KR20070090255A - 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

잉크 방울들이 토출되는 노즐, 상기 노즐과 연결되고 액체를 수용하는 압력 챔버, 및 상기 압력 챔버의 부피를 변경하는 압력 생성부를 포함하는 기록 헤드; 및 복수의 구동 펄스를 포함하여 상기 기록 헤드의 상기 압력 생성부가 상기 액체 방울들이 상기 노즐로부터 토출되도록 동작하게 하는 구동 신호를 생성하도록 구성된 구동 신호 생성부;를 포함하며, 상기 구동 신호 생성부에 의해 생성된 상기 구동 신호는, 1 인쇄 사이클 내에 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하여 상기 액체 방울들의 제1 액체 방울이 토출되게 하는 공진 구동 펄스, 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하지 않으면서 상기 액체 방울들의 제2 액체 방울이 토출되게 하는 비-공진 구동 펄스, 및 상기 잉크 방울이 토출되지 않게 하는 미세 구동 펄스를 포함하는 화상 형성 장치가 개시된다.

Description

화상 형성 장치{IMAGING FORMING APPARATUS}
본 발명은 일반적으로 화상 형성 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액체 방울을 토출하는 노즐이 막히는 것을 방지하고 화상 형성 속도를 빠르게 하는 것에 관한 것이다.
고속으로 기록을 수행할 수 있고, 특수한 정착 처리 없이 일반 용지상에 기록을 수행할 수 있으며, 비교적 저가로 구할 수 있는 잉크젯 기록 장치는 최근에는 많은 목적을 위해 사용되어 왔다. 잉크 액체 챔버 및 이와 연결된 노즐이 형성된 잉크젯 헤드를 사용하여, 잉크젯 기록 장치는 화상 정보에 따라서 잉크 액체 챔버에 있는 잉크에 압력을 가함으로써 잉크 방울이 노즐로부터 나와 용지 또는 필름과 같은 기록 매체에 부착되어 화상을 형성한다.
이러한 잉크젯 기록 장치를 사용하여 특히 일반 용지에서 인쇄를 수행하는 경우에, 화상의 색 재현성, 내구성, 내광성, 잉크 건조성, 페더링(feathering), 색번짐, 양면 인쇄 특성 등에서 잉크젯 기록 장치의 화상 품질 열화의 현저한 문제가 있다. 또한, 이러한 특성 모두를 만족하면서 일반 용지에 고속 인쇄를 수행하는 것은 매우 어렵다.
보통, 잉크젯 인쇄에 사용되는 일반 잉크는 주요 성분으로 물을 포함하며, 또한 착색제 및 그리세린과 같은 막힘 방지를 위한 습윤제를 포함한다. 상기 착색제는 염료(dye) 또는 안료(pigment) 중 하나이다. 통상적으로, 우수한 발색성과 안정성 때문에, 염료 잉크가 컬러부에 더 자주 사용된다. 그러나, 염료 잉크를 사용하여 얻어진 내광성 및 내수성(방수)과 같은 화상 정착성이 착색제로서 안료를 사용하여 얻는 것보다 다 나쁘다. 특히, 잉크 흡수층을 갖는 잉크젯 기록 용지를 사용하여 어느 정도 개선하는 것이 가능하지만, 내수성은 일반 용지에 사용되는 경우에 만족스럽지 못하다.
따라서, 최근, 일반 용지 인쇄를 위하여 착색재로서 유기 안료 또는 카본 블랙을 사용하는 안료 잉크를 사용하는 것이 일반 용지를 사용하는 경우에서의 염료 잉크 문제점을 감소시기기 위하여 연구되고 실용화되어 왔다. 염료와는 다르게, 안료는 물에 녹지 않는다. 따라서, 안료는 일반적으로 물 기반의 잉크로 사용되는 물에서 안정적으로 분산되도록 분산제와 혼합된다. 이러한 안료를 사용함으로써 내광성 및 내수성이 개선될 수 있다. 그러나, 내광성과 내수성 및 다른 화상 품질 특성을 동시에 만족시키는 것은 힘들다. 특히, 일반 용지 상에 고속 인쇄를 수행하는 경우에, 높은 화상 밀도, 충분한 발색성 및 색 재현성을 획득하는 것은 어려우며, 페더링, 색 번짐, 양면 인쇄 특성과 같은 특성들과 잉크 건조(정착) 특성도 충분히 만족스럽지 않다.
예를 들어, 일본 공개 특허 공보 제6-171072호(JP6-171072) 및 제2002- 355159호(JP2002-355159)는 이러한 안료 잉크를 사용하여 일반 용지에 인쇄를 수행하는 경우의 문제점을 해결하기 위한 기록 방법을 개시한다. JP6-171072에 개시된 잉크젯 기록 방법에 따르면, 안료를 포함하는 잉크, 폴리머 분산제, 및 수지 에멀션이 사용된다. 고품질 인쇄시에 기록 용지 상의 단위 면적당 고형분 부착량은 적절한 범위에 있도록 제어되어, 안료 덩어리에 의한 인쇄의 비평탄성은 용지의 종류와 관계없이 감소하며, 이에 따라 페더링 없이 고밀도의 화상 품질을 얻는다. 또한, JP2000-355159에 개시된 잉크젯 기록 방법에 따라, 안료 및 침투제를 포함하는 잉크 조성물이 사용되며, 여기서 안료는 수용성 용매에서 저절로 분산되도록 그 표면 상에 분산기(dispersive group)를 갖는 표면처리된 안료이다. 단위 면적당 기록 매체측으로의 잉크 조성물의 토출량은 인쇄된 화상의 불규칙적인 번짐의 발생을 방지하도록 제어되며, 토출된 잉크 조성물은 기록 매체 상에서 신속하게 건조되어, 이에 따라 높은 인쇄 품질을 갖는 인쇄 화상을 얻을 수 있다.
JP-171072에 개시된 기록 방법에 따라, 일반 용지와 같은 규격 용지에 대한 사용된 잉크의 접촉 각도는 70°이상과 같이 매우 높으며, 이에 따라 인쇄 밀도가 증가하거나 페더링이 감소하는 것과 같은 개선이 있다. 그러나, 기록 용지 상에 인쇄를 높은 듀티에서 수행하는 경우에, 수십 ng/m2와 같은 많은 단위 면적당 고형물 부착량이 필요하며, 따라서, 잉크 정착(건조) 특성에 있어서 문제점을 야기한다. 특히, 다중 적층된 용지 시트로 고속 인쇄를 수행하는 경우, 용지 시트 사이의 잉크 전달 때문에 용지 오염의 문제가 있다. 따라서, 이 기록 방법은 고속 인 쇄 방법에 있어서는 적절하지 않다. 또한, 용지 종류에 따라 100% 듀티 인쇄시 높은 접촉 각도 때문에 짙은 부분 또는 문자 부분에서 용지의 배경이 흰색 줄무늬로 나타나는 문제점이 있다. 또한, 인접한 인쇄 도트는 높은 접촉 각도 때문에 액체 방울로 남아 있어, 이에 따라 색번짐의 문제가 색상 사이의 경계부에서 발생할 가능성이 있다.
한편, 침투제를 사용하는 JP2000-355159호에 개시된 기록 방법은 잉크의 전조성(정착성) 때문에 화상 품질의 면에서 유익하다. 용지 시트 사이의 잉크 전달에 기인하는 용지 오염의 문제는 다수의 적층된 용지 시트로 고속 인쇄를 수행하는 경우에 발생되지 않기 때문에, 이 기록 방법은 고속 인쇄에 적합하다. 그러나, 침투제가 잉크 조성물에 사용되기 때문에, 페더링이 일반 용지상에 인쇄를 수행할 때 염료 잉크의 경우와 동일하게 발생한다. 특히, 일반 용지의 경우에, 잉크가 용지의 깊이 방향으로 침투하여, 잉크의 관통이 발생하고, 이에 따라 양면 인쇄를 수행하는 것을 어렵게 한다. 따라서, JP6-171072와 JP2000-355159의 기록 방법 중 어느 것도 일반 용지 상의 고속 인쇄에 있어서의 전술한 특성 모두를 모두 만족시키는 고품질의 화상을 획득하는 것이 어렵다.
안료 잉크를 사용하여 일반 용지 인쇄에 있어서 발생하는 문제를 해결함으로써 고품질의 화상을 고속으로 일반 용지에 형성하기 위하여 고점도의 잉크를 사용하는 것이 효과적이다. 그러나, 고점도의 잉크를 사용하는 경우에, 비인쇄 영역에 있는 모든 노즐과 인쇄 영역에 있지만 인쇄 동작을 하지 않는 노즐이 막혀, 잉크가 노즐의 메니스커스(meniscus) 주변에서 점도가 더 높게 건조될 때 화상 품질을 매 우 열화시킨다. 또한, 노즐이 막히지 않더라도, 안정된 잉크 방울 토출 특성(방울 속도, 방울 부피 및 방울 토출 방향의 휘어짐)을 얻는 것이 불가능할 수 있으며, 이에 따라 화상 품질이 열화될 수 있다. 이러한 문제점들을 방지하기 위하여, 일본 공개 특허 공보 제2005-41039호(JP2005-41039)에 개시된 잉크젯 기록 장치는 1 인쇄 사이클 내에서 복수의 토출 구동 펄스와 복수의 비-토출 구동 펄스를 생성한다. 토출 구동 펄스는 액체 방울을 토출하기 위한 시계열적인 출력이다. 비-토출 구동 펄스는 메니스커스에 잉크 방울이 토출되지 않을 정도로 작은 진동을 제공한다. 각 비-토출 구동 펄스는 노즐과 연결된 압력 챔버를 팽장하는 제1 신호, 제1 신호 이후에 압력 챔버의 팽장된 상태를 유지하는 제2 신호, 및 제2 신호 후에 압력 챔버를 수축시키는 제3 신호를 포함한다. 또한, 토출 구동 펄스에 관하여, 구동 신호와 그 다음의 구동 신호 사이의 간격(펄스 간격)은 압력 챔버의 고유 주파수의 3배 내지 5배이다.
JP2005-41039에 보여진 바와 같이, 노즐과 연결된 압력 챔버를 팽창시키는 제1 신호, 제1 신호 이후에 압력 챔버의 팽장된 상태를 유지하는 제2 신호, 및 제2 신호 후에 압력 챔버를 수축시키는 제3 신호가 1 인쇄 사이클에서 비-토출 펄스로 포함될 때, 비-토출 펄스의 신호 길이가 증가하여 인쇄 속도가 증가하는 것을 방해한다.
또한, 1 인쇄 사이클에서의 시계열적인 복수의 토출 구동 펄스 출력의 펄스 간격이 압력 챔버의 고유 주파수의 3배 내지 5배이면, 1 인쇄 사이클, 즉 구동 신호 길이가 증가하여 인쇄 속도를 감소시킨다.
본 발명의 실시예들은 상술한 문제점들의 하나 이상 해결하거나 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 문제점들의 하나 이상이 해결된 화상 형성 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비인쇄 영역에 있는 모든 노즐과 인쇄 영역에서 인쇄 동작을 하지 않는 노즐이 높은 점도의 잉크를 이용하는 경우에도 노즐의 메니스커스들 주위의 잉크 건조에 의하여 막히는 것이 방지되며; 잉크 방울이 토출되지 않게 하면서 메니스커스에 진동을 제공하는 미세 구동 펄스가 1 인쇄 사이클 내에 사용되어, 건조 정도가 잉크의 물리적인 특성을 바꾸고 액체 토출에 악영향을 미치는 것을 방지하며; 높은 인쇄 속도가 얻어진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 잉크 방울들이 토출되는 노즐, 상기 노즐과 연결되고 액체를 수용하는 압력 챔버, 및 상기 압력 챔버의 부피를 변경하는 압력 생성부를 포함하는 기록 헤드; 및 복수의 구동 펄스를 포함하여 상기 기록 헤드의 상기 압력 생성부가 상기 액체 방울들이 상기 노즐로부터 토출되도록 동작하게 하는 구동 신호를 생성하도록 구성된 구동 신호 생성부;를 포함하며, 상기 구동 신호 생성부에 의해 생성된 상기 구동 신호는, 1 인쇄 사이클 내에 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하여 상기 액체 방울들의 제1 액체 방울이 토출되게 하는 공진 구동 펄스, 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하지 않으면서 상기 액체 방울들의 제2 액체 방울이 토출되게 하는 비-공진 구동 펄스, 및 상기 잉크 방울이 토출되지 않게 하는 미세 구동 펄스를 포함하는 화상 형성 장치가 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 1 인쇄 사이클 내에서 잉크 방울들이 토출되게 하는 복수의 구동 펄스와 잉크 방울이 토출되게 하지 않는 미세 구동 펄스를 포함하는 구동 신호를 생성함으로써, 노즐이 상기 1 인쇄 사이클 내에서 노즐을 관리하는 것이 가능하며, 이에 따라 인쇄의 속도와 안정성을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 잉크 방울들이 토출되게 하는 상기 구동 펄스가, 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하여 액체 방울이 토출되게 하는 공진 구동 펄스, 및 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하지 않으면서 액체 방울이 토출되게 하는 비-공진 구동 펄스를 포함하기 때문에, 대형 도트 및 중형 도트의 잉크 방울들을 고속에서 안정적으로 형성하는 것이 가능하다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 아래의 도면들과 관련하여 해석될 때 이어지는 상세한 설명으로부터 더욱 자명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 사시도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 기구부에 대한 측면도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 기구부에 대한 평면도이 다;
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 챔버의 길이를 따라 얻어진 기록 헤드 일부에 대한 단면도이다;
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액체 챔버의 폭을 따라 얻어진 기록 헤드 일부에 대한 단면도이다;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기록 헤드의 평면도이다;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 제어 유닛을 도시한 블록도이다;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 구동 펄스에 의해 발생된 메니스커스 속도에서의 변화를 도시한 그래프를 보여준다;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공진 구동 펄스 및 비-공진 구동 펄스를 도시한 파형도를 보여준다;
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 공진 구동 펄스와 비-공진 구동 펄스를 도시한 그래프와 메니스커스 속도에서의 변화를 도시한 그래프를 보여준다;
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 구동 신호를 보여주는 파형도이다;
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 대형 도트, 중형 도트 및 소형 도트를 형성하고 메니스커스를 진동하는 경우에서의 파형도를 도시한다; 그리고,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 잉크 점도에 대한 구동 신호의 변화를 보여주는 파형도이다.
[본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 대한 설명이 아래에서 주어진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 정면 사시도이다. 화상 형성 장치는 장치 본체(1), 용지 공급 트레이(2) 및 용지 배출 트레이(3)를 포함한다. 용지 공급 트레이(2)는 장치 본체(1)에 부착되어 기록 용지를 수용한다. 용지 배출 트레이(3)는 장치 본체(1)에 부착되어 화상이 기록된(형성된) 기록 용지를 적재한다. 상부 커버(4)는 장치 본체(1)의 상부에 개폐가능하게 제공된다. 카트리지 적재부(6)는 장치 본체(1)의 전면(5)의 일단에서 상부 커버(4)보다 낮은 위치에 전면으로 돌출하도록 제공된다. 조작 키와 표시부를 포함하는 조작 패널과 같은 조작부(7)는 카트리지 적재부(6)의 상부에 제공된다. 카트리지 적재부(6)은 전면에 개폐가능한 전면 커버(8)를 구비한다. 액체 공급부로서의 잉크 카트리지(9)는 전면 커버(8)를 열어서 탈부착가능할 수 있다.
도 2 및 3은 화상 형성 장치의 기구부에 대한 측면도와 평면도이다. 화상 형성 장치의 기구부에 따르면, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 캐리지(13)는 장치 본체(1)의 측면 플레이트 사이를 가로질러 놓여 있는 지지 부재인 안내봉(11)과 스테이(12)에 의해 지지되어, 주 스캔 방향(도 3에서 양쪽 화살표에 의해 표시된)으로 활주가능하다. 주 스캔 모터(17)(도 7)는 캐리지(13)가 캐리지의 주 스캔 방향으로 이동하여 스캔하도록 한다. 각각 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M) 및 블 랙(Bk) 색상의 잉크 방울을 토출하는 잉크젯 헤드로 이루어진 기록 헤드(14)는 복수의 잉크 토출 개구들이 주 스캔 방향과 교차하는 방향으로 배치되고, 복수의 잉크 토출 개구가 아래 방향으로 잉크 방울을 토출하도록 캐리지(13)에 부착된다. 기록 헤드(14)는 잉크 토출을 위한 에너지 생성부로 압전 소자와 같은 압전 액추에이터, 전열 변환 소자를 이용하여 액체의 막비등에 따른 위상 변화를 이용한 열 액추에이터, 온도 변화에 기인한 금속의 위상 변화를 이용한 형상 기억 합금 액추에이터, 및 정전기력을 이용한 정전 액추에이터를 사용할 수 있다. 예를 들어, 기록 헤드(14)는 각각 압전 액추에이터를 구비한다.
또한, 해당하는 색상의 잉크를 수용하고 그 색상의 잉크를 대응하는 기록 헤드(14)에 공급하는 용기인 서브-탱크(15)는 캐리지(13) 상에 탑재된다. 상기 색상 잉크는 대응하는 색상의 잉크 카트리지(9)로부터 대응하는 잉크 공급 튜브(16)를 통해 대응하는 서브-탱크(15)에 공급된다. 잉크 카트리지(9)는 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M) 및 블랙(Bk) 중 해당하는 색상의 잉크를 수용한다. 기록 헤드(14)에 잉크를 공급하기 위한 서브-탱크(15)와 대응하는 서브-탱크(15)에 잉크를 공급하는 잉크 카트리지(9)는 기록 액체 공급 유닛을 형성한다.
기록 용지 시트(22)를 용지 공급 트레이(2)의 용지 적재부(압력 플레이트, 21)로부터 한 장씩 분리하여 공급하는 반월형 롤러(용지 공급 롤러, 23)와 용지 공급 롤러(23)에 대향하고 높은 마찰 계수를 갖는 물질로 이루어진 분리 패드(24)는 용지 적재부(21) 상에 적재된 기록 용지 시트(22)를 공급하기 위한 용지 공급부로서 제공된다. 분리 패드(24)는 용지 공급 롤러(23) 측으로 가압된다.
또한, 용지 공급 트레이(2)로부터 공급된 기록 용지 시트(22) 각각을 기록 헤드(14) 아래에 있는 안내부(25)로부터 이송하기 이한 이송부로서, 기록 용지 시트(21)가 정전기적으로 끌려서 부착하면서 기록 용지 시트(22)를 이송하기 위한 이송 벨트(31), 카운터 롤러(32)와 이송 벨트(31) 사이에 기록 용지 시트(22)를 보유하면서 안내부(25)를 통해 용지 공급부로부터 공급된 기록 용지 시트(22)를 이송하기 위한 카운터 롤러(32), 기록 용지 시트(22)가 이송 벨트(31) 상에서 이송 벨트(31)를 따라 있도록 실질적으로 90°로 실질적으로 수직방향으로 상부로 공급된 기록 용지 시트(22)의 이송 방향을 바꾸기 위한 이송 안내부(33), 및 지지 부재(24)에 의해 이송 벨트(31) 측으로 가압되는 에지 압력 롤러(35)가 제공된다. 또한, 이송 벨트(31)의 표면을 대전하기 위한 대전부 역할을 하는 대전 롤러(36)가 제공된다. 여기서, 이송 벨트(31)는 이송 롤러(37) 및 텐션 롤러(38)와 결합하고 그 사이에 제공되는 무단 벨트이며, 도 3에 도시된 바와 같은 벨트 이송 방향으로 회전한다. 대전 롤러(36)는 이송 벨트(31)의 회전에 의해 회전하도록 이송 벨트(31)의 표면층과 접촉하도록 배치된다. 예를 들어, 2.5N의 압력이 대전 롤러(36) 샤프트의 각 단부에 인가된다.
이송 벨트(31)의 다른(하부) 측에서, 안내 부재(41)가 기록 헤드(14)에 의한 인쇄 영역에 대응하는 위치에 배치된다. 안내 부재(41)의 상면은 이송 롤러(37)와 텐션 롤러(38)의 접선의 기록 헤드(14)측 상에 위치한다. 그 결과, 인쇄 영역에서, 이송 벨트(31)는 안내 부재(41)의 상면에 의해 위쪽으로 가압되어 안내되어, 평탄도가 높은 정확도로 유지된다.
기록 용지 시트(22)를 이송 벨트(31)로부터 분리하기 위한 분리조(separation claw, 51), 용지 배출 롤러(52), 용지 배출 롤러(53)가 기록 헤드(14)에 의해 기록이 수행된 기록 용지 시트(22)를 배출하기 위한 용지 배출부로 서 제공된다. 용지 배출 트레이(3)는 용지 출력 롤러(52) 아래에 제공된다. 용지 배출 롤러(52, 53)와 용지 배출 트레이(3) 사이의 지점의 위치와 용지 배출 트레이(3) 사이에는 소정의 수직 거리가 있으며, 이에 따라 용지 출력 트레이(3) 상에서 많은 양의 용지를 적층하는 것이 가능하다.
또한, 양면 용지 공급 유닛(61)이 장치 본체(1)의 뒷부분에 탈부착 가능하게 부착된다. 양면 용지 공급 유닛(61)은 이송 벨트(31)의 반대 회전에 의해 회송된 기록 용지 시트(22)를 받는다. 그 다음, 양면 용지 공급 유닛(61)은 기록 용지 시트(22)를 반전시키고, 반전된 기록 용지 시트(22)를 카운터 롤러(32)와 이송 벨트(31) 사이에 다시 공급한다. 수동 용지 공급부(62)가 양면 용지 공급 유닛(61)의 상부에 제공된다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 기록 헤드(14)의 노즐 상태를 유지하고 복구하기 위한 신뢰성있는 유지부 역할을 하는 유지 복구 기구부(71)가 캐리지(13)의 스캔 방향으로 비 인쇄 영역들 중 하나에 배치되며, 공 토출(수세) 수용 부재(81)가 비 인쇄 영역들 중 다른 하나에 배치된다. 유지 복구 기구부(71)는 대응하는 기록 헤드(14)의 노즐면을 덮기 위한 캡부 역할을 하는 캡 부재(72a, 72b, 73c, 74d), 노즐면을 닦기 위한 와이핑부 역할을 하는 와이핑 블레이드(73), 및 공 토출(수세) 수용 부재(74)를 포함한다.
기록 헤드(14)에 대한 설명이 아래에서 주어지며, 예로서 기록 헤드(14) 중 하나를 선택한다. 도 4는 액체 챔버의 길이를 따라 구해진 기록 헤드(14)의 단면도이다. 도 5는 액체 챔버(또는 압력 챔버)의 폭을 따라 구해진 기록 헤드(14)의 단면도이다. 도 6은 기록 헤드(14)의 평면도이다. 도 4, 5 및 6에 도시된 바와 같이, 각 기록 헤드(14)는 단결정 실리콘 기판으로 이루어진 채널 플레이트(141), 채널 플레이트(141)의 하면에 결합된 진동판(142), 채널 플레이트(141)의 상면에 결합된 노즐 플레이트(143), 및 압력 챔버(146), 유체 저항부(147), 및 잉크 공급 개구(149)를 형성하는 프레임 부재(144)를 포함한다. 압력 챔버(146)는 대응하는 노즐 연결 채널(145a)을 통해 대응하는 노즐(145)과 연결되는 잉크 채널 역할을 한다. 노즐(145)은 노즐 플레이트(143)에 제공되어, 잉크 방울이 이를 통해 토출되도록 한다. 유체 저항부(147)는 압력 챔버(146)에 공급된 잉크의 잉크 공급 채널 역할을 한다. 잉크는 대응하는 잉크 공급 개구(149)를 통해 공통 액체 쳄버(148)로부터 유체 저항부(147)로 공급된다. 공통 액체 챔버(148)는 프레임 부재(144)에 제공되어, 압력 챔버(146)로 공급될 잉크를 보존(저장)한다.
압력 챔버(146) 내의 잉크에 압력을 인가하기 위한 압력 생성부(액추에이터부)인 전기기계 변환 소자의 역할을 하는 적층형 압전 소자(152)는 압력 챔버(146)의 반대측 상의 진동판(142)의 표면에 연결된다. 압전 소자(152)는 베이스 기판(153)에 결합된다. 지주부(154)가 인접한 2개의 압전 소자 사이 각각에 제공되어, 대응하는 인접하는 2개의 압력 챔버(146) 사이의 격벽부에 대응한다. 하프-컷 다이싱(half-cut dicing)의 슬릿 가공이 수행되어 빗살 모양의 톱니 형상으로 압전 소자 부재를 분할함으로써 압전 소자(152) 및 지주부(154)가 서로 교대하면서 형성된다. 지주부(154)는 구성에 있어서 압전 소자(151)와 동일하지만, 구동 전압이 인가되지 않기 때문에 지주의 역할만 한다. 진동판(142)의 외주부는 갭 부재를 포함하는 접착제(150)로 프레임 부재(144)에 결합된다. 프레임 부재(144)는 공통 액체 챔버(148)로 잉크를 외부 공급하기 위하여 잉크 공급 홀(151)을 포함한다.
10 내지 35㎛의 직경을 갖는 노즐(145)이 가압 챔버(146)에 대응하도록 노즐 플레이트(143)에 형성된다. 노즐 플레이트(143)는 접착제로 채널 플레이트(141)에 결합된다. 발수성의 표면 처리가 된 발수층이 노즐 플레이트(143)의 노즐면(토출 방형의 면 : 토출면) 상에 제공된다. 각 압전 소자(152)는 10 내지 50㎛ 두께의 티탄산 지르콘 납(lead zicrconate titanate)의 압전층(PZT, 161)과 두께 수 ㎛의 은-파라듐(AgPd)의 내부 전극층(162)이 교대하는 층들을 구비한다. 내부 전극(162)은 단면에 있는 단면 전극(외부 전극)들인 개별 전극(163)과 공통 전극(164)에 교대로 전기적으로 연결된다. 압전 소자 부재의 한 단면에 있는 단면 전극은 하프-컷 다이싱에 의해 개별 전극(163)으로 분할되고, 다른 단면에 있는 단면 전극은 절단과 같은 제한된 가공 때문에 분할되지 않아 각 압전 소자(152)를 전도하는 공통 전극(164)이 된다. FPC 케이블(165)은 구동 신호를 제공하기 위하여 납땜, ACF(이방성 전도막, Anisotropic Conductive Film) 본딩, 또는 와이어 본딩에 의해 각 압전 소자(152)의 개별 전극(163)에 연결된다. 구동 파형을 각 압전 소자(152)에 선택적으로 인가하기 위한 드라이버 회로(드라이버 IC)는 각 FPC 케이블(165)에 연결된다. 또한, 공통 전극(164)은 압전 소자(152)의 단부에 제공된 전 극층을 경유해 FPC 케이블(165)의 접지(GND) 전극에 연결된다.
예를 들어, 이러한 구성의 기록 헤드(14)에서 구동 신호에 따라 구동 파형(10 내지 50V의 펄스 전압)이 압전 소자(152) 중 하나에 인가되면, 적층방향으로의 변위가 압전 소자(152)에 발생하여, 진동판(142)을 통해 대응하는 압력 챔버(146)에 있는 잉크에 압력을 인가하고, 이에 따라 압력은 대응하는 노즐(145)로부터 잉크 방울을 토출하도록 증가한다. 그 후, 잉크 방울의 토출이 종료되면, 압력 챔버(146) 내의 잉크 압력이 감소하여 잉크 흐름의 관성과 구동 펄스의 방전 과정에 의해 음압이 압력 챔버(146) 내에 생성되며, 따라서 잉크 충전(공급) 과정이 이어진다. 이 시점에서, 대응하는 서브-탱크(15)로부터 공급되는 잉크는 공통 액체 챔버(148)로 흐르고, 공통 액체 챔버(148)로부터 잉크 공급 개구(149) 및 유체 저항부(142)를 통과하도록 흘러, 압력 챔버(146)를 충전한다. 유체 저항부(147)는 표면 장력에 의한 재충전에 대한 저항 역할을 하여 토출 후의 잔여 압력 진동을 약화시키는데 효과적이다. 따라서, 유체 저항부(147)의 적절한 유체 저항을 선택함으로써, 잔여 압력 진동의 약화 및 재충전 시간 사이의 균형을 도모하는 것이 가능하여, 다음 잉크 방울 토출 동작으로 진행하기 전에 필요한 시간, 즉, 구동 사이클을 감소시키는 것이 가능하다.
본 화상 형성 장치에 사용된 잉크는, 예를 들어, 안료(자기 분산성 안료), 제1 습윤제, 제2 습윤제, 수용성 유기 용제, 음이온성 또는 비이온성 계면활성제, 탄소수 8 이상의 폴리올 또는 글리콜 에테르, 에멀션(emulsion), 방부제, pH 조절제, 및 순수한 물로 이루어진다. 인쇄를 위한 착색제로 사용되는 안료와 안료를 용해하고 분산하기 위한 용제가 필수 조성물로 사용된다. 제1 및 제2 습윤제는 각 습윤제의 특성을 이용하고 점도 제어를 용이하게 위하여 혼합된다.
안료는 특정종류로 한정되지 않으며, 무기 안료 및 유기 안료가 사용될 수 있다. 무기 안료로서, 산화 티타늄 및 산화철에 더하여, 접촉법, 퍼니스(furnace)법, 및 열법과 같이 공지된 방법에 의해 제조되는 카본 블랙이 사용될 수 있다. 또한, 유기 안료로서, 아조 안료(아조 레이크, 불용성 아조 안료, 농축 아조 안료 및 킬레이트 아조 안료를 포함하는), 다환식(polycyclic) 안료(예를 들어, 프탈로시아닌 안료, 페릴렌 안료, 페리논 안료, 안트라퀴논 안료, 퀴나크리돈 안료, 디옥사진 안료, 티오인디고 안료, 이소인돌리논 안료, 및 퀴노프라논 안료), 다이(dye) 킬레이트(예를 들어, 염기성 다이 킬레이트 및 산성 다이 킬레이트), 니트로 안료, 니트로소 안료, 및 아닐린 블랙이 사용될 수 있다.
이러한 안료 중에서, 물에 대한 양호한 친화성을 갖는 안료가 바람직하게 사용된다. 바람직하게는 안료의 입자 크기는 0.05 내지 10㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 1㎛이하, 가장 바람직하게는 0.16㎛이하이다. 또한, 잉크 내의 착색제로서의 안료의 양은 바람직하게는 대략 6 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 대략 8 내지 20 중량%이다.
블랙 색상에 대한 안료의 특정 예는, 퍼니스(furnace) 블랙, 램프 블랙, 아세틸렌 블랙, 및 채널 블랙과 같은 카본 블랙(C.I. 안료 블랙 7); 구리, 철(C.I. 안료 블랙 11), 및 티타늄 옥사이드와 같은 금속; 및 아닐린 블랙(C.I. 안료 블랙 1)과 같은 유기 안료를 포함한다.
다른 색상에 대한 안료의 특정 예는, C.I. 안료 옐로 1(패스트 옐로 G), 3, 12(디스아조 옐로 AAA), 13, 14, 17, 24, 34, 35, 37, 42(황산화철), 53, 55, 81, 83(디스아조 옐로 HR), 95, 97, 98, 100, 101, 104, 108, 109, 110, 117, 120, 138, 및 153; C.I. 안료 오렌지 5, 13, 16, 17, 36, 43, 및 51; C.I. 안료 레드 1, 2, 3, 5, 17, 22(브릴리언트 패스트 스칼렛), 23, 31, 38, 48:1(퍼머넌트 레드 2B(Ba)), 48:2(퍼머넌트 레드 2B(Ca)), 48:3(퍼머넌트 레드 2B(Sr)), 48:4(퍼머넌트 레드 2B(Mn)), 49:1, 52:2, 53:1, 57:1(브릴리언트 카민 6B), 60:1, 63:1, 63:2, 64:1, 81(로다민 6G 레이크), 83, 88, 101(적산화철, colcothar), 104, 105, 106, 108(카드뮴 레드), 112, 114, 122(퀴나크리돈 마젠타), 123, 146, 149, 166, 168, 170, 172, 177, 178, 179, 185, 190, 193, 209, 및 219; C.I. 안료 바이올렛 1(로다민 레이크), 3, 5:1, 16, 19, 23, 및 38; C.I. 안료 블루 1, 2, 15(프탈로시아닌 블루 R), 15:1, 15:2, 15:3(프탈로시아닌 블루 E), 16, 17:1, 56, 60, 및 63; 및 C.I. 안료 그린 1, 4, 7, 8, 10, 17, 18, 및 36을 포함한다.
이 외에, 물에 분산가능해 지도록 수지로 표면을 처리된 안료(예를 들어, 카본)인 그래프트(graft) 안료, 및 물에 분산가능해 지도록 표면에 부가된 설폰기 또는 카르복실기와 같은 작용기를 갖는 표면처리된 안료(예를 들어, 카본)가 사용될 수 있다. 또한, 안료를 물에 분산가능해 지도록 하는 마이크로캡슐에 합유된 안료가 사용될 수 있다.
본 화상 형성 장치에서 사용된 잉크의 바람직한 형태에 따라, 블랙 잉크용 안료는 분산제를 이용하여 수용성 용제에 안료를 분산하여 얻어진 안료 분산 액체 로서 잉크에 포함되는 것이 바람직하다. 분산제의 바람직한 예는, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 아크릴산-아크릴로니트릴 공중합체, 비닐 아세테이트-아크릴레이트 공중합체, 아크릴산-알킬 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-아크릴산 공중합체, 스티렌-메타크릴산 공중합체, 스티렌-아크릴산-알킬 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-메타크릴산-알킬 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-α-메틸스티렌-아크릴산 공중합체, 스티렌-α-메틸스티렌-아크릴산-알킬 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 비닐나프탈렌-말레산 공중합체, 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체, 비닐 아세테이트-지방산 비닐-에틸렌 공중합체, 비닐 아세테이트-말레이트 공중합체, 비닐 아세테이트-크로톤산 공중합체, 및 비닐 아세테이트-아크릴산 공중합체를 포함한다.
상기 공중합체의 중량-평균 분자량은 바람직하게는 3,000 내지 50,000, 더욱 바람직하게는 5,000 내지 30,000, 가장 바람직하게는 7,000 내지 15,000이다. 상기 첨가제의 양과 관련하여, 상기 분산제의 첨가량은 안료가 안정적으로 분산되고 다른 효과에 손실이 없는 범위 내에서 적절히 결정될 수 있다. 상기 안료-분산제 비는 바람직하게는 1:0.06 내지 1:3, 더욱 바람직하게는 1:0.125 내지 1:3이다.
기록 잉크의 총 중량에 대하여 착색제로 사용되는 상기 안료의 비율은 6 내지 20 중량%이다. 상기 안료의 입자는 입자 크기가 0.05 내지 0.16㎛ 이하이며, 분산제에 의해 물에 분산된다. 상기 분산제는 5,000 내지 100,000의 분자량을 갖는 중합 분산제이다. 적어도 하나의 수용성 유기 용매로서 피롤리돈 유도체, 특히 2-피롤리돈을 사용함으로써, 화상 품질이 개선된다.
제1 습윤제, 제2 습윤제 및 수용성 유기 용제와 관련하여, 예를 들어, 잉크가 원하는 물리적 특성을 가지며, 소정의 잉크가 액체 매개물로서 사용된다 하더라고 잉크가 건조되는 것을 방지하기 위하여 아래의 수용성 유기 용제가 사용된다. 또한, 2 이상의 수용성 유기 용매가 혼합되어 사용되는 것이 가능하다.
습윤제와 수용성 유기 용제의 특정 예는, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 헥실렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 글리세롤, 1,2,6-헥산트리올, 1,2,4-부탄트리올, 1,2,3-부탄트리올, 및 페트리올과 같은 다가 알코올; 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 및 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르와 같은 다가 알콜 알킬 에테르; 에틸렌 글리콜 모노페닐 에테르 및 에틸렌 글리콜 모노벤질 에테르와 같은 다가 알콜 아릴 에테르; 2-피롤리돈, N-메틸-2-피롤리돈, N-히드록시에틸-2-피롤리돈, 1,3-디메틸이미다졸리디논, 및 ε-카프로락탐과 같은 질소-함유 헤테로시클릭 화합물; 포름아미드, N-메틸포름아미드, 및 N,N-디메틸포름아미드와 같은 아미드; 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노에틸아민, 디에틸아민, 및 트리에틸아민과 같은 아민; 디메틸 설폭시드, 설포란, 및 티오디에탄올과 같은 황-함유 화합물; 프로필렌 카보네이트; 및 에틸렌 카보네이트를 포함한다.
이들 유기 용제 중에, 특히, 디에틸렌 글리콜, 티오디에탄올, 폴리에틸렌 글 리콜 200-600, 트리에틸렌 글리콜, 글리세롤, 1,2,6-헥산트리올, 1,2,4-부탄트리올, 페트리올, 1,5-펜탄디올, 2-피롤리돈, 및 N-메틸-2-피롤리돈이 바람직하다. 이들 유기 용제는 용해성 및 물의 증발에 의해 야기되는 나쁜 토출 특성을 방지하는데 매우 효과적이다.
다른 습윤제의 다른 바람직한 예는 당류(saccharide)를 함유하는 것이 바람직하다. 당류의 예는, 단당류, 이당류, 올리고당류(삼당류 및 사당류를 포함하는), 및 다당류를 포함한다. 물론, 글루코즈, 만노즈, 프룩토즈, 리보즈, 자일로즈, 아라비노즈, 갈락토즈, 말토즈, 셀로비오즈, 락토즈, 수크로즈, 트레할로즈, 및 말토트리로즈가 바람직하다. 본 명세서에서, 다당류는 광의의 당류를 의미하며, α-시클로덱스트린 및 셀룰로오즈와 같은 천연으로 광범위하게 존재하는 물질을 포함한다. 또한, 이들 당의 유도체는, 상술한 당류의 환원 당(예를 들어, 당 알코올(일반식 HOCH2(CHOH)nCH2OH로 표현되며, 여기서 n은 2 내지 5의 정수임)); 상술한 당류의 산화 당(예를 들어, 알도닉산 및 우론산); 아미노산; 및 티오산을 포함한다. 당 알코올의 예는 말티톨 및 소르비톨을 포함한다.
당류의 함량은 잉크 조성물의 바람직하게는 0.1 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 30 중량%의 범위 내이다.
계면활성제는 특별히 한정되지 않는다. 음이온 계면활성제의 예는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르아세테이트염, 도데실벤젠설포네이트염, 라우레이트염 및 폴리옥시에틸렌알킬에테르설페이트염을 포함한다. 비이온 계면활성제의 예는, 폴리옥 시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 및 폴리옥시에틸렌알킬아미드를 포함한다. 상기 계면활성제는 단독으로 사용될 수 있다. 또한, 2 이상의 상술한 계면활성제가 조합되어 사용될 수 있다.
본 화상 형성 장치에 사용되는 잉크의 표면 장력은 종이로의 투과성에 대한 지표이며, 특히 표면 형성 후 1초 이하의 단시간에서의 동적 표면 장력을 나타내며, 따라서, 표면의 포화 시에 측정된 정적 표면 장력과는 다르다. 1초 이하 내에 동적 표면 장력을 측정할 수 있는 한, 일본 특허 출원 공개 번호 제63-31237호에 개시된 것과 같은 임의의 통상적으로 공지된 방법이 사용될 수 있다. 여기서는, 표면 장력은 Wilhelmy 플레이트 장력 측정기를 이용하여 측정된다. 바람직하게는 표면 장력은 40 mJ/㎡이하이며, 더욱 바람직하게 35 mJ/㎡이하이다. 이 값의 범위는 우수한 정착 특성 및 건조 특성을 얻는 것을 가능하게 한다.
탄소수 8 이상의 폴리올 또는 글리콜 에테르와 관련하여, 25℃ 물에서 0.1 내지 4.5 중량% 미만 사이의 용해도를 갖는 부분 수용성 폴리올 및 글리콜 에테르중 적어도 하나를 기록 잉크 총 중량의 0.1 내지 10.0 중량%로 첨가하는 것에 의해, 열 소자에 대한 잉크의 습윤성이 개선되고, 소량의 첨가량으로도 토출 안정성 및 주파수 안정성이 획득되는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 2-에틸-1,3-헥산디올은 4.2%의 용해도를 가지며(20℃), 2,2,4-트리메틸-1,3-펜탄디올은 2.0%의 용해도를 갖는다(25℃). 25℃ 물에 0.1 내지 4.5 중량% 미만 사이의 용해도를 갖는 침투제는 용해도가 낮지만, 상당히 높은 침투성을 갖는 장점이 있다. 따라서, 물에서 0.1 내지 .5 중량% 미만 사이의 용해도를 침투제를 다른 용제 또는 계면 활성제와 혼합함으로써 매우 높은 침투성을 갖는 잉크를 제조하는 것이 가능하다.
또한, 본 화상 형성 장치에 사용되는 잉크는 첨가제로 수지 에멀션을 함유하는 것이 바람직하다. 수지 에멀션은 연속상으로서 물을 함유하며 분산상으로서 다음과 같은 수지 성분을 함유하는 에멀션을 의미한다. 분산상의 수지 성분의 예는, 아크릴 수지, 비닐 아세테이트 계열의 수지, 스티렌-부타디엔 계열의 수지, 비닐 클로라이드 계열의 수지, 아크릴-스티렌 계열의 수지, 부타디엔 계열의 수지, 및 스티렌 계열의 수지가 제공된다. 본 실시예의 잉크의 바람직한 형태에 따라, 상기 수지는 바람직하게는 친수성부 및 소수성부를 갖는 중합체이다. 또한 상기 수지 성분의 입자 크기는 수지 성분이 에멀션을 형성하는 한 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 입자 크기는 바람직하게는 대략 150nm 이하, 더욱 바람직하게는 대략 5 내지 100nm이다. 상기 수지 에멀션은 수지 입자와 물을 혼합하여, 일부 경우에는 계면활성제를 혼합하여 마련될 수 있다. 예를 들어, 아크릴 수지 에멀션 또는 스티렌-아크릴 계열의 수지 에멀션은 물과 (메트)아크릴산 에스테르, 또는 스티렌과 (메트)아크릴산 에스테르를 혼합하여, 그리고 일부 경우에는 계면활성제를 혼합하여 마련될 수 있다. 일반적으로, 상기 수지 성분과 계면활성제의 혼합비는 바람직하게 약 10:1 내지 5:1이다. 계면활성제의 사용량이 전술한 범위에 못 미치는 경우에는 에멀션을 쉽게 형성하지 못한다. 반면, 전술한 범위를 넘는 계면활성제의 사용은 잉크의 내수성이 감소하는 경향이 있거나 잉크의 투과성이 열화하는 경향이 있기 때문에 바람직하지 않다.
에멀션의 분산상 성분으로서 수지에 대한 물의 적절한 비는 수지의 100 중량부 당 물의 60 내지 400중량부, 바람직하게 100 내지 200중량부이다. 상업적으로 이용가능한 수지 에멀션의 예는, Micro gel E-1002 및 E-5002(Nippon Paint Co., Ltd에 의해 제조된 스티렌-아크릴 계열의 수지 에멀션), Boncoat 4001(Dai Nippon Ink & Chemicals, Inc.에 의해 제조된 아크릴 수지 에멀션), Boncoat 5454(Dai Nippon Ink & Chemicals, Inc.에 의해 제조된 스티렌-아크릴 계열의 수지 에멀션), SAE-1014(Zeon Corp.에 의해 제조된 스티렌-아크릴 계열의 수지 에멀션), 및 Saivinol SK-200(Saiden Chemical Industry Co., Ltd.에 의해 제조된 아크릴 수지 에멀션)이 제공된다. 수지 성분이 바람직하게는 잉크의 0.1 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 25 중량%가 되도록 수지 에멀션이 함유된다.
전술한 수지 에멀션은 증점 또는 응집 특성을 가지며, 착색 성분의 침투를 억제하고, 또한 색상 성분의 기록 재료에의 정착을 촉진하는 효과를 갖는다. 또한, 소정의 수지 에멀션은 기록 재료 상에 코팅을 형성하고, 이에 따라 인쇄물의 내마모성도 개선하는 효과를 갖는다.
또한, 소디움 디하이드로아세테이트, 소디움 소르베이트, 소디움 2-피리딘에티올-1-옥사이드, 소디움 벤조산, 및 소디움 펜타클로로페놀레이트와 같은 보존 또는 항균제가 첨가제로서 사용될 수 있다.
pH 조절제로서, 배합되는 잉크에 악영향을 미치지않고 pH를 7이상으로 조절할 수 있는 것이면 어느 물질이 사용될 수 있다. pH 조절제의 예는, 디에탄올아민 및 트리에탄올아민과 같은 아민; 리튬 히드록시드, 소디움 히드록시드, 및 포타슘 히드록시드와 같은 알칼리 금속 히드록시드; 암모늄 히드록시드; 4차 암모늄 히드록시드; 4차 포스포늄 히드록시드; 및 리튬 카보네이트, 소디움 카보네이트, 및 포타슘 카보네이트와 같은 알칼리 금속 카보네이트를 포함한다. 킬레이트제로서, 예를 들어, 에틸렌디아민 테트라-소디움 아세테이트, 니트릴로 트리-소디움 아세테이트, 히드록시에틸에틸렌디아민 트리-소디움 아세테이트, 디에틸렌트리아민 펜타-소디움 아세테이트, 및 우라밀 디-소디움 아세테이트가 사용될 수 있다. 방청제로서, 예를 들어, 산성 아황산염, 소디움 티오설페이트, 암모늄 티오디글리콜레이트, 디이소프로필암모늄 니트라이트, 테트라니트레이트 펜타에리스리톨, 및 디시클로헥실암모늄 니트레이트가 사용될 수 있다.
도 7은 본 실시예에 따른 화상 형성 장치의 제어 유닛(100)을도시한 블록도이다. 도 7을 참조하면, 제어 유닛(100)은 제어부(101), 스캔 구동부(102), 및 헤드 구동부(103)를 포함한다. 제어부(101)는 주 제어부(104), 호스트 인터페이스(I/F)(105), 저장부(106), 펄스 간격 저장부(107), 및 구동 신호 생성부(108)를 포함한다. 주 제어부(104)는 전체 장치의 동작을 관리한다. 호스트 I/F(105)는 호스트 장치와 많은 정보 항목을 교환한다. 저장부(106)는 다양한 제어 프로그램과 호스트 장치로부터 전송된 정보를 저장한다. 구동 신호 생성부(108)는 구동 펄스와 미세 구동 펄스를 포함하는 구동 신호를 생성하고 구동 신호를 헤드 구동부(103)로 출력한다. 구동 펄스는 주 제어부(104)로부터 전송된 인쇄 신호와 펄스 간격 저장부(107)에 저정된 펄스 간격에 따라 잉크 방울이 대응하는 노즐(145)로부터 토출되게 한다. 미세 구동 신호는 잉크 방울이 토출되게 하지 않으면서 대응하 는 압력 챔버(146)의 내부에 있는 잉크의 메니스커스(meniscus)를 진동한다. 스캔 구동부(102)는 주 스캔 모터(17) 및 부 스캔 모터(18)에 연결된다. 헤드 구동부(103)는 기록 헤드(14)에 연결된다. 주 제어부(104)는 조작부(7)에 연결된다.
기록 헤드(14)의 노즐(145)로부터 잉크 방울을 토출하는 경우에, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 잉크가 하나의 구동 펄스(P)에 의해 노즐(145)로부터 토출되면, 압력 챔버(146) 내에서 잉크의 메니스커스 속도는 압력 챔버(146)의 고유 진동 주기에 따라 감쇠 진동을 수행한다. 도 8의 (b)를 참조하면, 노즐(145)로부터 잉크 방울을 토출하기 위하여 구동 신호 생성부(108)에 의해 생성되고 출력된 구동 펄스는 기록 헤드(14)의 압력 챔버(146)의 고유 진동 주기(Tc)로 공진하는 공진 구동 펄스(Pr, 도 9), 및 압력 챔버(146)의 고유 진동 주기(Tc)로 공진하지 않는 비-공진 구동 펄스(Pn, 도 9)를 포함한다. 공진 구동 펄스(Pr)은 제1 (선행) 구동 펄스에 의해 토출된 잉크 방울과 이어지는 제2 구동 펄스에 의해 토출된 잉크 방울을 공기 중에서 합체함으로써 잉크 방울의 부피를 증가시키기 위한 것이다.
펄스 간격은 잉크가 기록 헤드의 노즐(145)로부터 토출되게 하는 구동 펄스와 그 바로 전의 구동 펄스 사이의 간격을 말한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 압력 챔버(146)의 고유 진동 주기(Tc)로 공진하는 공진 구동 펄스(Pr)를 생성하기 이한 펄스 간격(Tr)과(도 9의 (a)), 압력 챔버(146)의 고유 진동 주기(Tc)로 공진하지 않는 비-공진 구동 펄스(Pn)를 생성하기 위한 펄스 간격(Tn)은(도 9의 (b)) 펄스 간격 저장부(107)에 미리 저장된다. 펄스 간격 저장부(107)에 저장된 펄스 간격(Tr)은 압력 챔버(146)의 고유 진동 주기(Tc), 즉, 하나의 구동 펄스에 의해 잉 크가 노즐(145)로부터의 토출되게 하는 시점에서의 메니스커스 속도의 진동 주기(Tc)에 대하여, Tr = m × Tc (m ≤ 2), 예를 들어, Tr = (2Tc ± 0.5) μs 로 정의된다. 펄스 간격(Tn)은, 예를 들어, Tn = (m + 1/4) × Tc 내지 Tn = (m + 3/4) × Tc의 범위 내, 즉, 압력 챔버(146)의 고유 진동의 역상 영역 내에 있는 고유 진동 주기(Tc)의 비 정수배로 정의된다. 특히, 펄스 간격(Tn)은 Tn = (m + 1/3) × Tc 내지 Tn = (m + 2/3) × Tc의 범위에 있는 것으로 정의된다. 여기서, 다음과 같은 이유 때문에 m ≤ 2인 것으로 결정된다. 도 8에 (b)에 도시된 바와 같이, 공진 구동 펄스(Pr)는 메니스커스 속도 변화의 피크 지점(m = 1 내지 3) 중의 하나에서 공진하게 된다. 그러나, 공진 구동 펄스(Pr)가 피크 지점(m = 3)에서 공진하게 되면, 공진 구동 펄스(Pr)가 공진되게 하기 위한 파형에서의 위치는 멀어진다. 즉, 펄스 간격(Tr)이 길어지며, 이에 따라 속도를 증가시키는 것이 불가능하다. 따라서, 공진 구동 펄스(Pr)를 위한 펄스 간격(Tr)은 압력 챔버(146)의 고유 진동 주기(Tc)에 대하여 Tr = m × Tc (m ≤ 2)로 결정되고, 이에 따라 인쇄 속도를 증가시킨다.
복수의 공진 구동 펄스(Pr)가 차례로 생성되면, 공진 구동 펄스(Pr)에 의한 메니스커스 속도는 직전 구동 펄스(Pr)에 의한 메니스커스 속도에 의해 영향을 받아 점차 증가한다. 예를 들어, 도 10의 (a)의 공진 및 비-공진 구동 펄스의 구동 신호에서 도시된 바와 같이, m = 2로 결정되고, 공진 구동 펄스(Pr)을 생성하기 위한 펄스 간격(Tr)은 Tr = 2Tc로 결정되고, 비-공진 구동 펄스(Pn)을 생성하기 위한 펄스 간격(Tn)은 Tn = (7/3) 및 Tc Tn = (8/3)Tc로 결정된다면, 도 10의 (b)에 도 시된 바와 같이, 공진 구동 펄스(Pr) 및 비-공진 구동 펄스(Pn)에 의한 메니스커스 속도는 변경된다. m = 2에서 단지 공진 구동 펄스만을 계속적으로 생성함으로써 잉크가 토출되게 하는 경우에, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 제4 방울의 메니스커스 속도는 제3 방울의 메니스커스 속도보다 훨씬 더 커져, 잉크 토출을 불안정하게 한다. 따라서, 이것은 실용적이지 않다. 그러므로, 공진 구동 펄스(Pr)만을 사용하는 구동의 경우에는, m으로써 2보다 더 큰 값을 선택할 수 밖에 없다. 이것은 구동 파형을 길게 하며, 이에 따라 속도를 증가시키는 것을 불가능하게 한다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 잉크는 비-공진 구동 펄스(Pn)를 이용하여 제3 방울까지 토출되고, 이에 따라, m = 2의 공진 구동 펄스(Pr)을 사용한 제4 방울의 토출 시에 메니스커스의 속도를 억제하며, 안정성을 보장한다. 공진 구동 펄스(Pr)을 이용한 토출시에서 메니스커스 속도를 감소시키기 위하여, 비-공진 구동 펄스(Pn)을 생성하기 위한 펄스 간격(Tn)은 압력 챔버(146)의 고유 진동에 대한 역상 영역 내에 있도록 결정되며, 역상 영역은 Tn = (m + 1/4) × Tc 내지 Tn = (m + 3/4) × Tc, 특히, Tn = (7/3)Tc 내지 Tn = (8/3)Tc의 범위 내에 있다. 그 결과, 메니스커스 속도는 안정성을 보장하는 것이 가능하도록 억제된다. 또한, 펄스 간격(Tn)은 인쇄 속도를 증가시키는 것이 가능하도록 감소된다. 즉, 비-공진 구동 펄스(Pn)를 사용함으로써 공진 구동 펄스(Pr)를 이용한 토출 시에 메니스커스 속도를 억제하는 경우에, 공진 구동 펄스(Pr)와 동일한 위상 영역이 사용되면, 토출 시 메니스커스 속도를 억제하는 것이 가능하지 않다. 따라서, 비-공진 구동 펄스(Pn)를 생성하기 위한 펄스 간격(Tn)은 Tn = (m + 1/4) × Tc 내지 Tn = (m + 3/4) × Tc의 범위인 압력 챔버(146)의 고유 진동의 역상 영역에 있도록 결정된다.
스캔 구동부(102)는 주 제어부(104)로부터 공급된 제어 신호에 따라 주 스캔 모터(17)와 부 스캔 모터(18)를 구동한다. 헤드 구동부(103)는 구동 신호 생성부(108)로부터 출력된 구동 신호에 따라 각 기록 헤드(14)를 구동한다.
다음으로, 본 화상 형성 장치에서 기록 헤드(14)의 노즐(145)로부터 잉크 방울이 토출되게 함으로써 기록 용지 시트(22) 상에 화상을 형성하는 경우에서의 구동 신호 생성부에서 생성된 구동 신호에 대한 설명이 주어진다.
도 11의 파형 차트에 도시된 바와 같이, 구동 신호 생성부(108)에서 생성된 구동 신호는 1 인쇄 사이클 내에 잉크 방울을 토출하게 하는 복수의 구동 펄스(P1, P3 내지 P7)와 잉크 방울을 토출하게 하지 않으면서 메니스커스를 진동시키는 미세 구동 펄스(P2)를 포함한다. 구동 펄스(P1, P3 내지 P7)는 압력 챔버(146)의 공진을 사용하여 잉크 방울의 부피를 증가시키는 복수의 공진 구동 펄스(Pr)와, 압력 챔버(146)의 공진을 이용하지 않는 하나 이상의 비-공진 구동 펄스(Pn)를 포함한다. 각 구동 펄스의 파형은 압력 챔버(146)를 팽창시키는 파형 성분(Pa)과 압력 챔버(146)의 팽창된 상태를 유지하는 파형 성분(Pb), 및 팽창된 압력 챔버(146)를 수축시키는 파형 성분(Pc)을 포함한다. 구동 신호 생성부(108)는 주 제어부(104)로부터 전송된 인쇄 신호(Ps1, Ps2 또는 Ps3) 또는 신호(Ps4)에 따라 헤드 구동부(103)에 하나 이상의 펄스를 출력한다. 예를 들어, 도 12의 (a)의 파형 차트에 도시된 바와 같이, 대형 도트용 인쇄 신호(Ps1)가 주 제어부(104)로부터 전송되면, 미세 구동 펄스(P2) 및 구동 펄스(P3 내지 P7)가 출력된다. 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 중형 도트용 인쇄 신호(Ps2)가 주 제어부(104)로부터 전송되면, 구동 펄스(P4 내지 P6)가 출력된다. 도 12의 (c)에 도시된 바와 같이, 소형 도트용 인쇄 신호(Ps3)가 주 제어부(104)로부터 전송되면, 구동 펄스(P1)가 출력된다. 따라서, 인쇄 신호(Ps1, Ps2 또는 Ps3)에 따라 구동 신호 생성부(108)로부터의 복수의 펄스 출력에 의해 단일 토트가 형성된다. 또한, 도 12의 (d)에 도시된 바와 같이, 잉크 방울의 토출 없이 메니스커스가 진동하게 하는 신호(Ps4)가 주 제어부(104)로부터 전송되면, 미세 구동 펄스(P2)가 출력된다. 이 미세 구동 펄스(P2)가 구동 신호 생성부(108)에서 출력되면, 헤드 구동부(103)는 비 인쇄 영역에서의 모든 노즐과 인쇄 영역에서 인쇄 동작을 하지 않는 노즐(145)에 대응하여 압력 챔버(146)의 내부에서 잉크에 진동만을 제공하여, 이 노즐(145) 내에 생성된 메니스커스들을 진동하며, 이에 따라 잉크의 건조에 의한 노즐 막힘을 방지한다.
예를 들어, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 중형 도트를 형성하기 위한 구동 신호가 구동 신호 생성부(108)로부터 출력되면, 제1 구동 펄스(P4)에 의해 제1 잉크 방울이 노즐(145)로부터 토출되며, 그 다음, 펄스 간격(Tr)으로 출력된 공진 구동 펄스(Pr)인 제2 구동 펄스(P5)에 의해 제2 잉크 방울이 노즐(145)로부터 토출된다. 여기서, 구동 펄스(P4)와 구동 펄스(P5)는 파라미터가 동일하다. 그러나, 구동 펄스(P4)에 의한 제1 잉크 방울의 토출 후에 남아있는 압력 챔버(146)의 진동을 이용함으로써, 구동 펄스(P5)에 의해 토출된 제2 잉크 방울의 속도는 구동 펄스(P4)에 의해 토출된 제1 잉크 방울의 속도보다 더 클 수 있다. 구동 펄스(P5)에 의해 토출된 제2 잉크 방울은 구동 펄스(P4)에 의해 토출된 제1 잉크 방울과 공기 중에서 결합한다. 또한, 구동 신호 발생부(108)는 구동 펄스(P4)를 헤드 구동부(103)에 출력한 후에 공진 구동 펄스(Pr)인 구동 펄스(P5)를 출력하며, 이에 따라, 압력 챔버(146)의 공진을 이용하여 토출 압력을 증가시킨다. 따라서, 구동 펄스(P5)에 의해서만 토출하는 경우보다 부피가 더 큰 잉크 방울을 토출하는 것이 가능하다. 이 상태에서, 제3 잉크 방울은 제3 구동 펄스(P6)에 의해 노즐(145)로부터 토출되고, 기록 용지 시트(22)에 다다르기 전에 제1 잉크 방울과 결합한 제2 잉크 방울과 결합하게 되어, 이에 따라, 기록 용지 시트(22) 상에 중형 토트를 형성한다. 제3 구동 펄스(P6)가 비-공진 구동 펄스(Pn)이기 때문에, 제3 구동 펄스(P6)는 압력 챔버(146)의 공진을 이용하지 않는다. 따라서, 토출된 잉크는 토출의 휘어짐에 대한 내성을 갖는다. 즉, 제2 구동 펄스(P5)와 같이 제3 구동 펄스(P6)를 위한 공진 구동 펄스(pr)의 사용은 너무 양호한 효율을 제공하며, 이에 따라 잉크 방울 토출 후의 메니스커스의 잔여 진동은 너무 크다. 따라서, 잉크 점도가 낮으면, 토출된 잉크 방울이 휘어지는 것을 방지하는 것이 불가능해진다. 그러므로, 이것을 방지하기 위하여, 비-공진 펄스(Pn)가 제3 구동 펄스(P6)로서 사용된다.
따라서, 기설정된 크기의 잉크 방울이 효율적으로 형성되며, 기록 용지 시트(22) 상의 기설정된 위치에 안정적으로 다다를 수 있다.
또한, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 대형 토트를 형성하기 위한 구동 신호가 구동 신호 생성부(108)로부터 출력되면, 제1 구동 펄스(P2)가 미세 구동 신호이므로 제1 구동 펄스(P2)에 의해서는 잉크 방울이 토출되지 않는다. 그러나, 구 동 펄스(P2)로 노즐(145)의 메니스커스를 진동하고 이 상태에서 잉크 방울이 제2 구동 펄스(P3)로 잉크 방울이 토출되게 함으로써 토출된 잉크 방울의 부피를 증가시키는 것이 가능하다. 또한, 제2 구동 펄스(P3)로 제1 잉크 방울을 노즐(145)로부터 토출한 후에, 제2 잉크 방울이 제3 구동 펄스(P4)에 의해 노즐(145)로부터 토출되어 공기 중에서 제1 잉크 방울과 결합된다. 이 상태에서, 제3 잉크 방울이 제4 구동 펄스(P5)에 의해 노즐(145)로부터 토출되어 공기 중에서 제1 잉크 방울과 합쳐진 제2 잉크 방울과 결합된다. 다음으로, 제4 잉크 방울 및 제5 잉크 방울이 각각 제5 구동 펄스(P6) 및 제6 구동 펄스(P7)에 의해 노즐(145)로부터 토출된다. 따라서, 잉크 방울은 기록 용지 시트(22) 상에 다다르기 전에 서로 결합하며, 이에 따라, 기록 용지 시트(22) 상에 대형 도트를 형성한다. 미세 구동 펄스(22)가 대형 도트를 형성하기 위하여 이 펄스들에 포함되기 때문에, 인쇄하는 동안 미세 구동 펄스(P2) 전용의 구동 신호 길이는 필요하지 않으며, 이에 따라 고속 인쇄에 대한 방해를 야기하지 않는다.
따라서, 1 인쇄 사이클 내에서 잉크 방울이 토출되게 하는 구동 펄스(P1, P3 내지 P7)와 잉크 방울의 토출 없이 메니스커스를 진동시키는 미세 구동 펄스(P2)를 갖는 구동 신호가 구동 신호 생성부(108)에서 생성된다. 구동 펄스(P1, P3 내지 P7)를 이용한 잉크 토출 후의 메니스커스 진동 및 미세 구동 펄스(P2)를 이용한 메니스커스의 진동은 잉크 점도에 따라 다르다. 잉크 점도가 높으면, 진동은 작은 크기를 가진다. 이 메니스커스 진동을 기설정된 상태로 유지하기 위해서는, 2 mPa·s, 10 mPa·s, 20 mPa·s의 잉크 점도의 경우에서의 구동 신호의 파형 차트인 도 13에 도시된 바와 같이, 구동 펄스(P1, P3 내지 P7)와 미세 구동 펄스(P2)의 피크값은 잉크 점도, 즉 주변 환경에서의 잉크 점도에 따라 선택되거나 결정된다. 그 결과, 기설정된 부피의 잉크 방울을 형성하도록 메니스커스를 안정적으로 진동하게 하는 것이 가능하다. 또한, 노즐(145)이 막히는 것을 안정적으로 방지하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 잉크 방울들이 토출되는 노즐, 상기 노즐과 연결되고 액체를 수용하는 압력 챔버, 및 상기 압력 챔버의 부피를 변경하는 압력 생성부를 포함하는 기록 헤드; 및 복수의 구동 펄스를 포함하여 상기 기록 헤드의 상기 압력 생성부가 상기 액체 방울들이 상기 노즐로부터 토출되도록 동작하게 하는 구동 신호를 생성하도록 구성된 구동 신호 생성부;를 포함하며, 상기 구동 신호 생성부에 의해 생성된 상기 구동 신호는, 1 인쇄 사이클 내에 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하여 상기 액체 방울들의 제1 액체 방울이 토출되게 하는 공진 구동 펄스, 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하지 않으면서 상기 액체 방울들의 제2 액체 방울이 토출되게 하는 비-공진 구동 펄스, 및 상기 잉크 방울이 토출되지 않게 하는 미세 구동 펄스를 포함하는 화상 형성 장치가 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 1 인쇄 사이클 내에서 잉크 방울들이 토출되게 하는 복수의 구동 펄스와 잉크 방울이 토출되게 하지 않는 미세 구동 펄스를 포함하는 구동 신호를 생성함으로써, 노즐이 상기 1 인쇄 사이클 내에서 노즐을 관리하는 것이 가능하며, 이에 따라 인쇄의 속도와 안정성을 증가시키는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 잉크 방울들이 토출되게 하는 상기 구동 펄스가, 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하여 액체 방울이 토출되게 하는 공진 구동 펄스, 및 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하지 않으면서 액체 방울이 토출되게 하는 비-공진 구동 펄스를 포함하기 때문에, 대형 도트 및 중형 도트의 잉크 방울들을 고속에서 안정적으로 형성하는 것이 가능하다.
또한, 전술한 화상 형성 장치에서, 상기 구동 신호 생성부는 상기 공진 구동 펄스와 상기 공진 구동 펄스에 선행하는 구동 펄스 중 하나 사이의 펄스 간격을 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기에 대하여 상기 펄스 간격이 Tr = m × Tc - 여기서, Tr은 상기 펄스 간격이고, Tc는 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기이고, m은 2보다 같거나 작은 값임 - 를 만족하도록 결정할 수 있다.
그 결과, 상기 펄스 간격(Tr)은 인쇄 속도를 증가시키는 것이 가능하도록 감소된다.
또한, 전술한 화상 형성 장치에서, 상기 구동 신호 생성부는, 상기 비-공진 구동 펄스와 상기 비-공진 구동 펄스에 선행하는 구동 펄스 중 하나 사이의 펄스 간격을 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기에 대하여 상기 펄스 간격이 Tn = (m + 1/4) × Tc 내지 (m + 3/4) × Tc의 범위 내에, 특히 Tn = (m + 1/3) × Tc 내지 (m + 2/3) × Tc의 범위 내에 - 여기서, Tn은 상기 펄스 간격이고, Tc은 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기이고, m이 2보다 같거나 작은 값임 - 있도록 결정할 수 있다.
따라서, 잉크 방울들을 연속적으로 토출하는 경우의 메니스커스 속도는 비- 공진 구동 펄스를 이용하여 억제되고, 이에 따라 안정성을 보장한다. 그 결과, 인쇄 속도를 높이는 것이 가능하다.
또한, 전술한 화상 형성 장치에서, 상기 구동 신호 생성부는, 상기 공진 구동 펄스와 상기 공진 구동 펄스에 선행하는 구동 펄스 중 하나 사이의 제1 펄스 간격을 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기에 대하여 상기 제1 펄스 간격이 Tr = 2Tc ± 0.5 μs를 만족하도록 결정할 수 있으며, 그리고, 상기 비-공진 구동 펄스와 상기 비-공진 구동 펄스에 선행하는 구동 펄스 중 하나 사이의 제2 펄스 간격을 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기에 대하여 상기 제2 펄스 간격이 Tn = 7Tc/3 내지 8Tc/3의 범위 내에 - 여기서, Tr은 상기 제1 펄스 간격이고, Tn은 상기 제2 펄스 간격이고, Tc은 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기임 - 있도록 결정할 수 있다.
그 결과, 높은 횟수의 구동을 안정적으로 수행할 수 있다.
또한, 상기 구동 신호 생성부는 단일 도트를 형성하기 위한 인쇄 신호에 따라 서로 다른 상기 구동 펄스의 조합을 갖는 상기 구동 신호를 생성할 수 있다.
그 결과, 인쇄 신호에 따라 동일한 크기의 액체 방울을 안정적으로 형성하는 것이 가능하다.
또한, 전술한 화상 형성 장치에서, 상기 구동 신호 생성부는 상기 공진 구동 펄스의 바로 다음에 상기 비-공진 구동 펄스를 갖는 상기 구동 신호를 생성할 수 있다.
그 결과, 토출된 액체 방울의 휘어짐을 억제함으로써 양질의 화상을 안정적으로 형상하는 것이 가능하다.
또한, 전술한 화상 형성 장치에서, 상기 구동 신호 생성부는, 상기 미세 구동 펄스가 상기 1 인쇄 사이클 내에서 상기 잉크 방울들이 토출되게 하는 복수의 구동 펄스 중에 제공되도록 상기 미세 구동 신호를 생성하고, 상기 구동 펄스 중의 하나를 생성하여 상기 노즐이 상기 미세 구동 펄스에 의해 진동되게 할 수 있다.
그 결과, 노즐로부터 토출된 액체 방울의 부피를 증가시키는 것이 가능하다.
또한, 전술한 화상 형성 장치에서, 상기 구동 신호 생성부에서 생성된 각각의 상기 구동 펄스 및 상기 미세 구동 신호는 상기 노즐의 메니스커스가 상기 액체 챔버 측으로 당겨지도록 상기 액체 챔버를 팽창시키는 제1 파형 성분, 및 상기 팽창된 액체 챔버를 수축시키는 제2 파형 성분을 포함할 수 있다.
그 결과, 노즐의 관리와 인쇄 속도에서의 추가 증가를 보장하는 것이 가능하다.
또한, 전술한 화상 형성 장치에서, 상기 구동 신호 생성부는 사용 환경에서의 상기 액체의 점도에 따라 각각의 상기 구동 펄스 및 상기 미세 구동 펄스의 피크값을 변경할 수 있으며, 상기 액체는 2 mPa·s 내지 20 mPa·s의 점도를 가질 수 있다.
그 결과, 기설정된 부피의 액체 방울을 형성하는 것이 가능하도록 메니스커스를 안정적으로 진동시키는 것이 가능하다. 또하, 노즐이 막히는 것을 방지하는 것이 가능하다.
본 발명은 개시된 특정 실시예에 한정되지 않으며, 변경 및 수정이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다.
본 출원은 2005년 12월 5일 및 2006년 10월 5일에 각각 출원된 일본 우선권 특허 출원 제2005-350090호 및 제2006-273543호에 기초하며, 그 전문이 본 명세서에서 원용된다.

Claims (11)

  1. 잉크 방울들이 토출되는 노즐, 상기 노즐과 연결되고 액체를 수용하는 압력 챔버, 및 상기 압력 챔버의 부피를 변경하는 압력 생성부를 포함하는 기록 헤드; 및
    복수의 구동 펄스를 포함하여 상기 기록 헤드의 상기 압력 생성부가 상기 액체 방울들이 상기 노즐로부터 토출되도록 동작하게 하는 구동 신호를 생성하도록 구성된 구동 신호 생성부;
    를 포함하며,
    상기 구동 신호 생성부에 의해 생성된 상기 구동 신호는, 1 인쇄 사이클 내에 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하여 상기 액체 방울들의 제1 액체 방울이 토출되게 하는 공진 구동 펄스, 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기를 이용하지 않으면서 상기 액체 방울들의 제2 액체 방울이 토출되게 하는 비-공진 구동 펄스, 및 상기 잉크 방울이 토출되지 않게 하는 미세 구동 펄스를 포함하는 화상 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 생성부는 상기 공진 구동 펄스와 상기 공진 구동 펄스에 선행하는 구동 펄스 중 하나 사이의 펄스 간격을 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기에 대하여 상기 펄스 간격이 Tr = m × Tc - 여기서, Tr은 상기 펄스 간격이고, Tc는 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기이고, m은 2보다 같거나 작은 값임 - 를 만족하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 생성부는, 상기 비-공진 구동 펄스와 상기 비-공진 구동 펄스에 선행하는 구동 펄스 중 하나 사이의 펄스 간격을 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기에 대하여 상기 펄스 간격이 Tn = (m + 1/4) × Tc 내지 (m + 3/4) × Tc의 범위 내에 - 여기서, Tn은 상기 펄스 간격이고, Tc은 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기이고, m이 2보다 같거나 작은 값임 - 있도록 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 생성부는 상기 비-공진 구동 펄스와 상기 비-공진 구동 펄스에 선행하는 구동 펄스 중 하나 사이의 펄스 간격을 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기에 대하여 상기 펄스 간격이 Tn = (m + 1/3) × Tc 내지 (m + 2/3) × Tc의 범위 내에 - 여기서, Tn은 상기 펄스 간격이고, Tc은 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기이고, m이 2보다 같거나 작은 값 - 있도록 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 형 성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 생성부는, 상기 공진 구동 펄스와 상기 공진 구동 펄스에 선행하는 구동 펄스 중 하나 사이의 제1 펄스 간격을 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기에 대하여 상기 제1 펄스 간격이 Tr = 2Tc ± 0.5 μs를 만족하도록 결정하고, 상기 비-공진 구동 펄스와 상기 비-공진 구동 펄스에 선행하는 구동 펄스 중 하나 사이의 제2 펄스 간격을 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기에 대하여 상기 제2 펄스 간격이 Tn = 7Tc/3 내지 8Tc/3의 범위 내에 - 여기서, Tr은 상기 제1 펄스 간격이고, Tn은 상기 제2 펄스 간격이고, Tc은 상기 압력 챔버의 고유 진동 주기임 - 있도록 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 생성부는 단일 도트를 형성하기 위한 인쇄 신호에 따라 서로 다른 상기 구동 펄스의 조합을 갖는 상기 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 생성부는 상기 공진 구동 펄스의 바로 다음에 상기 비-공진 구동 펄스를 갖는 상기 구동 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 생성부는, 상기 미세 구동 펄스가 상기 1 인쇄 사이클 내에서 상기 잉크 방울들이 토출되게 하는 복수의 구동 펄스 중에 제공되도록 상기 미세 구동 신호를 생성하고, 상기 구동 펄스 중의 하나를 생성하여 상기 노즐이 상기 미세 구동 펄스에 의해 진동되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 생성부에서 생성된 각각의 상기 구동 펄스 및 상기 미세 구동 신호는 상기 노즐의 메니스커스가 상기 액체 챔버 측으로 당겨지도록 상기 액체 챔버를 팽창시키는 제1 파형 성분, 및 상기 팽창된 액체 챔버를 수축시키는 제2 파형 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 생성부는 사용 환경에서의 상기 액체의 점도에 따라 각각의 상기 구동 펄스 및 상기 미세 구동 펄스의 피크값을 변경하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 액체는 2 mPa·s 내지 20 mPa·s의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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