JP2009274433A - 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルから液滴を吐出させる際に、サテライトやミストといった意図しない吐出の発生を抑制することができる液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を得る。
【解決手段】グラフの縦軸はノズル近傍のインク流速を示し、プラス方向がインクをノズルから吐出させる方向の速度で、マイナス方向がインクをノズルの内部に引き込む方向の速度である。駆動素子に駆動波形を印加することでノズル近傍のインク流速を振動させる工程は、圧力室を収縮させてノズルから液滴の先端部を吐出させる第１の正方向振動工程と、第１正方向振動工程により吐出した液滴の後端部の速度を調整するための第２正方向振動工程とを有する。液滴の後端部の速度が先端部の速度より速くなるように、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔を決めることにより、サテライトやミストといった意図しない吐出の発生を抑制することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、これを備えた画像形成装置に関する。

特許文献１には、駆動波形を駆動素子に印加して、圧力室内の圧力を振動させ、圧力室内の液体をノズルから液滴として吐出させる液滴吐出ヘッドが記載されている。

駆動素子に駆動波形を印加して圧力室内の圧力を振動させ、ノズルから液滴を吐出させる工程には、液滴の先端部をノズルから吐出させる第１正方向振動工程と、第１正方向振動工程により先端部が吐出した液滴の後端部をメニスカスから分離するための第２正方向振動工程が備えられている。

ここで、特許文献１の発明では、第２正方向振動工程における振幅を大きくすることで液滴の後端部をメニスカスから分離する構成となっている。

特開２００７−５５１４７号公報

本発明は、ノズルから液滴を吐出させる際に、サテライトやミストといった意図しない吐出の発生を抑制することが課題である。

本発明の請求項１に係る液滴吐出ヘッドは、液滴を吐出するノズルと、連通路を介して前記ノズルに通じる圧力室と、前記圧力室内の液体へ圧力を付与する駆動素子と、を有するイジェクタと、画像情報に基づいた駆動波形を前記駆動素子に印加する制御部と、を備え、前記制御部が前記駆動素子に駆動波形を印加することで前記ノズルから吐出される液体の流速を振動させる工程は、前記ノズルから液滴の先端部を前記圧力室側とは反対側へ吐出させる第１正方向振動工程と、前記第１正方向振動工程により吐出した前記液滴の後端部の速度を調整するための第２正方向振動工程と、を有し、前記ノズルから吐出される柱状の液滴の後端部の速度を前記液滴の先端部の速度より速くするように前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔を決めることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１記載において、前記イジェクタの固有振動周期を調整することで前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔を決めることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１記載において、前記制御部が前記駆動素子に印加する駆動波形を調整することで前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔を決めることを特徴とする。

本発明の請求項４に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜３何れか１項記載において、前記ノズルから吐出される液滴の先端速度をＶｄとし、前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔Ｙ＝Ａ×Ｖｄ^Ｂとすると、８６．９４１≦Ａ≦１６８．７６、−１．１４５１≦Ｂ≦−０．９４９２を満足することを特徴とする。

本発明の請求項５に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜３何れか１項記載において、前記ノズルから吐出される液滴の先端速度をＶｄとし、前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔Ｙとすると、Ｙ≦Ａ×Ｖｄ^Ｂ、Ａ＝８６．９４１、Ｂ＝−０．９４９２、を満足することを特徴とする。

本発明の請求項６に係る液滴吐出ヘッドは、請求項１〜３何れか１項記載において、前記ノズルから吐出される液滴の先端速度をＶｄとし、前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔Ｙとすると、Ｙ≦Ａ×Ｖｄ^Ｂ、Ａ＝１６８．７６、Ｂ＝−１．１４５１を満足することを特徴とする。

本発明の請求項７に係る画像形成装置は、記録媒体を搬送する搬送手段と、前記搬送手段によって搬送される記録媒体に液滴と吐出する請求項１〜６何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドと、を備えることを特徴とする。

本発明の請求項１の構成によれば、液滴の後端部の速度が先端部の速度より速くなるように、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔を決めることにより、サテライトやミストといった意図しない吐出の発生を抑制することができる。

本発明の請求項２の構成によれば、イジェクタの固有振動周期を調整することで第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔を決め、サテライトやミストといった意図しない吐出の発生を抑制することができる。

本発明の請求項３の構成によれば、制御部が駆動素子に印加する駆動波形を調整することで第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔を決め、サテライトやミストといった意図しない吐出の発生を抑制することができる。

本発明の請求項４の構成によれば、ノズルから吐出される液滴の先端速度をＶｄとし、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔ＹをＡ×Ｖｄ^Ｂとしたときに、１６８．７６≧Ａ≧８６．９４１、−１．１４５１≦Ｂ≦−０．９４９２を満足している。このため、液滴の先端速度を速くして安定した状態で液滴を吐出させ、さらに、液滴の後端部を先端部に追いつかせて合体させることができる。

本発明の請求項５の構成によれば、ノズルから吐出される液滴の先端速度をＶｄとし、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔Ｙとしたときに、Ｙ≦Ａ×Ｖｄ^Ｂ、Ａ＝８６．９４１、Ｂ＝−０．９４９２を満足している。このため、液滴の先端速度を速くして安定した状態で液滴を吐出させ、さらに、液滴の後端部を先端部に追いつかせて合体させることができる。

本発明の請求項６の構成によれば、ノズルから吐出される液滴の先端速度をＶｄとし、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔Ｙとしたときに、Ｙ≦Ａ×Ｖｄ^Ｂ、Ａ＝１６８．７６、Ｂ＝−１．１４５１を満足している。このため、液滴の先端速度を速くして安定した状態で液滴を吐出させ、さらに、液滴の後端部を先端部に追いつかせて合体させることができる。

本発明の請求項７の構成によれば、サテライトやミストといった意図しない吐出が抑制され、記録媒体上に狙い通りの画像を形成させることができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に採用された液滴吐出ヘッドから吐出されたインク滴の形状を時系列で表した図面である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に採用された液滴吐出ヘッドへ印加される駆動波形及びノズル部のインク流速を表した図面である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に採用された液滴吐出ヘッドのノズルからインク滴が吐出されるまでのメニスカスの形状の変化を示した断面図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に採用された液滴吐出ヘッドから吐出されたインク滴（主滴）の速度と、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔との関係を示した図面である。 本発明の比較例としての画像形成装置に採用された液滴吐出ヘッドから吐出されたインク滴の形状を時系列で表した図面である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の比較例としての画像形成装置に採用された液滴吐出ヘッドへ印加される駆動波形及びノズル部のインク流速を表した図面である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に採用された液滴吐出ヘッドの断面図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に採用された液滴吐出ヘッドの平面図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を示した模式図である。 （Ａ）（Ｂ）本発明の第１実施形態に係る画像形成装置に採用された液滴吐出ヘッドへ印加される駆動波形及びノズル部のインク流速を表した図面である。

本発明の第１実施形態に係る液滴吐出ヘッドが採用された画像形成装置の一例を図１〜図９に従って説明する。

（全体構成）
図９には、本実施形態に係る画像形成装置であるＦＷＡ（Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ａｒｒａｙ）型インクジェットプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）１０の構成が概略的に示されている。

プリンタ１０には、搬送ベルト１２が設けられており、搬送ベルト１２は、複数のローラ１４に巻き掛けられ、図中矢印Ａで示される方向に周回する。複数のローラ１４の一部は、駆動手段（図示省略）の駆動力を受けて回転する駆動ローラとされており、他のローラは駆動ローラの回転に従動して回転する。

また、プリンタ１０には、用紙トレイ２０が配設されており、用紙トレイ２０には、画像を記録するためのシート部材Ｐが積み重ねられて収容されている。用紙トレイ２０に収容されたシート部材Ｐは、ピックアップ機構（図示省略）により最上層から１枚ずつ持ち出され、搬送ロール１１によって給紙搬送路２２に沿って案内され、搬送ベルト１２上の所定位置に送り出される。なお、搬送ベルト１２には、シート部材Ｐを密着保持する機能が備えられている。これにより、給紙搬送路２２から送り込まれたシート部材Ｐは、密着保持された状態で矢印Ａ方向に搬送される。

さらに、搬送ベルト１２上にシート部材Ｐが送り込まれる所定位置の搬送方向下流側に、シート部材Ｐの搬送経路に沿ってヘッドアレイ３７が配設されている。このヘッドアレイ３７には、搬送ベルト１２によるシート部材Ｐの搬送方向上流側から、シアン（Ｃ）色インク吐出用、マゼンタ（Ｍ）色インク吐出用、イエロー（Ｙ）色インク吐出用、ブラック（Ｋ）色吐出用の４つの液滴吐出ヘッドとしての記録ヘッド３６が設けられており、搬送されるシート部材Ｐは、各記録ヘッド３６に順次対向される。

そして、制御部としての記録ヘッドコントローラ９０の制御に基づいて各色のインク滴が各記録ヘッド３６のインクヘッドユニット６０（図８参照）に設けられたノズル４０（図７参照）から吐出される。これにより、搬送ベルト１２に密着されたシート部材Ｐには、順次対向する各記録ヘッド３６によりインク滴が吐出されてフルカラー画像が記録されるようになっている。

また、搬送ベルト１２によるシート部材Ｐの搬送経路上であってヘッドアレイ３７の下流側には、搬送経路が屈曲される位置に設けられたローラ１４の配設位置に対応するようにスクレーパ２６が設けられており、画像記録が終了したシート部材Ｐを搬送ベルト１２から分離させると共に、排出路２８を介して排紙トレイ３０に送り出すようになっている。

次に記録ヘッド３６について説明する。

図８に示されるように、記録ヘッド３６は、シート部材Ｐの最大幅よりも幅広の長尺ヘッドからなる。さらに、記録ヘッド３６は、複数の長方形状の液滴吐出ヘッドユニットとしてのインクヘッドユニット６０で構成されており、各インクヘッドユニット６０は、搬送されるシート部材Ｐの上流側と下流側とで半ピッチずらして、千鳥状に２列配置されている。

さらに、インクヘッドユニット６０には、複数のイジェクタが配列された長方形状のイジェクタ領域（イジェクタ群の配列部）４３が形成されている。イジェクタ領域４３には、インクカートリッジ（図示省略）からインクを供給する共通流路４１が複数設けられている。この共通流路４１は、複数のノズル４０（図７参照）と連通している。

図７に示されるように、インクヘッドユニット６０に設けられたイジェクタ３４は、インクを吐出するノズル４０と、ノズル４０に連通する圧力室４６と、圧力室４６にインクカートリッジ（図示省略）からインクを供給する共通流路４１とを備えている。

圧力室４６には、ノズル連通路６４が設けられ、ノズル連通路６４によってノズル４０と圧力室４６とが連通されている。また、圧力室４６と共通流路４１とは、連通路７０とインク供給路４４とによって連通されている。

これらはプレートを積層することで形成されており、ノズル４０が形成されたノズルプレート６２と、ノズル連通路６４と共通流路４１とが形成されたインクプールプレート６６及びインクプールプレート６８と、共通流路４１の連通路７０とノズル連通路６４とが形成されたスループレート７２と、インク供給路４４が形成されたインク供給路プレート７４と、圧力室４６が形成された圧力室プレート７６がこの順に積層されることで流路プレートユニット７８を形成している。

また、圧力室４６の天井は、振動板４７により構成されており、振動板４７には駆動素子４２が取り付けられている。さらに、駆動素子４２の上方には、基板４５が設けられ、半田バンプ３９を介して駆動素子４２と接合されている。

この構成により、記録ヘッドコントローラ９０によって決められた駆動波形が印加された駆動素子４２は、振動板４７に対する押圧力を変化させることにより、圧力室４６内の容積を収縮又は膨張させる。つまり、圧力室４６内の容積の変化により圧力室４６に蓄えられたインクが、ノズル連通路６４を通ってインク滴となってノズル４０から吐出されるようになっている。

（要部）
次に、イジェクタ３４の固有振動周期（Ｔｃ）、記録ヘッドコントローラ９０が駆動素子４２へ印加する駆動波形等について説明する。

図７に示されるように、イジェクタ３４の固有振動周期（Ｔｃ）は、圧力室４６の大きさ、ノズル４０の形状、及びノズル連通路６４の長さ等を適切に設定することで８μｓｅｃとされている。

なお、固有振動周期（Ｔｃ）は、下式で決定される。この式より分るように、固有振動周期（Ｔｃ）を短くするためには、圧力室４６のコンプライアンスＣや合成イナータンスＭを小さくすれば良い。コンプライアンスＣを小さくするためには、圧力室４６のサイズを小さくすればよい。合成イナータンスＭを小さくするためには、ノズル部のイナータンスＭｎや供給路のイナータンスＭｓを小さくすればよく、そのためには、ノズル４０やノズル連通路６４の長さを短く、断面積を大きくすればよい。

Ｔｃ ＝ ２π＊√（Ｍ×Ｃ）
１／Ｍ ＝ １／Ｍｎ ＋ １／Ｍｓ
Ｔｃ ： 固有振動周期
Ｃ ： 圧力室のコンプライアンス
Ｍ ： 合成イナータンス
Ｍｎ ： ノズル部のイナータンス
Ｍｓ ： 供給路のイナータンス。

また、図２（Ｂ）に示されるように、駆動素子４２へ印加する駆動波形は、単パルスとされている。この駆動波形はバイアス電圧（本実施形態では２０Ｖ)に保たれており、電圧が降下すると圧力室４６が膨張してノズル４０近傍のインクの流速を負方向（吐出と反対方向）にし、電圧が上昇すると圧力室４６が収縮して流速を正方向（吐出方向）にする構成となっている。また、パルス幅は、前述した固有振動周期（Ｔｃ）を考慮して、８μｓｅｃの略１／２とされている。

（作用・効果）
図３（Ａ）に示されるように、記録ヘッドコントローラ９０が駆動素子４２に駆動波形を印加する前は、ノズル４０のメニスカス３２は、毛管力とインク背圧（負圧）の釣り合った状態でノズル端部に保持されている。

図３（Ｂ）に示されるように、記録ヘッドコントローラ９０が駆動素子４２に駆動波形を印加して、電圧が降下すると圧力室４６（図７参照）が膨張し、ノズル４０のメニスカス３２がノズル４０内部に引き込まれる（第１負方向振動工程）。

次に、図３（Ｃ）に示されるように、降下した電圧が上昇すると圧力室４６（図７参照）が収縮し、ノズル４０のメニスカス３２がノズル４０外部に成長して液柱先端部を押し出し、慣性力で液柱先端部を移動させる（第１正方向振動工程）。

次に、図３（Ｄ）に示されるように、液柱後端部をノズル４０の内部に引っ張るような流れが生じ、液柱後端部を細くする（第２負方向振動工程）。

次に、図３（Ｅ）に示されるように、液注後端部をノズル４０の外部に押し出すような流れが生じ、液柱後端部の速度を加速させる（第２正方向振動工程）。そして、図３（Ｆ）に示されるように、液注をノズル４０内部のインクと切断して柱状のインク滴（液滴）をシート部材Ｐに向けて吐出する。メニスカス３２を一度ノズル４０内部に引いてインク滴を吐出させる所謂引き打ちにてインク滴を吐出させる構成となっている。

次に、このように吐出されるインク滴のノズル４０近傍でのインク流速について説明する。

図２（Ａ）のグラブの縦軸はノズル４０近傍でのノズル４０から吐出されるインクのインク流速を示し、プラス方向がインクをノズル４０から吐出させる方向の速度で、マイナス方向がインクをノズル４０の内部に引き込む方向の速度である。また、グラブの横軸は時間を示す。

第１負方向振動工程（図３（Ｂ）参照）、第１正方向振動工程（図３（Ｃ）参照）、第２負方向振動工程（図３（Ｄ）参照）、及び第２正方向振動工程（図３（Ｅ）参照）をグラフ中に記載する。この図からも分るように、イジェクタ３４の固有振動周期（Ｔｃ）を８μｓｅｃとすることで、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔が、後述する固有振動周期（Ｔｃ）１１μｓｅｃの場合と比較して短くなるように決められる。

ここで、本出願の発明者は、固有振動周期（Ｔｃ）が８μｓｅｃとされたイジェクタ３４を使用して、図２（Ｂ）に示す駆動波形を駆動素子４２に印加してノズル４０から吐出されるインク滴について実際に評価した。

詳細には、ノズル４０から吐出されたインク滴は、柱状にノズル４０から吐出される。そして、柱状のインク滴は、先端部に位置する比較的大きな主滴と、主滴に付随して形成され、後端部に位置するサテライト滴とを備える。この主滴及びサテライト滴について評価した。

評価の方法は、ノズル４０から吐出されたインク滴の形状を側方から時間毎に確認し、ノズル面から７００μｍ離れた位置でサテライト滴が主滴に追いついて合体して飛翔するか否かを評価した。

なお、通常、画像形成装置の場合、ノズル４０から１ｍｍ〜１．５ｍｍ離間した位置に記録媒体としてのシート部材Ｐが位置するのが一般的である。今回の調査としては、シート部材Ｐに到達する前に合体しているか否かを確認することを目的としており、一例としてノズル面から７００μｍ離れた位置で評価したが、シート部材Ｐに達するまで主滴とサテライト滴が合体していればよく、７００μｍに限定されるものではない。

図１には、ノズル４０から吐出されたインク滴を側方から見た形状が時系列で記載されている。紙面左側にはインク滴が吐出されるノズル面が記載されおり、紙面右側にはノズル面から３００μｍ離れたラインが記載されている。

これから分るように、ノズル４０から吐出される柱状のインク滴のサテライト滴の速度（インク滴の後端速度）が、主滴の速度（インク滴の先端速度）より速いため、ノズル面から７００μｍ離れた位置では、サテライト滴が主滴に追いついて合体して飛翔する。

次に、本出願の発明者は、本発明の比較例として、固有振動周期（Ｔｃ）が１１μｓｅｃとされたイジェクタを使用してノズルから吐出されるインク滴を確認した。

図６（Ｂ）に示されるように、パルス幅は、固有振動周期（Ｔｃ）を考慮して、１１μｓｅｃの略１／２とされている。

図６（Ａ）に示されるように、イジェクタの固有振動周期（Ｔｃ）を１１μｓｅｃとすることで、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔を短くすることができず、固有振動周期（Ｔｃ）が８μｓｅｃの本願発明と比較して第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔が拡がっている。

さらに、図５から分るように、ノズルから吐出される柱状のインク滴のサテライト滴の速度（インク滴の後端速度）は、主滴の速度（インク滴の先端速度）とほとんど変わらないため、ノズル面から７００μｍ離れた位置では、サテライト滴が主滴に追いついておらず合体していない。

つまり、固有振動周期（Ｔｃ）を８μｓｅｃとして、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔を短くする（決める）ことで、サテライト滴の速度（インク滴の後端速度）が主滴の速度（インク滴の先端速度）より速くなり、ノズル面から７００μｍ離れた位置でサテライト滴が主滴に追いついて合体して飛翔する。

次に、本出願の発明者は、ノズル径及びインクの表面張力（粘度）のパラメータを振って、ノズル面から７００μｍ離れた位置でサテライト滴が主滴に追いついて合体するか否かについて評価した。

図４（Ａ）の横軸は主滴の速度（インク滴の先端速度）の速度を示し、縦軸は第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔示す。ノズル径をΦ２５μｍに固定、インクの表面張力（σ）を２０ｍＮ／ｍ、３０ｍＮ／ｍ、４０ｍＮ／ｍの三水準で評価した。

サテライト滴が主滴に追いついて合体するか否かは主滴（液柱先端）の速度に大きく依存しており、駆動条件（固有振動周期、駆動波形）が固定の場合、主滴の速度（インク滴の先端速度）が速い方が安定してインク滴を吐出させることができるが、サテライト滴が主滴に追いつかなくなり、サテライト滴が主滴に合体しなくなる。一方、主滴の速度を遅くするとサテライト滴が主滴に合体しやすくなるが、インク滴が安定して吐出しなくなる。

そこで、主滴の速度（インク滴の先端速度）と、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔（時間）との関係を、インクの表面張力（σ）を２０ｍＮ／ｍ、３０ｍＮ／ｍ、４０ｍＮ／ｍの三水準に分けてグラフ化した。つまり、インク滴を安定して吐出させることができる主滴の速度を決めた場合に、その速度に対して主滴とサテライト滴が合体し得る上限の第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔（時間）をインクの表面張力別にプロットした。

インクの表面張力（σ）２０ｍＮ／ｍにおいて、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔をＹとし、主滴の速度（先端速度）をＶｄとすると、
Ｙ＝１０５．１７×Ｖｄ^{−１．１１８７}の関係が成り立つことが分る。

また、インクの表面張力（σ）３０ｍＮ／ｍにおいて、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔をＹとして、主滴の速度（先端速度）をＶｄとすると、
Ｙ＝９２．６４６×Ｖｄ^{−１．０２２１}の関係が成り立つことが分る。

さらに、インクの表面張力（σ）４０ｍＮ／ｍにおいて、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔をＹとして、主滴の速度（先端速度）をＶｄとすると、
Ｙ＝８６．９４１×Ｖｄ^{−０．９４９２}の関係が成り立つことが分る。

つまり、インクの表面張力（σ）４０ｍＮ／ｍ以上において、Ｙ≦Ａ×Ｖｄ^Ｂ、Ａ＝８６．９４１、及びＢ＝−０．９４９２を満たせば、インク滴の先端速度を速くして安定した状態でインク滴を吐出させ、さらに、インク滴の後端部を先端部に追いつかせて合体させることができることが分かる。

これに対し、インクの表面張力（σ）を３０ｍＮ／ｍに固定し、ノズル径をΦ１５μｍ、Φ２０μｍ、Φ２５μｍの三水準で評価した。図４（Ｂ）の横軸は主滴の速度（インク滴の先端速度）を示し、縦軸は第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔（時間）を示す。

ノズル径Φ１５μｍにおいて、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔をＹとして、主滴の速度（先端速度）をＶｄとすると、
Ｙ＝１６８．７６×Ｖｄ^{−１．１４５１}の関係が成り立つことが分る。

また、ノズル径Φ２０μｍにおいて、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔をＹとして、主滴の速度（先端速度）をＶｄとすると、
Ｙ＝９３．３０５×Ｖｄ^{−０．９９１９}の関係が成り立つことが分る。

さらに、ノズル径Φ２５μｍにおいて、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔をＹとして、主滴の速度（先端速度）をＶｄとすると、
Ｙ＝９２．６４６×Ｖｄ^{−１．０２２１}の関係が成り立つことが分る。

つまり、ノズル径Φ１５μｍ以下において、Ｙ≦Ａ×Ｖｄ^Ｂ、Ａ＝１６８．７６、Ｂ＝−１．１４５１を満たせば、インク滴の先端速度を速くして安定した状態でインク滴を吐出させ、さらに、インク滴の後端部を先端部に追いつかせて合体させることができることが分かる。

また、以上の結果より、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔ＹをＡ×Ｖｄ^Ｂとすると、
１６８．７６≧Ａ≧８６．９４１、及び−１．１４５１≦Ｂ≦−０．９４９２を満足するときに、ノズルから安定したインク滴を吐出させると共に、サテライト滴が主滴に追いつき、サテライト滴と主滴が合体する。

なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、イジェクタ３４の固有振動周期（Ｔｃ）を８μｓｅｃで説明したが、これに限定されるものではなく、ノズル４０から吐出される柱状のインク滴の後端速度が、インク滴の先端速度より速くなるようにイジェクタの固有振動周期（Ｔｃ）を調整すれば（決めれば）よい。

また、上記実施形態では、記録ヘッド３６から吐出される液滴をインク滴に限定して説明したがインク滴に限定されるわけではない。例えば、溶融状態の半田を基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴吐出ヘッドに対して本発明を適用することが可能である。

また、上記実施形態では、長尺状の記録ヘッド３６を使用して記録ヘッド３６が固定された状態でインク滴を吐出する画像形成装置を例にとって説明したが、記録ヘッドがシート部材Ｐの幅方向に走査して、走査しながらインク滴を吐出する画像形成装置等であってもよい。

また、上記実施形態では、図２（Ｂ）に示す駆動波形を印加して、ノズル４０から吐出される柱状のインク滴の後端速度が、インク滴の先端速度より速くなるようにしたが、ノズルから吐出される柱状のインク滴の後端速度をインク滴の先端速度より速くなるような他の駆動波形であってもよい。

次ぎに、本発明の第２実施形態に係る液滴吐出ヘッドが採用された画像形成装置の一例を図１０に従って説明する。

なお、第１実施形態と同一部材については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、イジェクタの固有振動周期（Ｔｃ）は８μｓｅｃとされておらず、これに代えて固有振動周期（Ｔｃ）は１１μｓｅｃとされている。

さらに、図１０（Ｂ）に示されるように、駆動素子４２に印加される駆動波形は、単パルスではなく、インク滴を吐出させるメインパルスと、メインパルスの後に印加されるメインパルスのパルス幅より短い付加パルスとを備えている。

このように、イジェクタ３４の固有振動周期（Ｔｃ）が長い場合（１１μｓｅｃ）であっても、図１０（Ａ）に示されるように、付加パルスをタイミング良く印加することにより、位相が大きくずれて、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔（時間）が短くなるように決められる。

さらに、第１正方向振動工程と第２正方向振動工程の間隔が短くなることで、サテライト滴の速度（インク滴の後端速度）が、主滴の速度（インク滴の先端速度）より速くなり、サテライト滴が主滴に追いついて合体して飛翔する。

１０ プリンタ（画像形成装置）
１１ 搬送ロール（搬送手段）
１２ 搬送ベルト（搬送手段）
３２ メニスカス
３４ イジェクタ
３６ 記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
４０ ノズル
４２ 駆動素子
４６ 圧力室
６４ ノズル連通路
９０ 記録ヘッドコントローラ（制御部）

Claims (7)

1. 液滴を吐出するノズルと、連通路を介して前記ノズルに通じる圧力室と、前記圧力室内の液体へ圧力を付与する駆動素子と、を有するイジェクタと、
   画像情報に基づいた駆動波形を前記駆動素子に印加する制御部と、
   を備え、
   前記制御部が前記駆動素子に駆動波形を印加することで前記ノズルから吐出される液体の流速を振動させる工程は、
   前記ノズルから液滴の先端部を前記圧力室側とは反対側へ吐出させる第１正方向振動工程と、
   前記第１正方向振動工程により吐出した前記液滴の後端部の速度を調整するための第２正方向振動工程と、を有し、
   前記ノズルから吐出される柱状の液滴の後端部の速度を前記液滴の先端部の速度より速くするように前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔を決める液滴吐出ヘッド。
2. 前記イジェクタの固有振動周期を調整することで前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔を決める請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
3. 前記制御部が前記駆動素子に印加する駆動波形を調整することで前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔を決める請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
4. 前記ノズルから吐出される液滴の先端速度をＶｄとし、
   前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔Ｙ＝Ａ×Ｖｄ^Ｂとすると、
   ８６．９４１≦Ａ≦１６８．７６
   −１．１４５１≦Ｂ≦−０．９４９２
   を満足する請求項１〜３何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
5. 前記ノズルから吐出される液滴の先端速度をＶｄとし、
   前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔Ｙとすると、
   Ｙ≦Ａ×Ｖｄ^Ｂ
   Ａ＝８６．９４１
   Ｂ＝−０．９４９２
   を満足する請求項１〜３何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
6. 前記ノズルから吐出される液滴の先端速度をＶｄとし、
   前記第１正方向振動工程と前記第２正方向振動工程の間隔Ｙとすると、
   Ｙ≦Ａ×Ｖｄ^Ｂ
   Ａ＝１６８．７６
   Ｂ＝−１．１４５１
   を満足する請求項１〜３何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
7. 記録媒体を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段によって搬送される記録媒体に液滴と吐出する請求項１〜６何れか１項に記載された液滴吐出ヘッドと、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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