JP2019005950A

JP2019005950A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの制御方法、及び、液体噴射装置の制御方法

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Publication number: JP2019005950A
Application number: JP2017121987A
Authority: JP
Inventors: 小澤　欣也; Kinya Ozawa; 欣也小澤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2019-01-17
Also published as: US10639883B2; US20180370222A1

Abstract

【課題】サテライト液滴等を抑制しつつ液滴の噴射特性の調整が可能な液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの制御方法、及び、液体噴射装置の制御方法を提供する。【解決手段】液体が噴射されるノズル開口（１６ａ）を有するノズル（１６）と、記ノズルに連通する圧力室（２３）と、圧力室内の液体の圧力を変動させてノズル開口から液体を噴射させる駆動素子（２５）と、圧力室からノズル開口までの流路中の液体にエネルギーを付与する制御素子（３７）と、を備え、制御素子は、流路中の液体にエネルギーを付与することによって、駆動素子の駆動によりノズル開口から押し出された液体の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることを特徴とする。【選択図】図１３

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッドなどの液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの制御方法、及び、液体噴射装置の制御方法に関するものである。

液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この液体噴射ヘッドのノズルから各種の液体を噴射（吐出）する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を活かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタを製造するディスプレイ製造装置，有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極を形成する電極形成装置，バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではＲ（Red）・Ｇ（Green）・Ｂ（Blue）の各色材の溶液をノズルから噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液をノズルから噴射する。

液体噴射装置に搭載される液体噴射ヘッドには個体差があるため、液体の噴射制御を、同一の駆動条件（例えば同一の駆動信号）で一律に行った場合にノズルから噴射される液体（液滴）の量、飛翔速度等の噴射特性にバラツキが生じ、これにより、液体噴射動作による結果物（例えば、記録媒体に印刷された印刷画像）に濃度ムラ等の不具合が発生する場合がある。特に、ノズルを複数列設して成るノズル群を有するヘッドユニットが複数配列された所謂ライン型液体噴射ヘッドでは、ヘッドユニット毎の個体差や、液体供給源から各ヘッドユニットまでの液体の供給経路の長さ等の違い等により、各ヘッドユニット間で噴射特性のばらつきが生じるという問題があった。このため、例えば、特許文献１に開示されている発明では、供給経路の長さ等に応じてヘッドユニットごとに駆動信号の波形が変更されている。

特開２００８−２２１７９２号公報

通常、基準となる駆動信号の波形は、当該駆動信号により圧電素子等の駆動素子が駆動される際に、液滴の噴射に伴うより微小な液滴、すなわち所謂サテライト液滴やこれよりもさらに微小なミスト等の発生を抑制しつつ所定の量（重量・体積）の液滴がノズルから噴射されるように設計されている。ところが、基準となる駆動信号の波形について、例えば、液滴の量を目標値に合わせるべく電圧を大きくする補正が行われた場合、これに伴ってノズルから噴射される液滴の飛翔速度が高まることにより、上記サテライト液滴等が発生しやすくなり、液滴が対象物に着弾して形成されるドットの形状も変わる虞がある。すなわち、駆動信号の補正では、噴射特性の厳密な調整が難しいという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、サテライト液滴等を抑制しつつ液滴の噴射特性の調整が可能な液体噴射ヘッド、液体噴射装置、液体噴射ヘッドの制御方法、及び、液体噴射装置の制御方法を提供することにある。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、液体が噴射されるノズル開口を有するノズルと、
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室内の液体の圧力を変動させて前記ノズル開口から液体を噴射させる駆動素子と、
前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体にエネルギーを付与する制御素子と、
を備え、
前記制御素子は、前記流路中の液体に前記エネルギーを付与することによって、前記駆動素子の駆動により前記ノズル開口から押し出された液体の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることを特徴とする。

本発明によれば、流路中の液体にエネルギーを付与することにより、駆動素子の駆動によりノズル開口から押し出された液体（液柱）の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることで、当該部分において液体が切れやすくなる。このように制御素子による液体へのエネルギーの付与を制御することにより、ノズル開口から噴射される液体（液滴）の噴射特性を調整することが可能となる。したがって、液体噴射ヘッドの個体差等による噴射特性のばらつきをより効果的に低減することが可能となる。また、ノズル開口から押し出された液柱が過剰に引き延ばされることが抑制されるので、ノズル開口から噴射された液滴の後端部分が尾のように伸ばされる所謂尾曳が抑制され、その結果、液滴の噴射に伴って生じる微小な液滴、すなわち、サテライト液滴やさらに微小なミストの発生が低減される。

また、上記構成において前記制御素子は、前記ノズルの周縁部に配置されている構成を採用することが望ましい。

上記構成によれば、液滴が噴射されるノズルの周縁部に制御素子が配置されていることで、制御素子によって液体にエネルギーが付与される時点から、ノズル開口から液滴が噴射される時点（ノズル開口から押し出された液柱がノズル内のメニスカスから分離する時点）までの時差が低減されるので、液体に付与されたエネルギーがその間に当該液体内で拡散して低下することが抑えられ、より高い精度で噴射特性の調整が可能となる。

上記構成において、前記制御素子は、前記ノズル開口に臨ませて当該ノズル開口の周縁部に沿って一定間隔で断続的に配置されている構成を採用することができる。

上記構成によれば、制御素子によって液体にエネルギーが付与される時点から、ノズル開口から液滴が噴射される時点までの時差がさらに低減されるので、より一層高い精度で噴射特性の調整が可能となる。また、制御素子がノズル開口の周縁部に沿って一定間隔で断続的に配置されていることによって、すなわち、ノズル開口の周囲に制御素子が偏りなく配置されていることによって、当該ノズル開口の周方向において液体に対して偏りなくエネルギーを付与することができる。このため、ノズル開口から噴射された液滴の飛翔方向が本来目標とする方向から曲がってしまうことが抑制される。

また、上記構成において、前記液体には、界面活性作用を有する組成が含まれる構成を採用することが望ましい。

上記構成によれば、制御素子による液体へのエネルギーの付与に加え、液体に含まれる組成の界面活性作用によって、液柱の一部の表面張力をより積極的に変化させることができる。これにより、当該部分において液体がより切れやすくなる。その結果、噴射特性の調整がより容易となり、また、サテライト液滴等をより確実に抑制することができる。

さらに、上記構成において、前記ノズル、前記圧力室、前記駆動素子、及び制御素子を備えるヘッドユニットを複数備える構成に好適である。

この構成によれば、各ヘッドユニットの個体差等による噴射特性のばらつきを効果的に抑制することが可能となる。

また、上記構成において、前記制御素子は、前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体に熱エネルギーを付与する発熱素子、または前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体に振動エネルギーを付与する振動素子である構成を採用することができる。

また、本発明の液体噴射装置は、液体が噴射されるノズル開口を有するノズルと、
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室内の液体の圧力を変動させて前記ノズル開口から液体を噴射させる駆動素子と、
前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体にエネルギーを付与する制御素子と、
を備え、
前記制御素子は、前記流路中の液体に前記エネルギーを付与することによって、前記駆動素子の駆動により前記ノズル開口から押し出された液体の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることを特徴とする。

本発明によれば、流路中の液体にエネルギーを付与することにより、駆動素子の駆動によりノズル開口から押し出された液体（液柱）の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることで、当該部分において液体が切れやすくなる。このように制御素子による液体へのエネルギーの付与を制御することにより、ノズル開口から噴射される液体（液滴）の噴射特性を調整することが可能となる。したがって、噴射特性のばらつきをより効果的に低減することが可能となる。また、ノズル開口から押し出された液柱が過剰に引き延ばされることが抑制されるので、ノズル開口から噴射された液滴の後端部分が尾のように伸ばされる所謂尾曳が抑制され、その結果、液滴の噴射に伴って生じる微小な液滴、すなわち、サテライト液滴やさらに微小なミストの発生が低減される。

上記構成によれば、制御素子によって液体にエネルギーが付与される時点から、ノズル開口から液滴が噴射される時点までの時差がさらに低減されるので、より一層高い精度で噴射特性の調整が可能となる。また、制御素子がノズル開口の周縁部に沿って一定間隔で断続的に配置されているによって、すなわち、ノズル開口の周囲に制御素子が偏りなく配置されていることによって、当該ノズル開口の周方向において液体に対して偏りなくエネルギーを付与することができる。このため、ノズル開口から噴射された液滴の飛翔方向が本来目標とする方向から曲がってしまうことが抑制される。

また、上記構成において、前記駆動素子を駆動する駆動パルス、及び、前記制御素子の制御に係る制御パルスを発生する信号発生回路を備え、
前記制御パルスは、前記駆動パルスの発生タイミングを規定するタイミング信号の後、前記駆動パルスの終端までの間に発生される構成を採用することが望ましい。

上記構成によれば、液体の噴射動作に係る駆動パルスの発生タイミングに応じて制御パルスが発生されることによって、駆動パルスによる噴射動作に連動して制御素子による液体へのエネルギーの付与がより適切なタイミングで行われる。

また、本発明の液体噴射ヘッドの制御方法は、液体が噴射されるノズル開口を有するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内の液体の圧力を変動させて前記ノズル開口から液体を噴射させる駆動素子と、前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体にエネルギーを付与する制御素子と、を備える液体噴射ヘッドの制御方法であって、
前記駆動素子の駆動により前記ノズル開口から液体を噴射する噴射工程において、前記制御素子により前記流路中の液体に前記エネルギーを付与するエネルギー付与工程を有し、
前記エネルギー付与工程は、前記噴射工程において前記ノズル開口から押し出された液体の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることを特徴とする。

さらに、本発明の液体噴射装置の制御方法は、液体が噴射されるノズル開口を有するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内の液体の圧力を変動させて前記ノズル開口から液体を噴射させる駆動素子と、前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体にエネルギーを付与する制御素子と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
前記駆動素子の駆動により前記ノズル開口から液体を噴射する噴射工程において、前記制御素子により前記流路中の液体に前記エネルギーを付与するエネルギー付与工程を有し、
前記エネルギー付与工程は、前記噴射工程において前記ノズル開口から押し出された液体の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることを特徴とする。

液体噴射装置（プリンター）の構成を説明する斜視図である。液体噴射ヘッド（記録ヘッド）の下面図である。ヘッドユニットの構成を説明する断面図である。図３における領域Ｘの拡大図である。圧力室からノズル開口までの流路の構成を説明する断面図である。ノズル開口周辺の構成を説明する平面図である。液体噴射装置の電気的な構成を説明するブロック図である。駆動パルスの一例について説明する波形図である。制御パルスの一例について説明する波形図である。噴射工程について説明する工程図である。噴射工程について説明する工程図である。噴射工程について説明する工程図である。噴射工程について説明する工程図である。噴射工程について説明する工程図である。変形例におけるノズル開口周辺の構成を説明する平面図である。第２実施形態における圧力室からノズル開口までの流路の構成を説明する断面図である。第２実施形態における駆動振動の一例について説明する波形図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、インクジェット式記録装置（以下、プリンター）を例に挙げて説明する。

まず、プリンター１の構成について説明する。第１実施形態におけるプリンター１は、記録紙等の記録媒体２（液体の着弾対象の一種）の表面に液体状のインクを噴射してドットを形成し、当該ドットの配列により画像等の印刷（記録）が行われる装置であり、より具体的には、記録ヘッド４の走査を行うことなく記録媒体２の搬送を行いつつ印刷動作（液体の噴射動作）が行われる所謂ライン型のプリンターである。本実施形態におけるプリンター１は、複数のヘッドブロック３を保持部材８に取り付けた状態で有する記録ヘッド４（本発明における液体噴射ヘッドに相当）と、記録媒体２を搬送する搬送機構５と、記録ヘッド４における各ヘッドブロック３の底面（ノズル面）に記録媒体２を相対させた状態で支持する媒体支持部６と、を装置本体７の内部に備えている。なお、以下においては、適宜、記録媒体２の幅方向（記録ヘッド４の長尺方向）を第１方向、記録媒体２の搬送方向を第２方向、媒体支持部６の支持面に直交する方向を第３方向として説明する。

本実施形態における記録ヘッド４は、記録媒体２の搬送方向（第２方向）に交差する方向（第１方向）に複数のヘッドブロック３が保持部材８に取り付けられており、各ヘッドブロック３のノズル面を媒体支持部６（プラテン）に向けた姿勢で装置本体７に固定されている。各ヘッドブロック３には、本発明における液体の一種であるインクを貯留した図示しないインクカートリッジからのインクが供給されるように構成されている。このインクカートリッジは、記録ヘッド４上に装着される構成であってもよいし、装置本体７において記録ヘッド４とは異なる位置に配置されて供給チューブ等を介して各ヘッドブロック３にインクが供給される構成であってもよい。

搬送機構５は、媒体支持部６よりも記録媒体の搬送方向における上流側に上下一対に配置された第１の搬送ローラー１０ａと、媒体支持部６よりも搬送方向における下流側に上下一対に配置された第２の搬送ローラー１０ｂと、を備えており、これらの搬送ローラー１０ａ，１０ｂを駆動させることにより、供給側からの記録媒体２を、上下のローラーで挟んだ状態で媒体支持部６上を通過させて排出側に向けて搬送する。

本実施形態における媒体支持部６は、ヘッドブロック３の並設方向に沿って長尺な板状の支持台であり、記録ヘッド４によって画像等の印刷が行われる対象である記録媒体２を支持する。なお、搬送機構５が、無端ベルトやドラムにより構成されるものもあり、このような構成では、ベルトやドラムが媒体支持部として機能する。また、媒体支持部６としては、記録媒体２を静電気力により吸着させる構成のものや、負圧を発生させることで記録媒体２を吸着させる構成のものを採用することもできる。

図２は、記録ヘッド４の下面図である。記録ヘッド４における保持部材８の下面、すなわち、媒体支持部６側の面には、複数（本実施形態においては合計４つ）のヘッドブロック３が、第２方向の位置が交互に異なるように第１方向に沿って保持されている。各ヘッドブロック３は、複数のヘッドユニット１２（ヘッドチップ）、および、各ヘッドユニット１２を保護する固定板１４を備えている。ヘッドユニット１２は、後述するように複数のノズル１６が並設されてなるノズル列が形成されたノズルプレート１７や、ノズル１６と連通するインク流路が形成された基板や、インクを噴射させる駆動源であるアクチュエーターユニット等の構成部材が積層されて構成されている。

固定板１４は、ヘッドブロック３を構成している各ヘッドユニット１２に共通な金属製の板材であり、プレス加工により作製されている。この固定板１４には、各ヘッドユニット１２のノズルプレート１７に対応する位置に、当該ノズルプレート１７に形成されたノズル１６（ノズル列）を露出させるため、ノズル列方向に長尺な開口１５がそれぞれ形成されている。各ヘッドユニット１２は、それぞれ対応する開口１５にノズル１６を露出させた状態で接着剤等により固定板１４の上面（媒体支持部６側とは反対側の面）に接合される。この固定板１４にノズルプレート１７が接合されることにより各ヘッドユニット１２の高さ、すなわち、ノズルプレート１７に直交する方向の位置がそれぞれ規定される。本実施形態では、この固定板１４の下面（固定板１４における媒体支持部６側の面）と開口１５におけるノズルプレート１７の露出部分とにより、ヘッドブロック３の底面であるノズル面が構成されている。

図３は、ヘッドユニット１２の構成について説明するノズル列に直交する方向における断面図である。また、図４は、図３における領域Ｘの拡大図である。なお、図４においては、複数のヘッドユニット１２のうちの１つのみの構成を示しているが、他のヘッドユニット１２も同様の構成となっている。本実施形態におけるヘッドユニット１２は、ノズルプレート１７、連通板１８、アクチュエーター基板１９、コンプライアンス基板２０、ケース２１等の複数の構成部材が積層されて接着剤等によって接合されてユニット化されている。

本実施形態におけるアクチュエーター基板１９は、ノズルプレート１７に形成されたノズル１６と連通する圧力室２３が形成された圧力室形成基板２４と、各圧力室２３内のインクに圧力振動を生じさせる駆動素子としての圧電素子２５と、これらの圧力室形成基板２４および圧電素子２５を保護する保護基板２６とを積層した状態で備えている。保護基板２６の平面視における略中央部には、駆動ＩＣ２７を実装したフレキシブル基板２８が挿通される配線空部２９が開設されている。この配線空部２９内に、圧電素子２５のリード電極が配置され、このリード電極にフレキシブル基板２８の配線端子が電気的に接続される。このフレキシブル基板２８を通じて後述する信号発生回路５３から送られてくる駆動信号が圧電素子２５に供給される。また、信号発生回路５３からは、後述する発熱素子３７のオン・オフ制御に係る制御信号が送られてくる。駆動信号に含まれる駆動パルスＰｄ（図８参照）の圧電素子２５への選択的な印加制御や、制御信号による発熱素子３７のオン・オフ制御は、駆動ＩＣ２７によって行われる（詳細については後述する）。なお、フレキシブル基板２８としては、駆動ＩＣ２７を備えるものには限られず、当該駆動ＩＣ２７が保護基板２６の上部に所謂インターポーザーを介して別途配置される構成を採用することもできる。

圧力室形成基板２４は、例えばシリコン単結晶基板から作製されている。この圧力室形成基板２４には、圧力室２３となる空間が各ノズル１６に対応して複数列設されている。この圧力室２３は、ノズル列に交差（本実施形態においては直交）する方向に長尺な空部である。この圧力室２３の長手方向の一側の端部にはノズル連通口３０が連通し、同じく他側の端部には個別連通口３１が連通している。そして、本実施形態における圧力室形成基板２４には、圧力室２３の列が２列形成されている。

圧力室形成基板２４の上面（連通板１８側とは反対側の面）には、振動板３３が積層され、この振動板３３によって圧力室２３の上部開口が封止されている。すなわち、振動板３３により、圧力室２３の一部が区画されている。この振動板３３は、例えば、圧力室形成基板２４の上面に形成された二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる弾性膜と、この弾性膜上に形成された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）からなる絶縁体膜と、から成る。そして、この振動板３３上における各圧力室２３に対応する領域に圧電素子２５がそれぞれ積層されている。

本実施形態の圧電素子２５は、所謂撓みモードの圧電素子である。この圧電素子２５は、例えば、振動板３３上に、下電極層、圧電体層および上電極層（いずれも図示せず）が順次積層されてなる。このように構成された圧電素子２５は、下電極層と上電極層との間に両電極の電位差に応じた電界が付与されると、上下方向に撓み変形する。本実施形態では、２列に形成された圧力室２３の列に対応して、圧電素子２５の列が２列形成されている。なお、下電極層および上電極層は、両側の圧電素子２５の列から当該列の間の配線空部２９内までリード電極として延在され、上述したようにフレキシブル基板２８と電気的に接続されている。

保護基板２６は、２列に形成された圧電素子２５の列を覆うように振動板３３上に積層されている。保護基板２６の内部には、圧電素子２５の列を収容可能な収容空間３４が形成されている。この収容空間３４は、保護基板２６の下面側（振動板３３側）から上面側（ケース２１側）に向けて保護基板２６の高さ方向途中まで形成された窪みである。本実施形態における保護基板２６には、配線空部２９の両側に収容空間３４がそれぞれ形成されている。アクチュエーター基板１９の下面には、このアクチュエーター基板１９よりも広い面積を有する連通板１８が接合される。

連通板１８は、圧力室形成基板２４と同様にシリコン単結晶基板から作製されている。本実施形態における連通板１８には、圧力室２３とノズル１６とを連通するノズル連通口３０、各圧力室に共通に設けられたリザーバー３５（共通液室の一種。マニホールドとも呼ばれる。）、および、リザーバー３５と圧力室２３とを連通する個別連通口３１が、例えば異方性エッチングにより形成されている。リザーバー３５は、ノズル列方向に沿って延在する空部であり、本実施形態における連通板１８においてノズルプレート１７のノズル列毎に対応して２つ形成されている。なお、１つのノズル列に対して複数のリザーバーが設けられ、それぞれのリザーバーに異なる種類のインクが割り当てられる構成を採用することもできる。ノズル連通口３０、個別連通口３１、及びリザーバー３５は、連通板１８の下面側から異方性エッチングによって形成されている。このリザーバー３５には、後述するようにケース２１に設けられた液室空部４５の導入口４６を通じてインクが導入される。個別連通口３１は、各圧力室２３にそれぞれ対応してノズル列方向に沿って複数形成されている。この個別連通口３１は、圧力室２３の長手方向における他側（ノズル連通口３０に連通する側とは反対側）の端部と連通する。

図４に示されるように、リザーバー３５は、第１のリザーバー部３５ａと第２のリザーバー部３５ｂとから構成される。第１のリザーバー部３５ａは、ケース２１の液室空部４５の底面側の開口形状に倣った形状および寸法の開口を有する空部であり、連通板１８の板厚方向を貫通した部分である。この第１のリザーバー部３５ａは、ケース２１の液室空部４５と連通する。第２のリザーバー部３５ｂは、連通板１８の上面側に肉薄部を残して下面側（コンプライアンス基板２０側）から板厚方向の途中まで窪まされた部分である。この第２のリザーバー部３５ｂは、ノズル列方向において、第１のリザーバー部３５ａの一端から他端に亘って延在して当該第１のリザーバー部３５ａと連通している。また、第２のリザーバー部３５ｂにおける上記肉薄部には、圧力室２３に連通する個別連通口３１が、各圧力室２３に対応させてノズル列方向（第１方向）に沿って複数並設されている。すなわち、リザーバー３５は、これらの個別連通口３１を通じて各圧力室２３に個別に連通されている。そして、リザーバー３５の下面側の開口部は、コンプライアンス基板２０のコンプライアンスシート４０によって封止される。

図３に戻って、上記の連通板１８の下面の略中央部分には、複数のノズル１６が形成されたノズルプレート１７が接合される。本実施形態におけるノズルプレート１７は、連通板１８およびアクチュエーター基板１９よりも小さい外形の板材であり、シリコン単結晶基板から構成されている。このノズルプレート１７は、連通板１８の下面において、リザーバー３５の開口部から外れた位置であって、ノズル連通口３０が開口した領域に、これらのノズル連通口３０と複数のノズル１６とがそれぞれ連通する状態で接着剤等により接合される。本実施形態におけるノズルプレート１７には、複数のノズル１６が列設されてなるノズル列（ノズル群）が合計２条形成されている。本実施形態においては、１列のノズル列は、例えば４００個のノズル１６により構成されている。各ノズル１６は、このノズルプレート１７の下面、すなわち、媒体支持部６に支持された記録媒体２と対向する面にそれぞれ開口しており、当該開口が本発明におけるノズル開口に相当する。また、本実施形態におけるノズルプレート１７には、図５に示すように、制御素子として機能する発熱素子３７が設けられている。この点の詳細については後述する。なお、ノズル群としては、複数のノズルが列状に並設されたものには限られず、複数のノズルがマトリクス状に配置されたものも採用することができる。要するに、ノズル群は、同一のリザーバー（共通液室）から液体がそれぞれ供給される複数のノズルにより構成されるものであればよい。

また、図３及び図４に示すように、連通板１８の下面において、ノズルプレート１７の周囲を囲むように、当該ノズルプレート１７の外形に倣った形状の貫通開口３９が中央部に形成されたコンプライアンス基板２０が接合される。このコンプライアンス基板２０の貫通開口３９は、固定板１４の開口１５と連通して、その内側にノズルプレート１７が配置されるように構成されている。

コンプライアンス基板２０は、連通板１８の下面に位置決めされて接合された状態で、連通板１８の下面におけるリザーバー３５の開口部を封止する。本実施形態におけるコンプライアンス基板２０は、図４に示されるように、コンプライアンスシート４０と、これを支持する支持板４１とが接合されて構成されている。連通板１８の下面には、コンプライアンス基板２０のコンプライアンスシート４０が接合されて、連通板１８と支持板４１との間にコンプライアンスシート４０が挟まれた状態となる。コンプライアンスシート４０は、可撓性を有する薄膜、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂材料により作製されている。支持板４１は、コンプライアンスシート４０よりも剛性が高く且つ厚みのあるステンレス鋼等の金属材料で形成されている。この支持板４１のリザーバー３５に対向する領域には、このリザーバー３５の下面開口に倣った形状に支持板４１の一部が除去されたコンプライアンス開口４２が形成されている。このため、リザーバー３５の下面側の開口は、可撓性を有するコンプライアンスシート４０のみで封止されている。換言すると、コンプライアンスシート４０は、リザーバー３５の一部を区画している。

支持板４１の下面におけるコンプライアンス開口４２に対応する部分は、固定板１４によって封止される。これにより、コンプライアンスシート４０の可撓領域と、これに対向する固定板１４との間には、コンプライアンス空間４７が形成されている。そして、このコンプライアンス空間４７におけるコンプライアンスシート４０の可撓領域が、インク流路内、特にリザーバー３５内の圧力振動に応じてリザーバー３５側またはコンプライアンス空間４７側に変位する。したがって、支持板４１の厚みは、コンプライアンス空間４７として必要な高さに応じて定められている。

再び図３に戻って、アクチュエーター基板１９及び連通板１８は、ケース２１に固定されている。ケース２１は、平面視において連通板１８と略同一形状を呈し、その下面側にはアクチュエーター基板１９を収容する収容空部４３が形成されている。そして、収容空部４３にアクチュエーター基板１９が収容された状態でケース２１の下面が連通板１８によって封止される。図３に示されるように、このケース２１の平面視における略中央部分には、収容空部４３と連通する挿通空部４４が開設されている。この挿通空部４４は、アクチュエーター基板１９の配線空部２９とも連通する。上記のフレキシブル基板２８は、挿通空部４４を通じて配線空部２９に挿入されるように構成されている。また、ケース２１の内部において、挿通空部４４および収容空部４３の両側には、連通板１８のリザーバー３５と連通する液室空部４５が形成されている。また、ケース２１の上面には、液室空部４５と連通する導入口４６がそれぞれ開設されている。液室空部４５には、インクカートリッジ等のインク供給源から送られてきたインクが導入口４６を通じて導入される。導入口４６から導入されたインクは、液室空部４５、およびリザーバー３５へと導入され、リザーバー３５から個別連通口３１を通じて各圧力室２３に供給される。

固定板１４は、例えば、ステンレス鋼等の金属製の板材である。本実施形態における固定板１４には、ノズルプレート１７に対応する位置に、当該ノズルプレート１７に形成されたノズル１６を露出させるため、ノズルプレート１７の外形に倣った形状の開口１５が厚さ方向を貫通する状態で形成されている。上述したように、この開口１５は、コンプライアンス基板２０の貫通開口３９と連通する。本実施形態では、この固定板１４における固定板１４の下面と開口１５におけるノズルプレート１７の露出部分とにより、ノズル形成面が構成されている。

そして、上記構成のヘッドユニット１２では、液室空部４５からリザーバー３５および圧力室２３を通ってノズル１６に至るまでの流路内がインクで満たされた状態で、駆動ＩＣ２７からの駆動信号（後述する駆動パルスＰｄ）に従い圧電素子２５が駆動されることにより、圧力室２３内のインクに圧力振動が生じ、この圧力振動によって所定のノズル１６からインクが噴射される。また、記録動作（液体噴射動作）に伴ってインク流路内、特にリザーバー３５内のインクに生じた圧力振動に伴って上記コンプライアンスシート４０が変位する（撓む）ことで、当該圧力振動が緩和される。

図５は、ヘッドユニット１２における圧力室２３からノズル開口１６ａに至るまでの流路の構成について説明する断面図である。また、図６は、ノズルプレート１７におけるノズル開口１６ａの周辺の構成を示す平面図である。本実施形態におけるノズル１６は、インク噴射方向（ノズル中心軸方向）における下流側（ノズル開口１６ａ側）の第１ノズル部４８と、上流側（圧力室２３側）の第２ノズル部４９と、の２段構造になっている。これらのノズル部４８，４９は、ノズルプレート１７の基材であるシリコン基板に対して例えばドライエッチングにより形成されている。これらのノズル部４８，４９はいずれも平面視において円形を呈しているが、第１ノズル部４８の流路断面積は第２ノズル部４９の流路断面積よりも小さくなっている。そして、第１ノズル部４８において第２ノズル部４９側とは反対側のノズル開口１６ａからインク滴（液滴の一種）が噴射される。なお、ノズル１６に関し、本実施形態で例示したものには限られず、例えば、内径がほぼ一定で段差の無い円筒状のノズルや、第２ノズル部４９に相当する部分の流路断面積が上流側から下流側に向かって縮小するテーパー形状を有するノズル等、種々の構成のノズルを採用することもできる。

上記ノズルプレート１７のノズル１６の周縁部には、発熱素子３７（本発明における制御素子の一種）が設けられている。より具体的には、ノズルプレート１７のノズル開口１６ａに臨ませて合計４つの発熱素子３７ａ〜３７ｄが、第１ノズル部４８の開口周縁に沿って一定間隔で位置を異ならせて均等に配置されている。すなわち、発熱素子３７は、流路内に一部を露出させた状態でノズル開口１６ａの周縁に沿って一定間隔で断続的に配置されている。この発熱素子３７としては、例えば、可撓性を有する絶縁体によってニクロム線などの電熱線を封止した所謂フィルムヒーターやペルチェ素子等を使用することができるが、応答速度のより高いものが望ましい。本実施形態においては、発熱素子３７は、第１ノズル部４８の開口周縁部において例えばドライエッチングにより形成された凹部５０内に、それぞれ配置されている。そして、発熱素子３７からは図示しないリード線が引き出され、後述するように、リレー５５（図７参照）を介して図示しない電源と接続されている。そして、信号発生回路５３から発生される制御信号によってリレー５５が制御されることにより、発熱素子３７のオン・オフが切り替えられるように構成されている。なお、第１ノズル部４８の開口周縁に設けられた発熱素子３７の数や形状は例示したものには限られず、要するに、ノズル１６の周縁部に発熱素子３７が偏りなく配置されていればよい。

本発明に係るプリンター１では、インクの噴射動作に連動させて圧力室２３からノズル１６のノズル開口１６ａに至るまでの流路を流れるインクが発熱素子３７により加熱される。すなわち、発熱素子３７によってエネルギーの一種である熱が流路中のインクに付与される。これにより、圧電素子２５の駆動によってノズル開口１６ａから押し出されたインク（液柱）の表面張力（表面自由エネルギー）が部分的に異なった不安定な部分が形成され、この不安定な部分において液柱が切れやすく（メニスカスから分離しやすく）なる。したがって、発熱素子３７によってインクを加熱するタイミングを制御することで、ノズル開口１６ａからインクが噴射される過程で液柱が切れる位置・タイミングを調整することができる。これにより、ノズル開口１６ａから噴射されるインク滴の量を調整したり、インク滴の噴射に伴って生じるサテライト滴やミストの発生を抑制したりすることが可能となる。以下、この点について説明する。

図７は、プリンター１の電気的な構成を説明するブロック図である。なお、同図において圧電素子２５及び発熱素子３７はそれぞれ１つずつ図示されているが、本実施形態において、これらの圧電素子２５及び発熱素子３７等は、記録ヘッド４が備える各ノズル１６のそれぞれに対応して複数設けられている。また、駆動ＩＣ２７は、上記ヘッドユニット１２毎に設けられている。本実施形態におけるプリンター１は、プリンターコントローラー５１により各部の制御が行われる。本実施形態におけるプリンターコントローラー５１は、制御回路５２と、記憶部５４と、信号発生回路５３と、を有する。記憶部５４は、制御回路５２のプログラムや各種制御に用いられるデータを記憶する素子であり、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ（不揮発性記憶素子）を含む。また、記憶部５４には、後述するように、制御信号における制御パルスＣｓの発生タイミングに係る情報や、発熱素子３７の設定温度に係る情報も記憶されている。

制御回路５２は、プリンター全体の制御を行うための演算処理装置であり、図示しないＣＰＵ等から構成されている。制御回路５２は、記憶部５４に記憶されているプログラム等に従って、各ユニットを制御する。また、本実施形態における制御回路５２は、外部機器等から受信した印刷データに基づき、印刷動作（液体噴射動作）の際、記録ヘッド４におけるどのヘッドユニット１２のどのノズル１６からどのタイミングでどの大きさのインク滴（液滴）を噴射させるかを示す噴射データを生成し、当該噴射データを記録ヘッド４の駆動ＩＣ２７（ヘッドコントローラー）に送信する。

また、制御回路５２は、搬送機構５による記録媒体２の搬送に応じて出力されるエンコーダーパルスからタイミングパルスＰＴＳを生成する。そして、制御回路５２は、このタイミングパルスＰＴＳに同期させて噴射データの転送や、信号発生回路５３による駆動信号の生成等を制御する。さらに、制御回路５２は、タイミングパルスＰＴＳに基づいて、タイミング信号の一種であるラッチ信号ＬＡＴを生成して記録ヘッド４の駆動ＩＣ２７に出力する。上記の信号発生回路５３は、タイミングパルスＰＴＳの受信毎に圧電素子２５の駆動に係る駆動信号と、発熱素子３７のオン・オフ制御に係る制御信号を発生する。

駆動ＩＣ２７は、制御回路５２からの噴射データおよびタイミング信号に基づき、信号発生回路５３からの駆動信号に含まれる駆動パルスＰｄ（図８）を選択的に圧電素子２５に印加する。これにより圧電素子２５が駆動されてノズル１６からインク滴が噴射される。また、駆動ＩＣ２７は、信号発生回路５３から出力される制御信号によりリレー５５を通じて発熱素子３７のオン・オフ制御も行う。すなわち、本実施形態において、発熱素子３７のオン・オフ制御は、記録ヘッド４側において行われる。なお、制御信号によるリレー５５を通じての発熱素子３７のオン・オフ制御については、信号発生回路５３から直接行われるようにしても良い。すなわち、発熱素子３７のオン・オフ制御が、プリンターコントローラー５１（装置本体側）で行われるようにしても良い。

図８は、圧電素子２５を駆動してノズル１６からインク滴を噴射させるための駆動信号に含まれる駆動パルスＰｄの一例を示す波形図である。また、図９は、発熱素子３７のオン・オフ制御に係る制御信号（制御パルスＣｓ）の一例を示す波形図である。図８及び図９のいずれも制御回路５２から出力されるタイミング信号の一種であるラッチ信号ＬＡＴと対応させて図示している。

本実施形態における駆動パルスＰｄは、予備膨張要素ｐ１と、膨張ホールド要素ｐ２と、収縮要素ｐ３と、収縮ホールド要素ｐ４と、復帰膨張要素ｐ５と、からなる。予備膨張要素ｐ１は、基準電位Ｖｂから当該Ｖｂよりも低い膨張電位ＶＬまで電位が変化する波形要素である。膨張ホールド要素ｐ２は、予備膨張要素ｐ１の終端電位である膨張電位ＶＬを一定時間維持する波形要素である。収縮要素ｐ３は、膨張電位ＶＬから基準電位Ｖｂよりも高い収縮電位ＶＨまで電位が比較的急峻な勾配で変化する波形要素である。収縮ホールド要素ｐ４は、収縮電位ＶＨを所定時間維持する波形要素である。復帰膨張要素ｐ５は、収縮電位ＶＨから基準電位Ｖｂまで電位が復帰する波形要素である。この駆動パルスＰｄが圧電素子２５に印加されると、後述するように、圧電素子２５が駆動パルスＰｄの電位変化に応じて変形し、これに応じて圧力室２３内のインクに圧力変化（圧力変動）が生じ、これによりノズル１６（ノズル開口１６ａ）からインク滴が噴射される。なお、駆動パルスＰｄとしては例示したものには限られず、圧電素子２５の構成に応じて周知の種々の波形の駆動パルスを採用することができる。

制御信号は、発熱素子３７と電源との給電経路に設けられたリレー５５を制御する制御パルスＣｓを有している。制御パルスＣｓは、駆動信号に含まれる駆動パルスＰｄの発生と連動して発生される（詳細は後述する）。この制御パルスＣｓによるリレー５５の制御によって給電経路が遮断された状態から給電経路が接続された状態に切り替えられると、発熱素子３７への給電が行われるオン状態となる。このオン状態では、当該発熱素子３７が発熱して、予め設定された温度、例えば、給電が遮断されたオフ状態における温度から例えば２０℃から４０℃程度上昇するように設定されている。すなわち、例えば、オフ状態における発熱素子３７の温度が２５℃（室温）であれば、オン状態において当該発熱素子３７は、４５℃以上６５℃以下の範囲の温度まで上昇する。これにより、圧力室２３からノズル１６のノズル開口１６ａに至るまでの流路におけるインクに対して、発熱素子３７からエネルギーの一種である熱が付与される。発熱素子３７の設定温度は、後述するように記憶部５４に予め記憶されている設定温度情報に基づいて設定される。

本実施形態においては、ノズル１６におけるノズル開口１６ａの近傍にあるインクに対して発熱素子３７により熱が付与される。そして、上記温度範囲は、インクの表面張力を変え得る温度範囲である。このように、インクにエネルギー（本実施形態においては熱）を局所的に付与することにより、駆動パルスＰｄによる圧電素子２５の駆動によってノズル開口１６ａから液柱（図１３参照）のように押し出されたインクの一部の表面張力（動的表面張力）が、当該液柱における他の部分の表面張力と異なる状態、すなわち、不安定な状態（不安定な部分）が形成される。液体において熱が付与されることにより他の部分と比較して温度が高くなった部分の表面張力は、他の部分の表面張力と比較して小さくなる。表面張力が相対的に小さい不安定な部分は、表面張力が相対的に大きい部分に引張される。これにより、ノズル開口１６ａから押し出された液柱は、この不安定な部分において切れやすくなる。

上記制御パルスＣｓは、駆動パルスＰｄの発生期間ｔ１が含まれる駆動信号の発生周期Ｔを規定するタイミング信号（ＬＡＴ信号あるはＣＨ信号）の後から駆動パルスＰｄの終端（復帰膨張要素ｐ５の終端）までの期間において発生される。そして、本実施形態における制御パルスＣｓの発生期間（パルス幅）、すなわち、発熱素子３７がオンされている期間ｔ２は、駆動パルスＰｄの発生期間ｔ１に少なくとも一部が重なるように設定されている。より具体的には、対応するノズル１６において駆動パルスＰｄによる圧電素子２５の駆動によりインクの噴射動作が行われている間の何れかのタイミングで発熱素子３７がオンされるように、制御パルスＣｓの発生タイミング及びその発生期間ｔ２が設定されている。このように、インクの噴射動作に係る駆動パルスＰｄの発生タイミングに応じて制御パルスＣｓが発生されることによって、駆動パルスＰｄによる噴射動作に連動して発熱素子３７によるインクへのエネルギーの付与がより適切なタイミングで行われ、圧力室２３からノズル１６のノズル開口１６ａに至るまでの流路中のインクの所望の一部分が加熱される。また、上記の期間ｔ２は、駆動パルスＰｄによる圧電素子２５の駆動によりノズル開口１６ａからインクが押し出される期間、すなわち、収縮要素ｐ３の発生期間ｃよりも短く設定されている。これにより、ノズル開口１６ａからインクが押し出されて液柱が形成される際に、より局所的にインクが加熱される。したがって、エネルギーの付与が過剰となることによるインク滴の噴射への悪影響が抑制される。

図１０から図１４は、本発明に係る制御方法であって、駆動パルスＰｄによる圧電素子２５の駆動によってノズル１６からインク滴が噴射される噴射工程（液体噴射動作）を説明する模式図である。図１０は、圧電素子２５に駆動パルスＰｄが印加される前のノズル１６内のインクの状態を示している。この状態では、圧電素子２５には駆動信号における基準電位Ｖｂが継続して印加されており、ノズル１６及び圧力室２３内には圧電素子２５の駆動による圧力変化は生じていない。このため、ノズル１６内部のメニスカスＭは、第１ノズル部４８の噴射側、すなわち、ノズル開口１６ａ近傍の初期位置（基準位置）で待機している。この状態から上記の駆動パルスＰｄが圧電素子２５に印加されると、まず、予備膨張要素ｐ１によって圧電素子２５は圧力室２３の外側（ノズル１６から遠ざかる側）に撓み、これに伴って圧力室２３が基準電位Ｖｂに対応する基準容積から膨張電位ＶＬに対応する膨張容積まで膨張する。この膨張により、図１１に示されるように、ノズル１６におけるメニスカスＭが圧力室２３側（図における上側）に大きく引き込まれる。この圧力室２３の膨張状態は、膨張ホールド要素ｐ２によって所定時間だけ維持される。

膨張ホールド要素ｐ２によるホールドの後、収縮要素ｐ３により圧電素子２５が圧力室２３の内側（ノズル１６に近づく側）に撓む。これに伴い、圧力室２３は膨張容積から収縮電位ＶＨに対応する収縮容積まで急激に収縮される。これにより、圧力室２３内のインクが加圧されて、図１２に示されるように、ノズル１６内のインクが噴射側（図における下側）に押し出され、ノズル開口１６ａから外側（媒体支持部６側）に押し出されたインクにより液柱Ｉｐが形成される。本実施形態においては、このタイミングで制御パルスＣｓによって発熱素子３７が期間ｔ２の間オンに切り替えられる（エネルギー付与工程）。これにより、発熱素子３７の温度が上昇し、ノズル開口１６ａ近傍のインクに当該発熱素子３７の熱が伝達される。すなわち、発熱素子３７により流路中のインクにエネルギーとして熱が付与される。このインクにおいて熱が付与された部分を図中におけるＳｐとして示す。

続いて、収縮ホールド要素ｐ４が供給され、圧力室２３が収縮した状態が所定時間だけ維持される。この間に、図１３に示されるように、インクが慣性によりノズル開口１６ａよりも外側に押し出された液柱Ｉｐが噴射方向に引き伸ばされる。この液柱Ｉｐの先端部（インク滴Ｉｄ（図１４）となる部分）とメニスカスＭとの間には、発熱素子３７からの熱が付与されることにより、表面張力（動的表面張力）が液柱Ｉｐの他の部分の表面張力よりも低下した不安定な部分Ｓｐが生じる。収縮ホールド要素ｐ４の後、復帰膨張要素ｐ５が圧電素子２５に印加され、当該圧電素子２５は基準位置まで変位する。これにより、圧力室２３が収縮容積から基準容積まで膨張する。上記液柱Ｉｐが慣性力によって噴射方向へ伸びつつある状態でこの方向とは逆方向にメニスカスＭが引き込まれ、しかも上記不安定な部分Ｓｐでは動的表面張力が低下していることにより、当該不安定な部分Ｓｐにおいて液柱Ｉｐが切れてメニスカスＭから分離される。そして、図１４に示されるように、メニスカスから分離した部分は、インク滴Ｉｄとして、媒体支持部６上の記録媒体２に向けて飛翔する。

このように、ノズル１６からインク滴Ｉｄが噴射される噴射工程（液体噴射動作）において、制御素子の一種である発熱素子３７によって圧力室２３からノズル１６に至るまでの流路中のインクの一部にエネルギーの一種である熱が付与されることにより、駆動パルスＰｄによる圧電素子２５の駆動によってノズル開口１６ａから押し出された液柱Ｉｐの一部の表面張力（動的表面張力）が、インクの他の部分の表面張力と異なる不安定な部分Ｓｐが形成される。これにより、ノズル開口１６ａから噴射されてインク滴Ｉｄとなる液柱Ｉｐの先頭部分とメニスカスＭとの間の不安定な部分Ｓｐで液柱Ｉｐが切れやすくなる。すなわち、液柱Ｉｐの先頭部分とメニスカスＭとの分離が促進される。この発熱素子３７によるインクへのエネルギーの付与を制御することにより、噴射特性を調整することが可能となる。したがって、例えば、記録ヘッド４の個体差、特に、ヘッドユニット１２毎の個体差による噴射特性のばらつきをより効果的に低減することが可能となる。また、ノズル開口１６ａから押し出されてインク滴Ｉｄとなる液柱Ｉｐが過剰に引き延ばされることが抑制されるので、インク滴Ｉｄの尾曳が抑制され、サテライト液滴やミストの発生が低減される。その結果、記録媒体における記録画像の画質の低下や、プリンター１の内部のミストによる汚染が低減される。

そして、制御素子である発熱素子３７は、圧力室２３からノズル１６のノズル開口１６ａに至るまでの流路中のどこかに配置することが可能であるが、制御素子である発熱素子３７がノズル１６の周縁部に配置されていることで、発熱素子３７によってインクにエネルギーが付与される時点から、ノズル開口１６ａからインク滴が噴射される時点（ノズル開口１６ａから押し出された液柱Ｉｐがノズル１６内のメニスカスから分離する時点）までの時差が低減されるので、インクに付与されたエネルギーがその間に当該インク内で拡散して低下することが抑えられ、より高い精度で噴射特性の調整が可能となる。本実施形態においては、ノズル開口１６ａに臨ませて当該ノズル開口１６ａの周縁部に沿って一定間隔で断続的に発熱素子３７が配置されていることで、発熱素子３７によってインクにエネルギーが付与される時点から、ノズル開口１６ａからインク滴が噴射される時点までの時差がさらに低減されるので、より一層高い精度で噴射特性の調整が可能となる。また、発熱素子３７がノズル開口１６ａの周縁部に沿って一定間隔で断続的に配置されているによって、すなわち、ノズル開口１６ａの周囲に発熱素子３７が偏りなく配置されていることによって、当該ノズル開口１６ａの周方向においてインクに対して偏りなくエネルギーを付与することができる。このため、ノズル開口１６ａから噴射されたインク滴の飛翔方向が本来目標とする方向から曲がってしまうことが抑制される。

ここで、上記のような噴射動作において発熱素子３７によって流路中のインクにエネルギー（本実施形態においては熱）が付与されるタイミング、すなわち、制御パルスＣｓによる発熱素子３７のオン・オフのタイミングや、当該発熱素子３７の設定温度については、例えば、上記駆動パルスＰｄを用いて実際にノズル１６から噴射した際のインク滴の量等の噴射特性が取得されて、記録ヘッド４に搭載される各ヘッドユニット１２で噴射特性が設計上目標とする値に一律に揃うようなタイミングや設定温度に予め設定される。このため、駆動パルスＰｄの発生期間ｔ１に対する制御パルスＣｓの発生タイミングや発熱素子３７の設定温度は、ヘッドユニット１２毎の個体差や、圧力室２３からノズル１６に至るまでの流路における発熱素子３７の配置位置等に応じて、適切な値に設定される。そして、このような制御パルスＣｓの発生タイミングに関する情報、及び、発熱素子３７の設定温度に係る情報は、ヘッドユニット１２毎、あるいはヘッドブロック３毎に対応付けられて、例えば、記憶部５４に記憶される。なお、制御パルスＣｓの発生タイミングに関する情報、及び、発熱素子３７の設定温度に係る情報は、例えば、環境温度の変化や、メンテナンスの際に噴射特性を再試験して得られた結果等に応じて補正することも可能である。これにより、環境温度の変化等に拘わらず噴射特性を設計上目標とする値に維持することが可能となる。

また、発熱素子３７によって流路中のインクにエネルギーが付与されることによる効果を高めるべく、インクには界面活性作用を有する組成、すなわち、界面活性剤が含まれることが望ましい。インク中の界面活性剤が発熱素子３７から付与されるエネルギーによって動くことによって、動的表面張力がより大きく変化する。したがって、液柱Ｉｐの一部の表面張力をより積極的に低下させることができる。これにより、当該部分において液柱Ｉｐがより切れやすくなる。その結果、噴射特性の調整がより容易となり、また、サテライト液滴等をより確実に抑制することができる。界面活性剤としては、特に限定されないが、アセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤、及びポリシロキサン系界面活性剤からなる群より選択することができる。

図１５は、発熱素子３７の変形例について説明するノズル開口１６ａの周辺の平面図である。上記実施形態においては、発熱素子３７（３７ａ〜３７ｄ）が個々のノズル１６にそれぞれ設けられた構成を例示したが、これには限られない。本実施形態においては、発熱素子３７が、複数のノズル１６に亘って共通に設けられている。すなわち、発熱素子３７は、例えば、ノズル列毎、あるいは、ヘッドユニット１２毎に設けられてもよい。この構成によれば、発熱素子３７の配置レイアウトが容易となり、また、当該発熱素子３７のオン・オフ制御がノズル列毎、あるいは、ヘッドユニット１２毎に行われるので、回路構成がより簡素化され、ひいてはコスト削減に寄与する。なお、発熱素子３７は、ノズル開口１６ａの周縁部には限られず、圧力室２３からノズル開口１６ａに至るまでの流路の任意の位置に配置することができる。この場合、駆動パルスＰｄに対する制御パルスＣｓの発生タイミングは、配置位置に応じて適切に設定される。例えば、発熱素子３７がノズル開口１６ａよりも圧力室２３側により近い位置に配置される場合、これに応じて、制御パルスＣｓの発生タイミングがより早められる。なお、他の構成については上記第１実施形態と同様である。

図１６は、第２実施形態における圧力室２３からノズル開口１６ａに至るまでの流路の構成について説明する断面図である。上記第１実施形態においては、本発明に係る制御素子として発熱素子３７を例示したがこれには限られない。本実施形態においては、圧力室２３からノズル開口１６ａに至るまでの流路に配置された共振板５８と圧電素子２５とにより制御素子としての振動素子が構成されている。すなわち、インクを噴射させるための駆動素子として機能する圧電素子２５が、共振板５８と共に制御素子としても機能する。共振板５８は、例えば、ステンレス鋼等の金属製の円盤状の板材であり、例えば、第２ノズル部４９の開口周縁部にドライエッチング等により形成された凹部５７に、当該凹部５７内で多少動ける状態で配置（遊嵌）されている。この共振板５８の中央部には、流通穴５９が開設されており、当該流通穴５９をインクが通過することが可能となっている。この流通穴５９の内径は、第２ノズル部４９の開口径と同程度かそれよりも少し大きく設定されている。そして、本実施形態における圧電素子２５は、自己が駆動されたときの振動を流路内のインクを介して伝達することにより共振板５８を振動（共振）させるように構成されている。そして、この共振板５８を共振させることにより、エネルギーの一種である振動エネルギーを流路内のインクに付与する。これにより、圧電素子２５の駆動によってノズル開口１６ａから押し出されたインク（液柱）の表面張力を部分的に異ならせて、当該液柱に不安定な状態を形成し、この不安定な部分において液柱を切れやすくすることができる。

図１７は、第２実施形態における駆動信号の一例を示す波形図である。本実施形態においては、駆動素子として機能する圧電素子２５が、制御素子の一種である振動素子としても機能するため、駆動信号には、制御素子として機能させるための制御パルスＣｓが含まれている。具体的には、タイミング信号の一種であるラッチ信号ＬＡＴで規定される駆動信号の発生周期Ｔにおいて、駆動パルスＰｄの前に複数の制御パルスＣｓが発生される。本実施形態において、制御パルスＣｓは、基準電位Ｖｂと、駆動パルスＰｄの収縮電位ＶＨとの間の中間電位ＶＭとの間で電位が変化するパルスである。したがって、当該制御パルスＣｓが圧電素子２５に印加されると、当該圧電素子２５は、圧力室２３の外側に少し撓んだ後に元の位置まで戻るように変位する。そして、この制御パルスＣｓが、ノズル１６の近傍に配置された共振板５８を共振させ得る周期ｔｒで複数（図１７の例では４つ）発生される。すなわち、制御パルスＣｓは、駆動パルスＰｄが圧電素子２５に印加される最大周波数よりも高い周波数（例えば、２０〔ｋＨｚ〕以上）で圧電素子２５を振動させる。なお、制御パルスとしては、図１７において破線で示されるように、基準電位Ｖｂと膨張電位ＶＬとの間の電位ＶＭ′との間で電位が変化する制御パルスＣｓ′であっても良い。この場合、圧電素子２５は、圧力室２３の内側に少し撓んだ後に元の位置まで戻るように変位する。

そして、インク滴が噴射される噴射工程（噴射動作）では、まず、複数の制御パルスＣｓが圧電素子２５に連続的に印加されることにより、当該圧電素子２５が振動し、これに応じて共振板５８が共振・振動する。そして、この共振板５８の振動（すなわち、エネルギーの一種である振動エネルギー）が、ノズル１６の近傍のインクに伝達・付与される。当該振動エネルギーを付与することによっても、ノズル開口１６ａから押し出されたインク（液柱）の表面張力（動的表面張力）を部分的に低下させて、当該液柱に不安定な状態を形成し、この不安定な部分において液柱を切れやすくすることができる。なお、液柱Ｉｐからインク滴Ｉｄに分離する位置を制御しやすいように、共振板５８の流路中における位置、制御パルスＣｓの印加タイミングは適宜設定される。

なお、上記の共振板５８としては、ノズルプレート１７や連通板１８等の流路を構成する部材よりも硬質で固有振動数が大きい部材であることが望ましい。これにより、共振板５８をより高い周波数で共振（振動）させることになり、インクの表面張力をより大きく低下させることができる。また、制御素子（振動素子）として機能する圧電素子は、噴射動作に用いられる圧電素子２５には限られず、当該圧電素子２５とは別個に圧電素子を設け、当該圧電素子により共振板５８を共振させる構成を採用することも可能である。あるいは、共振板５８に替えて圧電素子２５とは別個の圧電素子を設け、当該圧電素子により振動をインクに直接付与する構成を採用することも可能である。これらの構成においては、駆動パルスＰｄを含む駆動信号と、制御パルスＣｓを含む制御信号を別にすることができるので、第１実施形態と同様に、駆動パルスＰｄの発生期間ｔ１に少なくとも一部が重なるように制御パルスＣｓが発生される構成を採用することができる。すなわち、駆動パルスＰｄによる圧電素子２５の駆動によりインクの噴射動作が行われている間において、流路内のインクに対する振動素子によるエネルギーの付与が行われるようにすることができる。他の構成については第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態の発熱素子３７に替えて、振動素子として圧電素子２５とは別個の圧電素子を設け、当該圧電素子により振動をインクに直接付与する構成を採用することも可能である。

また、上記各実施形態では、複数のヘッドユニット１２が保持部材８に取り付けられて構成された記録ヘッド４を備え、当該記録ヘッド４の走査を行うことなく記録媒体２の搬送を行いつつ印刷動作が行われる所謂ライン型のプリンターを例示したが、これには限られず、記録ヘッドを記録媒体の幅方向に往復走査させつつ印刷動作が行われる所謂シリアル型のプリンターにも適用することができる。

そして、本発明は、液体噴射装置であれば、上記のプリンター１に限られず、プロッター、ファクシミリ装置、コピー機等、各種のインクジェット式記録装置、あるいは、着弾対象の一種である布帛（被捺染材）に対して液体噴射ヘッドからインクを着弾させて捺染を行う捺染装置等の液体噴射装置等にも適用することができる。

１…プリンター，２…記録媒体，３…ヘッドブロック，４記録ヘッド，５…搬送機構，
６…媒体支持部，７…装置本体，８…保持部材，１０…搬送ローラー，１２…ヘッドユニット，１４…固定板，１５…開口，１６…ノズル，１７…ノズルプレート，１８…連通板，１９…アクチュエーター基板，２０…コンプライアンス基板，２１…ケース，２３…圧力室，２４…圧力室形成基板，２５…圧電素子，２６…保護基板，２７…駆動ＩＣ，２８…フレキシブル基板，２９…配線空部，３０…ノズル連通口，３１…個別連通口，３３…振動板，３４…収容空間，３５…リザーバー，３７…発熱素子，３９…貫通開口，４０…コンプライアンスシート，４１…支持版，４２…コンプライアンス開口，４３…収容空部，４４…挿通空部，４５…液室空部，４６…導入口，４８…第１ノズル部，４９…第２ノズル部，５０…凹部，５１…プリンターコントローラー，５２…制御回路，５３…信号発生回路，５４…記憶部，５５…リレー，５７…凹部，５８…共振板，５９…流通穴

Claims

液体が噴射されるノズル開口を有するノズルと、
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室内の液体の圧力を変動させて前記ノズル開口から液体を噴射させる駆動素子と、
前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体にエネルギーを付与する制御素子と、
を備え、
前記制御素子は、前記流路中の液体に前記エネルギーを付与することによって、前記駆動素子の駆動により前記ノズル開口から押し出された液体の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記制御素子は、前記ノズルの周縁部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
前記制御素子は、前記ノズル開口に臨ませて当該ノズル開口の周縁部に沿って一定間隔で断続的に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
前記液体には、界面活性作用を有する組成が含まれることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記ノズル、前記圧力室、前記駆動素子、及び制御素子を備えるヘッドユニットを複数備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
前記制御素子は、前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体に熱エネルギーを付与する発熱素子、または前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体に振動エネルギーを付与する振動素子であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
液体が噴射されるノズル開口を有するノズルと、
前記ノズルに連通する圧力室と、
前記圧力室内の液体の圧力を変動させて前記ノズル開口から液体を噴射させる駆動素子と、
前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体にエネルギーを付与する制御素子と、
を備え、
前記制御素子は、前記流路中の液体に前記エネルギーを付与することによって、前記駆動素子の駆動により前記ノズル開口から押し出された液体の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることを特徴とする液体噴射装置。
前記制御素子は、前記ノズルの周縁部に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の液体噴射装置。
前記制御素子は、前記ノズル開口に臨ませて当該ノズル開口の周縁部に沿って一定間隔で断続的に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の液体噴射装置。
前記液体には、界面活性作用を有する組成が含まれることを特徴とする請求項７から請求項９の何れか一項に記載の液体噴射装置。
前記駆動素子を駆動する駆動パルス、及び、前記制御素子の制御に係る制御パルスを発生する信号発生回路を備え、
前記制御パルスは、前記駆動パルスの発生タイミングを規定するタイミング信号の後、前記駆動パルスの終端までの間に発生されることを特徴とする請求項７から請求項１０の何れか一項に記載の液体噴射装置。
前記制御素子は、前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体に熱エネルギーを付与する発熱素子、または前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体に振動エネルギーを付与する振動素子であることを特徴とする請求項７から請求項１１の何れか一項に記載の液体噴射装置。
液体が噴射されるノズル開口を有するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内の液体の圧力を変動させて前記ノズル開口から液体を噴射させる駆動素子と、前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体にエネルギーを付与する制御素子と、を備える液体噴射ヘッドの制御方法であって、
前記駆動素子の駆動により前記ノズル開口から液体を噴射する噴射工程において、前記制御素子により前記流路中の液体に前記エネルギーを付与するエネルギー付与工程を有し、
前記エネルギー付与工程は、前記噴射工程において前記ノズル開口から押し出された液体の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることを特徴とする液体噴射ヘッドの制御方法。
液体が噴射されるノズル開口を有するノズルと、前記ノズルに連通する圧力室と、前記圧力室内の液体の圧力を変動させて前記ノズル開口から液体を噴射させる駆動素子と、前記圧力室から前記ノズル開口までの流路中の液体にエネルギーを付与する制御素子と、を備える液体噴射装置の制御方法であって、
前記駆動素子の駆動により前記ノズル開口から液体を噴射する噴射工程において、前記制御素子により前記流路中の液体に前記エネルギーを付与するエネルギー付与工程を有し、
前記エネルギー付与工程は、前記噴射工程において前記ノズル開口から押し出された液体の一部の表面張力を当該液体の他の部分における表面張力と異ならせることを特徴とする液体噴射装置の制御方法。