ交点）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６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内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、ヘッド１５０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。

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。

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、配線描画装置など）について本発明を適用することができる。

本発明に係るミスト噴射装置の一実施形態としてのミスト吐出ヘッドの構成例を示す平面図 １チャンネル分の液滴吐出素子の断面図 図１の要部を拡大した透視平面図 本例の交点吐出方式によるミスト吐出時の様子を示す模式図 ワイヤ・マトリクスの他の例を示す要部構成図 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成図 図６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 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 従来のミスト吐出ヘッドの吐出面を示した平面図 従来のミスト吐出ヘッドにおける１チャンネル分の液滴吐出素子の断面図

符号の説明

１０…ミスト吐出ヘッド、１２…微細ワイヤ、１４…ワイヤ・マトリクス、１６…液室、１８…交点、２２…圧電素子、２４…振動板、３２…記録媒体、３４…背面電極、３６…帯電兼加速用電源、４２…インク微粒子、１１０…インクジェット記録装置、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）、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 (3)

1. 液体が充填される液室と、
   前記液室の液体吐出面側に配置され、当該液室に充填された液体の自由表面を保持する網目状のメッシュ部材と、
   前記メッシュ部材の網目の交点と対向する位置に配置され、前記液体中に超音波を放射する超音波発生手段と、
   を備えたことを特徴とするミスト噴射装置。
2. 前記メッシュ部材の前記交点から吐出されたミストを付着させる被吐出媒体を保持する背面電極と、
   前記メッシュ部材と前記背面電極との間の空間に前記ミストを前記被吐出媒体に向けて加速する電界を発生させる電圧印加手段と、
   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。
3. 請求項１又は２記載のミスト噴射装置を有し、前記交点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。
   

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