JP2007182061A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高粘度インクを使用し、インクの乾燥によるノズルの目詰まりを防止し、かつ、乾燥によりインク物性が変化して滴吐出特性に悪影響を及ぼすことがないようにして印字のより高速化を図る。
【解決手段】駆動信号発生部１０８で、一印刷周期内にノズル１４５から液滴を吐出させる複数の駆動パルスＰ１、Ｐ３〜Ｐ７と、液滴を吐出させずにメニスカスを振動させる微駆動パルスＰ２とを有する駆動信号を発生し、ノズル１４５のメンテナンスを行うとともに駆動パルスＰ１、Ｐ３〜Ｐ７に加圧室１４６内で液体を共振させて液滴を吐出させる共振駆動パルスと加圧室１４６内で液体を共振させずに液滴を吐出させる非共振駆動パルスを有し、大ドットや中ドットの液滴を高速で且つ安定して形成する。
【選択図】 図１１

Description

この発明は、液滴を吐出して記録媒体に画像を形成する画像形成装置、特に液滴を吐出するノズルの目詰りの防止と画像形成速度の高速化に関するものである。

インクジェット記録装置は、高速記録可能で、かつ、普通紙に特別の定着処理を要せずに記録できるとともに比較的低価格で入手できることから、近年では様々な用途で数多く使用されている。このインクジェット記録装置はインク液室とそれに連通したノズルが形成されたインクジェットヘッドを用い、インク液室内のインクに画像情報に応じて圧力を加えることによりインク滴をノズルから飛翔させて紙やフィルムなどの記録媒体に付着させて画像を形成する。

このインクジェット記録装置で、特に普通紙上に印字した場合には、画像の色再現性、耐久性、耐光性、インク乾燥性、文字滲み（フェザリング）、色境界滲み（カラーブリード）、両面印刷性等、インクジェット印字装置特有の画質劣化問題が顕在しており、更に、普通紙にて高速印字しようとした場合には、これら全ての特性を満足して印刷することは極めて難しい課題となっている。

通常、インクジェット印刷に使用されるインクは、水を主成分とし、これに着色剤及び目詰まり防止等の目的でグリセリン等の湿潤剤を含有したものが一般的である。着色剤としては、染料と顔料とがあり、優れた発色性や安定性が得られる点から、カラー色部には従来から染料系インクが用いられる場合が多い。しかし、染料系インクを用いて得られる画像の耐光性、耐水性等の堅牢性は着色剤に顔料を利用したものに対して劣るものであり、特に、耐水性については、インク吸収層を有するインクジェット専用記録紙を使用すれば、ある程度の改善を図ることは可能となるが、普通紙を使用した場合には満足の得られるものとはなっていない。

そこで近年、普通紙を使用した場合における前記染料系インクに対する問題点を改善するために、着色剤として有機顔料、カーボンブラック等を用いる顔料系インクの使用が普通紙印字に対して検討あるいは実用化がされている。顔料は染料とは異なり水への溶解性がないため、通常は、顔料を分散剤とともに混合し、分散処理して水に安定分散させた状態の水性インクとして用いられる。このように顔料を用いることにより耐光性や耐水性の向上は得られるが、他の画質特性とを同時に満足することは難しく、特に、普通紙に高速印字しようとした場合には高い画像濃度、十分な発色性、色再現性等を得ることが困難であり、文字滲み、色境界滲み、両面印刷性、インク乾燥性（定着性）等も十分に満足の得られるものとはなっていない点がある。

このような顔料系インクを使用して普通紙上に印字した場合における問題点を解決する記録方法が、特許文献１や特許文献２等が開示されている。特許文献１に示されたインクジェット記録方法は、インクとして顔料と高分子分散剤と樹脂エマルジョンとを含み、高Ｄｕｔｙ印字時の記録紙上の単位面積当たりの固形分付着量を適正範囲に調整して、顔料インク特有の顔料凝集による印字ムラを紙種に依らず低減させ、印字滲みが無く、印字濃度の高い画質を得るようにしている。また、特許文献２に示されたインクジェット記録方法は、インク組成物として表面に分散基を有する単独で水性溶媒に分散可能なように表面処理された顔料と浸透剤とを含ませたインクを使用し、記録媒体側への単位面積当たりのインク組成物吐出量を調整して、印字画像の不規則な滲み発生を抑え、また、吐出されたインク組成物を記録媒体上で素早く乾燥させて、印字濃度が高い印字画像を得るようにしている。

特許文献１に示された記録方法では、普通紙のようなサイズされた紙に対して、その使用するインクの接触角が７０度以上と非常に高いため、印字濃度の向上や文字滲みの低減等の改善は見られる。しかしながら、高Ｄｕｔｙで記録紙上に印字した場合には、単位面積当たりの固形分付着量が数１０ｎｇ／ｍ^２程度も必要となり、インク定着性（乾燥性）の面で不具合を発生する。特に、複数枚の紙を重ねて高速印字する場合には紙間でインク転写による紙汚れ問題が発生するため高速印字は不向きである。また、紙種によっては、１００％Ｄｕｔｙ印字の際に、その高い接触角のためにベタ部や文字部等に紙の地肌の白スジ等が発生してしまう問題を有している。さらに、カラーの色境界部分では、その高い接触角のために隣接して印字されたドット同士の間で液滴状のままカラーブリードの問題が発生しやすくなっている。また、特許文献２に示された記録方法では、浸透剤を使用しているためインク乾燥性（定着性）の面で画質的に有利であり、複数枚の紙を重ねて高速印字する場合に紙間でのインク転写による紙汚れ問題が発生しないため高速印字には向いている。しかしながら、インクの組成物中に浸透剤を使用しているために、普通紙に印字した場合には染料系インクと同様に文字滲み現象が発生し、特に普通紙の場合、紙の深さ方向へもインクが浸透するためインクの裏抜け現象が生じ、両面印刷性が困難である。したがって特許文献１と特許文献２に示された記録方法では、いずれも普通紙上での高速印字において、全て十分に満足の得られる高い画像品質を得ることは困難である。

このように顔料系インクを使用することにより普通紙印字で発生する問題を解決して普通紙に高画質の画像を高速で形成するためには、高粘度インクを使用することが効果的である。しかし高粘度インクを使用すると、非印字領域での全ノズル及び印字領域で印字していないノズルでは、メニスカス近傍でインクが乾燥してより粘度が高くなった場合に、ノズルの目詰まりが生じて著しく画像品質が劣化する。また、ノズルの目詰まりが生じなくても、安定したインク滴吐出特性（滴速度、滴体積、滴噴射方向の曲がり）が得られなくなり、画像品質が劣化することもある。これらの弊害を防止するために特許文献３に示されたインクジェット記録装置は、１印刷周期内に、液滴を吐出させるために時系列的に出力する複数の吐出駆動パルスと、液滴を吐出させない程度にメニスカスに微振動を与える非吐出パルスとして、ノズルが連通する圧力室を膨張させる第１の信号と、第１の信号後の圧力室の膨張状態を保持する第２の信号と、第２の信号後に圧力室を収縮させる第３の信号とを含む駆動パルスとを発生させている。また、時系列的に出力する複数の吐出駆動パルスとしては、前の駆動パルスとのパルス間隔を圧力室の固有振動周期の３倍〜５倍としている。
特開平６−１７１０７２号公報 特開２０００−３５５１５９号公報 特開２００５−４１０３９号公報

特許文献３に示すように、１印刷周期内に、非吐出パルスとして、ノズルが連通する圧力発生室を膨張させる第１の信号と、第１の信号後の圧力発生室の膨張状態を保持する第２の信号と、第２の信号後に圧力発生室を収縮させる第３の信号を含んでいると、非吐出パルスの信号長が大きくなり、印字のより高速化を妨げてしまう。

また、１印刷周期内に、時系列的に出力する複数の吐出駆動パルスとしては、前の駆動パルスとのパルス間隔を圧力室の固有振動周期の３倍〜５倍とすると、１印刷周期すなわち駆動信号長が長くなり、印字速度が遅くなってしまう。

この発明は、このような問題を解消し、高粘度インクを使用した場合であっても、非印字領域での全ノズル及び印字領域で印字していないノズルにおいて、メニスカス近傍でインクが乾燥によりノズルが目詰まりを生じないようにし、かつ、乾燥によりインク物性が変化して滴吐出特性に悪影響を及ぼすことがないように、１印刷周期内に、液滴を吐出させずにメニスカスに振動を与える微駆動パルスを有するとともに印字のより高速化を図った画像形成装置を提供することを目的とするものである。

この発明の画像形成装置は、液滴が吐出されるノズルと該ノズルに連通して液体を収容する圧力室及び該圧力室の容積を変化させる圧力発生手段とを有する記録ヘッドと、複数の駆動パルスにより構成された駆動信号を生成する駆動信号発生手段とを有し、前記駆動信号発生手段で生成した駆動信号により前記記録ヘッドの圧力発生手段を作動させて前記ノズルより液滴を吐出させる画像形成装置において、前記駆動信号発生手段は、一印刷周期内に、前記圧力室の固有振動周期を利用して液滴を吐出させる共振駆動パルスと、前記圧力室の固有振動周期を利用せずに液滴を吐出させる非共振駆動パルスと、液滴を吐出させない微駆動パルスとを含む駆動信号を生成することを特徴とする。

前記駆動信号発生手段は、前記共振駆動パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｒを前記圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｒ＝ｍ×Ｔｃ（ｍ≦２）にすることが望ましい。

また、前記駆動信号発生手段は、前記非共振パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｎを前記圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｎ＝（ｍ＋１／４）×Ｔｃ〜（ｍ＋３／４)×Ｔｃ、すなわち前記圧力室の固有振動の逆位相領域の範囲にする。

さらに、前記駆動信号発生手段は、前記非共振パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｎを前記圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｎ＝（ｍ＋１／３）×Ｔｃ〜Ｔｎ＝（ｍ＋２／３）×Ｔｃの範囲にすると良い。

また、前記駆動信号発生手段は、前記共振駆動パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｒを前記圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｒ＝２Ｔｃ±０．５μｓにし、前記非共振駆動パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｎを前記圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｎ＝７Ｔｃ／３〜８Ｔｃ／３にすることが望ましい。

また、駆動信号発生手段は、一つのドットを形成するための印字信号に応じて異なる組み合わせの複数の駆動パルスを有する駆動信号を生成する。

さらに、前記駆動信号発生手段は、前記共振駆動パルスの直後に非共振駆動パルスを有する駆動信号を生成すると良い。

また、前記駆動信号発生手段は、前記微駆動パルスを、一印刷周期内に液滴を吐出させる複数の駆動パルスに含ませて生成し、前記微駆動パルスにより前記ノズルのメニスカスを振動させた状態で駆動パルスを生成すると良い。

さらに、駆動信号発生手段で生成する駆動パルスと微駆動パルスは、ノズルのメニスカスを圧力室側に引き込むように圧力室を膨張させる波形要素と、膨張した圧力室を収縮させる波形要素とを有する。

また、駆動信号発生手段は、使用環境における液体の粘度に応じて駆動パルスと微駆動パルスの波高値を変化させることが望ましい。この液体の粘度は、２ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓであることが望ましい。

この発明は、一印刷周期内に液滴を吐出させる複数の駆動パルスと液滴を吐出させない微駆動パルスとを含む駆動信号を発生することにより、一印刷周期内でノズルのメンテナンスを行うことができ、印字速度のより高速化と安定化を図ることができる。

また、液滴を吐出させる駆動パルスに圧力室の固有振動周期を利用して液滴を吐出させる共振駆動パルスと圧力室の固有振動周期を利用しないで液滴を吐出させる非共振駆動パルスを有することにより、大ドットや中ドットの液滴を高速で且つ安定して形成することができる。

さらに、共振駆動パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｒを圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｒ＝ｍ×Ｔｃ（ｍ≦２）にすることにより、パルス間隔Ｔｒを短くして印字の高速化を図ることができる。

また、非共振パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｎを圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｎ＝（ｍ＋１／４）×Ｔｃ〜（ｍ＋３／４)×Ｔｃの範囲、特にＴｎ＝（ｍ＋１／３）×Ｔｃ〜（ｍ＋２／３）×Ｔｃの範囲にすることにより、共振駆動パルスを利用して連続的に吐出したときのメニスカス速度を抑えて安定性を確保し、印字の高速化を図ることができる。

さらに、共振駆動パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｒを圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｒ＝２Ｔｃ±０．５μｓにし、非共振駆動パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｎを圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｎ＝７Ｔｃ／３〜８Ｔｃ／３にすることにより、安定した高周波駆動を行うことができる。

また、印字信号に応じて一つのドットを形成するための異なる組み合わせの複数の駆動パルスを有する駆動信号を生成することにより、印字信号に応じた大きさの液滴を安定して形成することができる。

また、共振駆動パルスの直後に非共振駆動パルスを有する駆動信号を生成することにより、吐出する液滴の噴射曲がりを抑制して良質な画像を安定して形成することができる。

さらに、微駆動パルスを、一印刷周期内に液滴を吐出させる複数の駆動パルスに含ませて生成し、微駆動パルスによりノズルのメニスカスを振動させた状態で駆動パルスを生成することにより、ノズルから液滴を吐出させる液滴の体積を大きくすることができる。

また、駆動パルスと微駆動パルスは、ノズルのメニスカスを圧力室側に引き込むように圧力室を膨張させる波形要素と、膨張した圧力室を収縮させる波形要素とを有することにより、ノズルのメンテナンスと印字速度のより高速化を確実にすることができる。

また、液体は２ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓの粘度のものを使用し、圧力室内の液体の粘度に応じて駆動パルスと微駆動パルスの波高値を変化させることにより、メニスカスを安定して振動させることができ、所定の体積の液滴を形成することができるともにノズルの目詰りが生じることを安定して防ぐことができる。

図１はこの発明の画像形成装置の前方側から見た斜視図である。画像形成装置は、装置本体１と、装置本体１に装着され記録用紙を収容する給紙トレイ２と、装置本体１に装着され画像が記録（形成）された記録用紙をストックする排紙トレイ３とを有する。装置本体１の上側には上面カバー４を開閉可能に設けている。また、装置本体１の前面５の一端部には、前方側に突き出し、上面カバー４よりも低い位置にカートリジ装填部６を有し、このカートリッジ装填部６の上面に操作キーや表示器などの操作部７が設けられている。カートリッジ装填部６は、その前面に開閉可能な前カバー８を有し、前カバー８を開状態にすることにより、液体補充手段としてのインクカートリッジ９を脱着できるようになっている。

この画像形成装置の機構部は、図２の側面構成図と図３の平面構成図に示すように、装置本体１の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１１とステー１２とによりキャリッジ１３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータによってキャリッジ主走査方向に移動走査する。このキャリッジ１３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。記録ヘッド１４は、インクを吐出するためのエネルギー発生手段として圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを使用でき、例えば記録ヘッド１４に圧電アクチュエータを有する。

また、キャリッジ１３には、記録ヘッド１４に各色のインクを供給するための各色の液体容器であるサブタンク１５を搭載している。このサブタンク１５にはインク供給チューブ１６を介して各色のインクカートリッジ９からインクが補充供給される。ここで、インクカートリッジ９は、それぞれ各色に対応してイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインクを収容している。これらの記録ヘッド１４にインクを供給するためのサブタンク１５と、このサブタンク１５にインクを補充供給するインクカートリッジ９とによって記録液供給装置を構成している。

給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）２１上に積載した記録用紙２２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２１から記録用紙２２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２３と、給紙コロ２３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４を備え、この分離パッド２４は給紙コロ２３側に付勢されている。

この給紙トレイ２から給紙された記録用紙２２をガイド２５から記録ヘッド１４の下方側で搬送するための搬送部として、記録用紙２２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト３１と、給紙部からガイド２５を介して送られる記録用紙２２を搬送ベルト３１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ３２と、略鉛直上方に送られる記録用紙２２を略９０度方向転換させて搬送ベルト３１上に倣わせるための搬送ガイド３３と、押さえ部材３４で搬送ベルト３１側に付勢された先端加圧コロ３５とを備えている。また、搬送ベルト３１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ３６を備えている。ここで、搬送ベルト３１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ３７とテンションローラ３８との間に掛け渡されて、図３に示すように、ベルト搬送方向に周回するように構成している。帯電ローラ３６は、搬送ベルト３１の表層に接触し、搬送ベルト３１の回動に従って回転するように配置され、軸の両端に例えば各２．５Ｎの加圧力が付与されている。

搬送ベルト３１の裏側には、記録ヘッド１４による印写領域に対応してガイド部材４１が配置されている。このガイド部材４１は、上面が搬送ベルト３１を支持する搬送ローラ３７とテンションローラ３８の接線よりも記録ヘッド１４側に突出している。これにより、搬送ベルト３１は印写領域ではガイド部材４１の上面にて押し上げられてガイドされるので、高精度な平面性が維持される。

記録ヘッド１４で記録された記録用紙２２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト３１から記録用紙２２を分離するための分離爪５１と排紙ローラ５２及び排紙コロ５３とを備え、排紙ローラ５２の下方に排紙トレイ３を備えている。ここで排紙ローラ５２と排紙コロ５３との間から排紙トレイ３までの高さは排紙トレイ３にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。

また、装置本体１の背面部には両面給紙ユニット６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット６１は搬送ベルト３１の逆方向回転で戻される記録用紙２２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ３２と搬送ベルト３１との間に給紙する。この両面給紙ユニット６１の上面には手差し給紙部６２が設けられている。

さらに、図３に示すように、キャリッジ１３の走査方向の一方の非印字領域には、記録ヘッド１４のノズルの状態を維持し、回復するための信頼性維持手段である維持回復機構７１を配置し、他方の非印字領域には空吐出受け部材８１を配置している。維持回復機構７１には、記録ヘッド１４のノズル面をキャピングするためのキャッピング手段であるキャップ部材７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄと、ノズル面をワイピングするためのワイピング手段であるワイパーブレード７３及び空吐出受け部材７４などを有する。

記録ヘッド１４は、図４の液室長手方向に沿う断面図と図５の液室短手方向に沿う断面図及び図６の平面図に示すように、単結晶シリコン基板で形成した流路板１４１と、流路板１４１の下面に接合した振動板１４２と、流路板１４１の上面に接合したノズル板１４３及びフレーム部材１４４を有し、これらによってノズル板１４３に設けられインク滴を吐出するノズル１４５にノズル連通路１４５ａを介して連通するインク流路である加圧室１４６と、加圧室１４６に供給するインクのインク供給路である流体抵抗部１４７及びフレーム部材１４４に設けられて加圧室１４６に供給するインクを貯溜する共通液室１４８からインク供給路１４７にインクを供給するインク供給口１４９とを形成している。

振動板１４２の各加圧室１４６とは反対側の面には、加圧室１４６内のインクを加圧するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）である電気機械変換素子としての積層型圧電素子１５２を接合し、この圧電素子１５２をベース基板１５３に接合している。圧電素子１５２の間には加圧室１４６間の隔壁部に対応して支柱部１５４を設けている。この圧電素子１５１と支柱部１５４は、圧電素子部材にハーフカットのダイシングによるスリット加工を施して櫛歯状に分割して、１つ毎に圧電素子１５２と支柱部１５４を形成している。この支柱部１５４の構成は圧電素子１５１と同じであるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。振動板１４２の外周部はフレーム部材１４４にギャップ材を含む接着剤１５０にて接合している。このフレーム部材１４４には共通液室１４８に外部からインクを供給するためのインク供給穴５１を有する。

ノズル板１４３は各加圧室１４６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル１４５を形成し、流路板１４１に接着剤接合し、ノズル面（吐出方向の表面；吐出面）には、撥水性の表面処理を施した撥水処理層を設けている。圧電素子１５２は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層１６１と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡgＰd）からなる内部電極層１６２とを交互に積層したものであり、内部電極１６２を交互に端面の端面電極（外部電極）である個別電極１６３と共通電極１６４に電気的に接続している。ここで圧電素子部材の一端面の端面電極はハーフカットによるダイシング加工で分割されて個別電極１６３となり、他端面の端面電極は切り欠き等の加工による制限で分割されずにすべての圧電素子１５２で導通した共通電極１６４となる。この圧電素子１５２の個別電極１６３には駆動信号を与えるために半田接合又はＡＣＦ（異方導電性膜）接合若しくはワイヤボンディングでＦＰＣケーブル１６５を接続し、このＦＰＣケーブル１６５には各圧電素子１５２に選択的に駆動波形を印加するための駆動回路（ドライバＩＣ）を接続している。また、共通電極１６４は、圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣケーブル１６５のグラウンド（ＧＮＤ）電極に接続している。

このように構成した記録ヘッド１４において、例えば、記録信号に応じて圧電素子１５２に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加すると、圧電素子１５２に積層方向の変位が生じ、振動板１４２を介して加圧室１４６内のインクが加圧されて圧力が上昇し、ノズル１４５からインク滴を吐出する。その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧室１４６内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室１４６内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このときサブタンク１５から供給されたインクは共通液室１４８に流入し、共通液室１４８からインク供給口１４９を経て流体抵抗部１４７を通り加圧室１４６内に充填される。この流体抵抗部１４７は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。そこで流体抵抗部１４７の流体抵抗値を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。

この画像形成装置で使用するインクは、例えば顔料（自己分散性顔料）と、第１の湿潤剤と、第２の湿潤剤と、溶性有機溶剤とニオンまたはノニオン系界面活性剤と、炭素数８以上のポリオール又はグリコールエーテルと、エマルジョンと、防腐剤と、ｐＨ調整剤及び純水で構成され、印字するための着色剤として、顔料を使用し、それを分解、分散させるための溶剤とを必須成分とし、さらに、添加剤として、湿潤剤と界面活性剤とエマルジョンと防腐剤及びｐＨ調整剤とを使用する。この湿潤剤として第１の湿潤剤と第２の湿潤剤とを混合するのは各湿潤剤の特徴を活かすためと、粘度調整が容易にできるためである。

顔料は、特にその種類を限定することなく、無機顔料、有機顔料を使用することができる。無機顔料としては、酸化チタン及び酸化鉄に加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。また、有機顔料としては、アゾ顔料（アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など）、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。

これらの顔料のうち、水と親和性の良いものが好ましく用いられる。顔料の粒径は、０．０５μｍから１０μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは１μｍ以下であり、最も好ましくは０．１６μｍ以下である。また、インク中の着色剤としての顔料の添加量は、６〜２０ｗｔ％程度が好ましく、より好ましくは８〜１２ｗｔ％程度である。

この顔料の具体例としては、黒色用として、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（C.I.グメントブラック７）類、または銅、鉄（C.I.ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（C.I.ピグメントブラック１）等の有機顔料が挙げられる。

また、カラー用としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１（ファストイエローＧ）、３、１２（ジスアゾイエローＡＡＡ）、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、８１、８３（ジスアゾイエローＨＲ）、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、４０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１３８、１５３、C.I.ピグメントオレンジ５、１３、１６、１７、３６、４３、５１、C.I.ピグメントレッド１、２、３、５、１７、２２（ブリリアントファーストスカレット）、２３、３１、３８、４８：２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｂａ））、４８：２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｃａ））、４８：３（パーマネントレッド２Ｂ（Ｓｒ））、４８：４（パーマネントレッド２Ｂ（Ｍｎ））、４９：１、５２：２、５３：１、５７：１（ブリリアントカーミン６Ｂ）、６０：１、６３：１、６３：２、６４：１、８１（ローダミン６Ｇレーキ）、８３、８８、１０１（べんがら）、１０４、１０５、１０６、１０８（カドミウムレッド）、１１２、１１４、１２２（キナクリドンマゼンタ）、１２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０９、２１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１（ローダミンレーキ）、３、５：１、１６、１９、２３、３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、１５（フタロシアニンブルーＲ）、１５：１、１５：２、１５：３（フタロシアニンブルーＥ）、１６、１７：１、５６、６０、６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１、４、７、８、１０、１７、１８、３６等がある。
その他、顔料（例えばカーボン）の表面を樹脂等で処理し、水中に分散可能としたグラフト顔料や、顔料（例えばカーボン）の表面にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした加工顔料等が使用できる。また、顔料をマイクロカプセルに包含させ、該顔料を水中に分散可能なものとしたものであっても良い。

この画像形成装置に使用するインクの好ましい態様によれば、ブラックインク用の顔料は、顔料を分散剤で水性媒体中に分散させて得られた顔料分散液としてインクに添加されるのが好ましい。好ましい分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体等が挙げられる。

これらの共重合体は重量平均分子量が３，０００〜５０，０００であるのが好ましく、より好ましくは５，０００〜３０，０００、最も好ましくは７，０００〜１５、０００である。分散剤の添加量は、顔料を安定に分散させ、他の効果を失わせない範囲で適宣添加されて良い。分散剤としては１：０．０６〜１：３の範囲が好ましく、より好ましくは１：０．１２５〜１：３の範囲である。

着色剤に使用する顔料は、記録用インク全重量に対して６ｗｔ％〜２０ｗｔ％含有し、０．０５μｍ〜０．１６μｍ以下の粒子径の粒子であり、分散剤により水中に分散されていて、分散剤が、分子量５，０００から１００，０００の高分子分散剤である。水溶性有機溶剤が少なくとも１種類にピロリドン誘導体、特に、２−ピロリドンを使用すると画像品質が向上する。

第１の湿潤剤と第２の湿潤剤と水溶性有機溶剤に関しては、インク中に水を液媒体として使用するものであるが、インクを所望の物性にし、インクの乾燥を防止するために、また、溶解安定性を向上するため等の目的で、例えば下記の水溶性有機溶剤が使用される。これら水溶性有機溶剤は複数混合して使用してもよい。
湿潤剤と水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセロール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類や、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類や、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類や、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミイダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物や、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類や、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類、あるいはジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、またはプロピレンカーボネート、炭酸エチレン等である。

これら有機溶媒の中でも、特にジエチレングリコール、チオジエタノール、ポリエチレングリコール２００〜６００、トリエチレングリコール、グリセロール、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、ペトリオール、１，５−ペンタンジオール、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが好ましい。これらは溶解性と水分蒸発による噴射特性不良の防止に対して優れた効果が得られる。

その他の湿潤剤としては、糖を含有してなるのが好ましい。糖類の例としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類（三糖類および四糖類を含む）および多糖類があげられ、好ましくはグルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオースなどがあげられる。ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロースなど自然界に広く存在する物質を含む意味に用いることとする。また、これらの糖類の誘導体としては、前記した糖類の還元糖（例えば、糖アルコール（一般式ＨＯＣＨ_２（ＣＨＯＨ）ｎＣＨ_２ＯＨ（ここでｎ＝２〜５の整数を表す。）で表される。）、酸化糖（例えば、アルドン酸、ウロン酸など）、アミノ酸、チオ酸などがあげられる。特に糖アルコールが好ましく、具体例としてはマルチトール、ソルビットなどが挙げられる。
これら糖類の含有量は、インク組成物の０．１〜４０ｗｔ％、好ましくは０．５〜３０ｗｔ％の範囲が適当である。

界面活性剤は特に限定はされないが、アニオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩などが挙げられる。また、非イオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミドなどが挙げられる。前記界面活性剤は、単独または二種以上を混合して用いることができる。

画像形成装置に使用するインクの表面張力は、紙への浸透性を示す指標であり、特に表面に形成されて１秒以下の短い時間での動的表面張力を示し、飽和時間で測定される静的表面張力とは異なる。測定法としては特開昭６３−３１２３７号公報等に記載の従来公知の方法で１秒以下の動的な表面張力を測定できる方法であればいずれも使用できるが、ここでは、Ｗｉｌｈｅｌｍｙ式の吊り板式表面張力計を用いて測定した。表面張力の値は４０ｍＪ／ｍ^２以下が好ましく、より好ましくは３５ｍＪ／ｍ^２以下とすると優れた定着性と乾燥性が得られる。

炭素数８以上のポリオールまたはグリコールエーテルに関しては、２５℃の水中において０．１〜４．５ｗｔ％未満の間の溶解度を有する部分的に水溶性のポリオール及びグリコールエーテルの少なくともいずれかを、記録用インク全重量に対して０．１〜１０．０ｗｔ％添加することによって、インクの熱素子への濡れ性が改良され、少量の添加量でも吐出安定性および周波数安定性が得られることが分かった。例えば２−エチル−１，３−ヘキサンジオールは溶解度が４．２％（２０℃）であり、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールは溶解度が２．０％（２５℃）であり、２５℃の水中において０．１〜４．５ｗｔ％未満の間の溶解度を有する浸透剤は、溶解度が低い代わりに浸透性が非常に高いという長所がある。したがって、２５℃の水中において０．１〜４．５ｗｔ％未満の間の溶解度を有する浸透剤と他の溶剤との組み合わせや他の界面活性剤との組み合わせで非常に高浸透性のあるインクを作製することが可能となる。

また、画像形成装置に使用するインクには樹脂エマルジョンが添加されていることが好ましい。樹脂エマルジョンとは、連続相が水であり、分散相が次の様な樹脂成分であるエマルジョンを意味する。分散相の樹脂成分としてはアクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂などがあげられる。このインクの好ましい態様によれば、この樹脂は親水性部分と疎水性部分とを併せ持つ重合体であるのが好ましい。また、これらの樹脂成分の粒子径はエマルジョンを形成する限り特に限定されないが、１５０ｎｍ程度以下が好ましく、より好ましくは５〜１００ｎｍ程度である。これらの樹脂エマルジョンは、樹脂粒子を、場合によって界面活性剤とともに水に混合することによって得ることができる。例えば、アクリル系樹脂またはスチレン−アクリル系樹脂のエマルジョンは、（メタ）アクリル酸エステルまたはスチレンと、(メタ)アクリル酸エステルと、場合により（メタ）アクリル酸エステルと、界面活性剤とを水に混合することによって得ることができる。樹脂成分と界面活性剤との混合の割合は、通常１０：１〜５：１程度とするのが好ましい。界面活性剤の使用量が前記範囲に満たない場合、エマルジョンとなりにくく、前記範囲を超える場合、インクの耐水性が低下する、または浸透性が悪化する傾向があるので好ましくない。

前記エマルジョンの分散相成分としての樹脂と水との割合は、樹脂１００重量部に対して水６０〜４００重量部、好ましくは１００〜２００の範囲が適当である。市販の樹脂エマルジョンとしては、マイクロジェルＥ−１００２、Ｅ−５００２（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ペイント株式会社製）、ボンコート４００１（アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製）、ボンコート５４５４（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製）、ＳＡＥ−１０１４（スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ゼオン株式会社製）、サイビノールＳＫ−２００（アクリル系樹脂エマルジョン、サイデン化学株式会社製）、などが挙げられる。この樹脂エマルジョンを、その樹脂成分がインクの０．１〜４０ｗｔ％となるように含有するのが好ましく、より好ましくは１〜２５ｗｔ％の範囲である。

このような樹脂エマルジョンは、増粘・凝集する性質を持ち、着色成分の浸透を抑制し、さらに記録材への定着を促進する効果を有する。また、樹脂エマルジョンの種類によっては記録材上で皮膜を形成し、印刷物の耐擦性をも向上させる効果を有する。

また、添加剤として、例えば、防腐防黴剤としては、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が使用できる。

ｐＨ調整剤としては、調合されるインクに悪影響をおよぼさずにｐＨを７以上に調整できるものであれば、任意の物質を使用することができる。例えばジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等が挙げられる。キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等がある。防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等がある。

画像形成装置の制御装置１００は、図７のブロック図に示すように、制御部１０１と走査駆動部１０２及びヘッド駆動部１０３を有する。制御部１０１は、装置全体の動作を管理する主制御部１０４と、ホスト装置からの各種情報を授受するホストインタフェース１０５と、各種制御プログラムやホスト装置から送られた情報を記憶する記憶部１０６と、パルス間隔記憶部１０７及び駆動信号発生部１０８を有する。駆動信号発生部１０８は主制御部１０４から送られる印字信号とパルス間隔記憶部１０７に格納されたパルス間隔によりノズル１４５からインク滴を吐出させる駆動パルスとノズル１４５からインク滴を吐出させずに加圧室１４６内のインクのメニスカスを振動させる微駆動パルスを有する駆動信号を生成して出力する。

ノズル１４５からインク滴を吐出するとき、図８（ａ）に示すように、１駆動パルスＰにより記録ヘッド１４のノズル１４５からインクを吐出させた場合、図８（ｂ）に示すように、加圧室１４６の固有振動周期により加圧室１４６内のインクのメニスカス速度は減衰振動する。駆動信号発生部１０８で生成して出力するノズル１４５からインク滴を吐出させる駆動パルスには、図８（ｂ）に示すように、記録ヘッド１４の加圧室１４６の固有振動周期Ｔｃと共振する共振駆動パルスＰｒと、加圧室１４６の固有振動周期Ｔｃと共振しない非共振駆動パルスＰｎとを有する。この共振駆動パルスＰｒは、前の駆動パルスによって噴射したインク滴と後の駆動パルスによって噴射したインク滴を空中で合体させてインク滴体積を大きくするためのものである。

パルス間隔記憶部１０７には、記録ヘッド１４のノズル１４５からインクを吐出させる駆動パルスの、前の駆動パルスとの間隔であるパルス間隔として、図９（ａ）に示すように、記録ヘッド１４の加圧室１４６の固有振動周期Ｔｃと共振する共振駆動パルスＰｒを発生させるためのパルス間隔Ｔｒと、図９（ｂ）に示すように、加圧室１４６の固有振動周期Ｔｃと共振しない非共振駆動パルスＰｎを発生させるためのパルス間隔Ｔｎがあらかじめ格納されている。このパルス間隔記憶部１０７に格納されたパルス間隔Ｔｒは加圧室１４６の固有振動周期Ｔｃ、すなわち１駆動パルスによりノズル１４５からインクを吐出させたときのメニスカス速度の振動周期Ｔｃに対してＴｒ＝ｍ×Ｔｃ（ｍ≦２）、例えばＴｒ＝（２Ｔｃ±０．５）μＳと定められ、パルス間隔Ｔｎは固有振動周期Ｔｃの非整数倍、例えばＴｎ＝（ｍ＋１／４）×Ｔｃ〜（ｍ＋３／４)×Ｔｃの範囲、すなわち加圧室１４６の固有振動の逆位相領域、特にＴｎ＝（ｍ＋１／３）×ＴｃからＴｎ＝（ｍ＋２／３）×Ｔｃの範囲に定められている。ここでｍ≦２としたのは、共振駆動パルスＰｒの場合、図８（ｂ）に示すように、メニスカス速度変化のｍ＝１〜３のいずれかのピーク位置で共振させることになるが、ｍ＝３のピーク位置で共振させると、共振させるための波形の位置すなわちパルス間隔Ｔｒが長くなり、高速化が図れなくなる。そこで共振駆動パルスＰｒを加圧室１４６の固有振動周期Ｔｃに対してＴｒ＝ｍ×Ｔｃ（ｍ≦２）として印字の高速化を図る。

この共振駆動パルスＰｒを連続して発生させると、前の共振駆動パルスＰｒによるメニスカス速度の影響を受けて後の共振駆動パルスＰｒによるメニスカス速度が次第に大きくなる。例えば、図１０（ａ）の共振駆動パルスと非共振駆動パルスの駆動信号に示すように、ｍ＝２として共振駆動パルスＰｒを発生させるためのパルス間隔ＴｒをＴｒ＝２Ｔｃとし、非共振駆動パルスＰｎを発生させるためのパルス間隔ＴｎをＴｎ＝（７／３）ＴｃとＴｎ＝（８／３）Ｔｃにした場合、共振駆動パルスＰｒと非共振駆動パルスＰｎによるメニスカス速度は図１０（ｂ）に示すように変化する。ｍ＝２とした共振駆動パルスＰｒのみを連続して発生してインクを吐出させると、図１０（ｂ）に示すように、３滴目と比べて４滴目のメニスカス速度が大きくなりすぎてインクの吐出が不安定になり、実際には使用できなくなる。そのため、共振駆動パルスＰｒのみを利用する駆動ではｍとして２よりも大きい数値を選ばざるを得ない。これにより駆動波長は冗長となり、高速化が図れない。そこで本発明では非共振駆動パルスＰｎを利用して３滴目までインクを吐出させ、４滴目はｍ＝２とした共振駆動パルスＰｒを利用した吐出時のメニスカス速度を抑えて安定性を確保する。この共振駆動パルスＰｒを利用した吐出時のメニスカス速度を抑えるために、非共振駆動パルスＰｎを発生させるためのパルス間隔ＴｎをＴｎ＝（ｍ＋１／４）×Ｔｃ〜（ｍ＋３／４)×Ｔｃの範囲である加圧室１４６の固有振動の逆位相領域、特にＴｎ＝（７／３）Ｔｃ〜（８／３）Ｔｃとすることにより、メニスカス速度を抑えて安定性を確保するとともにパルス間隔Ｔｎを短くして印字速度の高速化を図ることができる。すなわち、非共振駆動パルスＰｎを利用して共振駆動パルスＰｒを利用した吐出時のメニスカス速度を抑えるとき、共振駆動パルスＰｒの同位相領域を使うと吐出時のメニスカス速度を抑えることはできない。このため非共振駆動パルスＰｎを発生させるためのパルス間隔ＴｎをＴｎ＝（ｍ＋１／４）×Ｔｃ〜（ｍ＋３／４)×Ｔｃの範囲である加圧室１４６の固有振動の逆位相領域にするのである。

走査駆動部１０２は主制御部１０４からの制御信号により主走査モータ１７や副走査モータ１８を駆動する。ヘッド駆動部１０３は駆動信号発生部１０８から出力される駆動信号により記録ヘッド１４を駆動する。

この画像形成装置で記録ヘッド１４のノズル１４５からインク滴を吐出させて記録用紙２２に画像を形成するとき、駆動信号発生部１０８で発生する駆動信号について説明する。

駆動信号発生部１０８で発生する駆動信号には、図１１の波形図に示すように、１印刷周期内に、インク滴を吐出させる複数の駆動パルスＰ１、Ｐ３〜Ｐ７と、インク滴を吐出させずにメニスカスを振動させる微駆動パルスＰ２とを有する。駆動パルスには、圧力室１４６の共振を利用してインク滴体積を大きくする複数の共振駆動パルスＰｒと、圧力室１４６の共振を利用しない１又は複数の非共振駆動パルスＰｎを有し、各駆動パルスの波形にはそれぞれ圧力室１４６を膨張させる波形要素Ｐａと、圧力室の膨張状態を保持する波形要素Ｐｂと、膨張した圧力室１４６を収縮させる波形要素Ｐｃを有する。そして駆動信号発生部１０８は主制御部１０４から送られる印字信号Ｐｓ１、Ｐｓ２、Ｐｓ３及び信号Ｐｓ４に応じて１又は複数のパルスをヘッド駆動部１０３に出力する。例えば主制御部１０４から大ドッドの印字信号Ｐｓ１が送られた場合は、図１２（ａ）の波形図に示すように、微駆動パルスＰ２と駆動パルスＰ３〜Ｐ７を出力し、主制御部１０４から中ドッドの印字信号Ｐｓ２が送られた場合は、図１２（ｂ）に示すように、駆動パルスＰ４〜Ｐ６を出力し、主制御部１０４から小ドッドの印字信号Ｐｓ３が送られた場合は、図１２（ｃ）に示すように、駆動パルスＰ１を出力する。このように印字信号Ｐｓ１、Ｐｓ２、Ｐｓ３に応じて駆動信号発生部１０８から出力する複数のパルスにより一つのドットを形成する。また、主制御部１０４からインク滴を吐出させずにメニスカスを振動させる信号Ｐｓ４が送られた場合は、図１２（ｄ）に示すように、微駆動パルスＰ２を出力する。この微駆動パルスＰ２を駆動信号発生部１０８で出力したとき、ヘッド駆動部１０３は非印字領域の全ノズル及び印字領域で印字していないノズル１４５に対応する加圧室１４６内のインクに振動だけを与えてノズル１４５に生じているメニスカスを振動させ、インクの乾燥によるノズル目詰まりを防いでいる。

この駆動信号発生部１０８から、例えば図１２（ｂ）に示すように、中ドットを形成する駆動信号が出力された場合、第１の駆動パルスＰ４によって第１のインク滴をノズル１４５から噴射した後、パルス間隔Ｔｒで出力する共振駆動パルスＰｒである第２の駆動パルスＰ５によって第２のインク滴がノズル１４５から噴射する。ここで駆動パルスＰ４と駆動パルスＰ５は、同じパラメータのパルスであっても駆動パルスＰ４によりインク滴を噴射した後に残っている加圧室１４６の振動を利用することにより、駆動パルスＰ５によって噴射するインク滴の速度を駆動パルスＰ４によって噴射するインク滴の速度よりも大きくすることができ、駆動パルスＰ５によって噴射したインク滴は空中で駆動パルスＰ４によって噴射したインク滴と合体する。また、駆動信号発生部１０８は駆動パルスＰ４をヘッド駆動部１０３に出力した後、共振駆動パルスＰｒである駆動パルスＰ５を出力し、加圧室１４６の共振を利用して噴射圧力を大きくするから、噴射するインク滴の体積を、駆動パルスＰ５単独で噴射させるときよりも大きくすることができる。この状態で第３の駆動パルスＰ６によって第３のインク滴をノズル１４５から噴射し、記録用紙２２に着弾する前に第１のインク滴と合体している第２のインク滴と合体して記録用紙２２に中ドットを形成する。この第３の駆動パルスＰ６は非共振駆動パルスＰｎであるから加圧室１４６の共振を利用しなく、吐出するインク滴の噴射曲がりに対して強くなっている。すなわち第３の駆動パルスＰ６を第２の駆動パルスＰ５と同様に共振駆動パルスＰｒにすると、圧力の効率が良すぎて、インク滴吐出後のメニスカスの残留振動が大きくなりすぎ、インク粘度が小さいときには、インク滴の噴射曲がりを抑制できなくなるから、それを防ぐために第３の駆動パルスＰ６として非共振駆動パルスＰｎを利用する。

このようにして所定の大きさのインク滴を効率よく形成して記録用紙２２の所定の位置に安定して着弾させることができる。

また、図１１（ａ）に示すように、大ドットを形成する駆動信号が出力された場合、第１の駆動パルスＰ２は微駆動パルスであるためインク滴は噴射しないが、駆動パルスＰ２によってノズル１４５のメニスカスを振動させ、この状態で第２の駆動パルスＰ３によってインク滴を吐出させることにより、噴射するインク滴の体積を大きくすることができる。また、第２の駆動パルスＰ３により第１のインク滴をノズル１４５から噴射した後、第３の駆動パルスＰ４によって第２のインク滴がノズル１４５から噴射し、空中で第１の液滴と合体させ、この状態で第４の駆動パルスＰ５によって第３のインク滴をノズル１４５から噴射し、空中で第１のインク滴と合体している第２のインク滴と合体して体積を大きくする。引き続いて第５の駆動パルスＰ６と第７の駆動パルスＰ７によって第４のインク滴と第５のインク滴をノズル１４５から噴射して次々とインク滴が記録用紙２２に着弾する前に合体して記録用紙２２に大ドットを形成する。この大ドットを形成する複数のパルスに微駆動パルスＰ２が含まれているため、印字中に微駆動パルスＰ２専用の駆動信号長を必要とせず、高速印字の妨げにならないですむ。

このように駆動信号発生部１０８で、１印刷周期内にインク滴を吐出させる複数の駆動パルスＰ１、Ｐ３〜Ｐ７と、インク滴を吐出させずにメニスカスを振動させる微駆動パルスＰ２とを有する駆動信号を発生して、駆動パルスＰ１、Ｐ３〜Ｐ７でインク滴を噴射した後のメニスカスの振動や微駆動パルスＰ２によるメニスカスの振動はインク粘度により異なり、インク粘度が大きいときは振幅が小さい振動になる。このメニスカスの振動を所定の状態に保持するため、図１３のインク粘度が２ｍＰａ・ｓと１０ｍＰａ・ｓ及び２０ｍＰａ・ｓのときの駆動信号の波形図に示すように、駆動パルスＰ１、Ｐ３〜Ｐ７や微駆動パルスＰ２の波高値をインク粘度、すなわち周囲環境におけるインクの粘度に応じて選択することにより、メニスカスを安定して振動させることができ、所定の体積のインク滴を形成することができるともにノズル１４５の目詰りが生じることを安定して防ぐことができる。

この発明の画像形成装置の外観を示す斜視図である。 この発明の画像形成装置の機構部の構成を示す側面図である。 画像形成装置の機構部の構成を示す平面図である。 記録ヘッドの液室長手方向に沿う構成を示す部分断面図である。 記録ヘッドの液室短手方向に沿う構成を示す部分断面図である。 記録ヘッドの構成を示す平面図である。 画像形成装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 駆動パルスによるメニスカス速度の変動を示す模式図である。 駆動パルスの共振駆動パルスと非共振駆動パルスを示す波形図である。 共振駆動パルスと非共振駆動パルス及びメニスカス速度の変動を示す模式図である。 駆動信号を示す波形図である。 大ドットと中ドットと小ドット及びメニスカスを振動させときの駆動信号を示す波形図である。 駆動信号のインク粘度による変化を示す波形図である。

符号の説明

１；装置本体、２；給紙トレイ２；排紙トレイ、４；上面カバー、
６；カートリジ装填部、７；操作パネル、８；前カバー、９；インクカートリッジ、
１３；キャリッジ、１４；記録ヘッド、１５；サブタンク、１７；主走査モータ、
１８；副走査モータ、２２；記録用紙、２３；給紙コロ、２４；分離パッド、
３１；搬送ベルト、３６；帯電ローラ、５１；分離爪、５２；排紙ローラ、
５３；排紙コロ、１００；制御装置、１０１；制御部、１０２；走査駆動部、１０３；ヘッド駆動部、１０４；主制御部、１０５；ホストインタフェース、１０６；記憶部、
１０７；パルス間隔記憶部、１０８；駆動信号発生部、１４１；流路板、
１４２；振動板、１４３；ノズル板、１４４；フレーム部材、１４５；ノズル、
１４６；加圧室、１４７；流体抵抗部、１４８；共通液室、１５２；圧電素子。

Claims (11)

1. 液滴が吐出されるノズルと該ノズルに連通して液体を収容する圧力室及び該圧力室の容積を変化させる圧力発生手段とを有する記録ヘッドと、複数の駆動パルスにより構成された駆動信号を生成する駆動信号発生手段とを有し、前記駆動信号発生手段で生成した駆動信号により前記記録ヘッドの圧力発生手段を作動させて前記ノズルより液滴を吐出させる画像形成装置において、
   前記駆動信号発生手段は、一印刷周期内に、前記圧力室の固有振動周期を利用して液滴を吐出させる共振駆動パルスと、前記圧力室の固有振動周期を利用せずに液滴を吐出させる非共振駆動パルスと、液滴を吐出させない微駆動パルスとを含む駆動信号を生成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動信号発生手段は、前記共振駆動パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｒを前記圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｒ＝ｍ×Ｔｃ（ｍ≦２）にする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記駆動信号発生手段は、前記非共振パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｎを前記圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｎ＝（ｍ＋１／４）×Ｔｃ〜（ｍ＋３／４)×Ｔｃの範囲にする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記駆動信号発生手段は、前記非共振パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｎを前記圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｎ＝（ｍ＋１／３）×Ｔｃ〜（ｍ＋２／３）×Ｔｃの範囲にする請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 前記駆動信号発生手段は、前記共振駆動パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｒを前記圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｒ＝２Ｔｃ±０．５μｓにし、前記非共振駆動パルスについては、前の駆動パルスとのパルス間隔Ｔｎを前記圧力室の固有振動周期Ｔｃに対してＴｎ＝７Ｔｃ／３〜８Ｔｃ／３にする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記駆動信号発生手段は、一つのドットを形成するための印字信号に応じて異なる組み合わせの複数の駆動パルスを有する駆動信号を生成する請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記駆動信号発生手段は、前記共振駆動パルスの直後に非共振駆動パルスを有する駆動信号を生成する請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記駆動信号発生手段は、前記微駆動パルスを、一印刷周期内に液滴を吐出させる複数の駆動パルスに含ませて生成し、前記微駆動パルスにより前記ノズルのメニスカスを振動させた状態で駆動パルスを生成する請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記駆動信号発生手段で生成する駆動パルスと微駆動パルスは、前記ノズルのメニスカスを前記圧力室側に引き込むように前記圧力室を膨張させる波形要素と、前記膨張した圧力室を収縮させる波形要素とを有する請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記駆動信号発生手段は、使用環境における液体の粘度に応じて前記駆動パルスと微駆動パルスの波高値を変化させる請求項１乃至９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記液体は２ｍＰａ・ｓ〜２０ｍＰａ・ｓの粘度である請求項１乃至１０のいずれかに記載の画像形成装置。

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