(57)【要約】【課題】高粘度インク使用時に安定したインク吐出が可能となる液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体をメインヒータ（発熱部）３１で加熱し、吐出口１２より液滴として発泡吐出する液滴吐出部２８を有する液滴吐出ヘッドにおいて、液滴吐出部２８は、ヒータを複数備え、そのヒータのうち少なくとも１つのサブヒータ（発熱部）３２は加熱発泡により吐出を行わない。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を発熱部で加熱し、吐出口より液滴として発泡吐出する液滴吐出部を有する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記液滴吐出部は、前記発熱部を複数備え、該発熱部のうち少なくとも１つは加熱発泡をするが吐出は行わないことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記加熱発泡をするが吐出は行わない発熱部は、他の発熱部と発熱面積が異なることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
４ｃＰ以上の前記液体を吐出することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに前記液体を供給する容器とを備えてなり、該容器は前記液滴吐出ヘッドと一体化されていることを特徴とする液体カートリッジ。
【請求項５】
請求項４に記載の液体カートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液滴を吐出するためのインクジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッドおよびこの液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置に関する。特に、複写機、ファクシミリ、ワープロ、等の出力用端末としてのプリンタ、ビデオプリンタ等に用いられる液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置に関し、特にインクを吐出するためのエネルギーとして利用される熱エネルギーを発生する電気熱変換素子を形成した基体を有するイ液滴吐出ヘッド、液体カートリッジおよび画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドは、例えば、（ａ）液体レジストを液滴として吐出するもの、（ｂ）ＤＮＡの試料を液滴として吐出するもの、（ｃ）インクを液滴として吐出するもの等がある。
【０００３】
液滴吐出ヘッドの一例としてのインクジェットヘッドは、インク滴を吐出する吐出口と、この吐出口が連通する加圧液室(インク流路、吐出室、圧力室、流路ともいう。)と、この液室内のインクを加圧するための駆動手段(圧力発生手段)などを備える。
インクジェットヘッドには、（１）駆動手段が圧電素子であるもの(たとえば、特許文献１)、（２）インクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインクを吐出させるもの(たとえば、特許文献２)、（３）駆動手段に静電気力を利用したもの(たとえば特許文献３)などがある。
【０００４】
上記駆動手段の中でインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインクを吐出させる方法ではインクを加熱する手段として電気熱変換素子を備えている。即ち、このインクジェットヘッドは、電気信号が印加されることにより、発熱してインクを加熱することができる発熱部(以下、「ヒータ」という。)と、そのヒータに電気信号を印加するための電極とを有する。
【０００５】
ところで、従来のインクジェットヘッドは、例えば基板(Ｓｉ、ガラス、セラミックス等)の上に発熱部を備え、その上に中間層を介して電気良導体である金属からなる配線部を形成してなる。その配線部は上記中間層を露出するように積層して形成され、その露出した部分がヒータとなる。またヒータおよび電極上には必要に応じてインクからの電食、酸化を防ぐための耐熱性、インク液遮断性に優れた保護膜等が形成される。なお、ヒータ及び電極などは半導体プロセスによって形成される。
【０００６】
インクは、一般に顔料や染料などの記録成分と、これらを溶解または分散させるための水、または水と水溶性有機溶剤とからなる溶媒成分とによって調製される。このインクは、ヒータの発熱により発泡し、その発泡エネルギーによってインクジェットヘッドの上部に設けられた吐出口からインク滴として吐出される。
【０００７】
ところで、このようなインクジェットヘッドを備えた画像形成装置は、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装置特有の画像劣化問題が顕在しており、さらに普通紙にて高速高画質印字を使用とした場合には、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。
【０００８】
また通常インクジェット印刷に使用されるインクは上述のように水を主成分とし、これに着色剤及び目詰まり防止などの目的でグリセリンなど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、従来より染料系インクが用いられる場合が多い。しかしながら染料性インクを用いて得られる画像の耐光性、耐水性など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。
【０００９】
そこで近年普通紙を使用した場合での上記染料系インクの問題点を改善するために着色剤として有機顔料、カーボンブラックなど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無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。
【００１０】
このような顔料系インクを使用する場合に、普通紙への印字において高速に高画質画像を得る場合、インクを高粘度化することが望ましい。しかし、インクを高粘度化するとインクの吐出口近辺でインクの粘度が上昇することによるインクの吐出不良、上昇した粘度のインクが吐出口付近へ固着することによるインクの吐出不良が発生してしまうという問題がある。
【００１１】
これらの問題を解消するために、次のような技術が開示されている。
第１に、インクジェットヘッドに設けられた吐出口に連通したインク流路に２つのヒータを設け、一方のヒータは長方形、もう一方のヒータは吐出口側の端部の幅が液室側の端部の幅よりも小さい台形形状である。このような形状とすることで流路内に複数の電気熱変換素子を有するインクジェットヘッドにおける吐出速度やリフィル周波数といった吐出特性を向上させる技術がある（例えば、特許文献４）。
しかし、この技術では、全てのヒータが吐出用であるため、後述する本発明のメニスカス振動をするためだけにヒータを用いることができず、吐出口付近にインクが固着してしまうという問題がある。
【００１２】
第２に、一つのインク流路に対して複数のヒータを備えたインクジェットヘッドの吐出回復処理やエージング処理を効果的に実施することにより、複数の電気熱変換体の駆動によりインクを吐出させ、画像の記録動作時にインクの吐出速度や吐出量に代表される吐出特性をより安定的に維持する技術がある（例えば、特許文献５）。
しかし、上記構成では画像の記録に寄与しないインクを吐出させているため、インクの消費が早いという問題がある。また画像の記録に寄与しないインクを吐出させるために、印字時以外にインクを吐出するための時間が必要であり、高速印字時に不利となってしまうという問題がある。
【００１３】
第３に、インクを吐出する吐出口とこの吐出口に対応する複数のヒータを備え、吐出口にはこの吐出口に連通するインク流路が対応して設け、高粘度インクの粘度を下げて安定的に吐出できるインクジェットヘッドが開示されている（例えば、特許文献６）。
上記構成では、画像の記録に寄与しないインクは吐出させていないので、インクの消費は少なく抑えることができ、また、印字以外にインクを吐出させないので高速印字がスムーズに行える。しかしながら、インクを加熱するだけでは、特に高粘度インクを使用した場合にインク吐出口近辺でのインクの固着を防止することができないという問題がある。
【特許文献１】特公平２−５１７３４号公報
【特許文献２】特公昭６１−５９９１１号公報
【特許文献３】特開平５−５０６０１号公報
【特許文献４】特開２０００−２０３０２４号公報
【特許文献５】特開２０００−１９８２２３号公報
【特許文献６】特開平１１−１０８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献４の発明は、全てのヒータが液体の加熱発泡に用いられるため、加熱発泡しないとき、吐出口付近に液体が固着して吐出口を塞いでしまうという問題がある。
また、特許文献５の発明は、一つのインク流路に対して複数のヒータを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記インクジェットヘッドから画像の記録に寄与しないインクを吐出させてインクの吐出状態を回復させる際に、前記複数の電気熱変換体の発熱タイミングのずらし量を変化させる制御手段を使用したものが開示されている。しかしながら、上記構成では画像の記録に寄与しないインクを吐出させているため、インクの消費が早いという問題がある。また画像の記録に寄与しないインクを吐出させるために、印字時以外にインクを吐出するための時間が必要であり、高速印字時に不利となってしまうという問題がある。
【００１５】
さらに、特許文献６の発明は、インクを加熱発泡させるためのヒータとインクを加熱するだけのヒータとを設けているものもある。上記構成では画像の記録に寄与しないインクを吐出させていないため、インクの消費が早いという問題、また画像の記録に寄与しないインクを吐出させるために、印字時以外にインクを吐出するための時間が必要であり、高速印字時に不利となってしまうといった問題は発生しない。しかしながら、インクを加熱するだけでは、特に高粘度インクを使用した場合にインク吐出口近辺でのインクの固着を防止することができないという問題がある。
そこでこの発明の目的は、高粘度インク使用時に安定したインク吐出が可能となる液滴吐出ヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１の発明は、  液体を発熱部で加熱し、吐出口より液滴として発泡吐出する液滴吐出部を有する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記液滴吐出部は、前記発熱部を複数備え、該発熱部のうち少なくとも１つは加熱発泡をするが吐出は行わないことを特徴とする。
【００１７】
請求項１の発明によれば、発熱部のうち少なくとも１つは加熱発泡をするが吐出は行わないので、吐出口付近にとどまっているメニスカス液滴を上下させる。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記加熱発泡をするが吐出は行わない発熱部は、他の発熱部と発熱面積が異なることを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明によれば、加熱発泡により吐出を行わない発熱部は、他の発熱部と発熱面積が異なるので、この発熱部を加熱発泡により吐出を行わない発熱部に用いることが可能となる。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、４ｃＰ以上の前記液体を吐出することを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明によれば、高速印字を可能とする。
【００２２】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、これに前記液体を供給する容器とを一体化して形成したことを特徴とする液体カートリッジである。
【００２３】
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに前記液体を供給する容器とを一体化したので、吐出口付近にとどまっているメニスカス液滴を上下させることが可能な、取り扱いが容易な液体カートリッジを提供可能となる。
【００２４】
請求項５の発明は、画像形成装置において、請求項４に記載の液体カートリッジを備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項５の発明によれば、吐出口付近にとどまっているメニスカス液滴を上下させることが可能な、取り扱いが容易な液体カートリッジを備えた画像形成装置が提供可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、液体を発熱部で加熱し、吐出口より液滴として発泡吐出する液滴吐出部を有する液滴吐出ヘッドにおいて、液滴吐出部は、発熱部を複数備え、その発熱部のうち少なくとも１つは加熱発泡により液滴の吐出を行わないので、吐出口付近にとどまっているメニスカス液滴を上下させることができ、吐出口付近に液体を固着させることがない。また、加熱発泡により吐出を行わない発熱部を使用して、とくに吐出口の液体のメニスカス位置を振動させることができるため、高粘度液体使用時や低温駆動時で懸念される液体の粘度増加、吐出口付近での液体の固着を防止することが可能となり、安定した液滴吐出ができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明によれば、加熱発泡により吐出を行わない発熱部は、他の発熱部と発熱面積が異なるので、この発熱部を加熱発泡により吐出を行わない発熱部に用いることができる。また、加熱発泡により吐出を行わないようにすることが可能となり、とくにインク吐出口の液体のメニスカス位置を振動させることができるため、高粘度液体使用時や低温駆動時で懸念される液体の粘度増加、吐出口付近での液体の固着を防止することが可能となり、安定した液滴吐出ができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明によれば、４ｃＰ以上の前記液体を吐出するので、高速印字で高画質記録ができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに前記液体を供給する容器とを一体化したので、吐出口付近にとどまっているメニスカス液滴を上下させることが可能な、取り扱いが容易な液体カートリッジを提供することができる。また、液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドとこのインクジェットヘッドにインクを供給するインクタンクを一体化したので、高粘度インクを使用した場合においても高信頼性の液体カートリッジを提供することができる。
【００３０】
請求項５に記載の発明によれば、吐出口付近にとどまっているメニスカス液滴を上下させることが可能な、取り扱いが容易な液体カートリッジを備えた画像形成装置を提供することができる。また、液滴を吐出する吐出口を有する液滴吐出部と該液滴吐出部に供給された液体を吐出するために利用される熱エネルギーを発生するための発熱部とを含む液滴吐出ヘッドであって、前記液滴吐出部の前記吐出口ごとに、前記発熱部が複数個対応し、該複数の発熱部は全て加熱発泡用であり、該複数の発熱部のうち少なくとも1つは加熱発泡により吐出を行わないことを特徴とする液滴吐出ヘッドを使用した画像形成装置であるため、加熱発泡により吐出を行わない発熱部を使用して、とくに吐出口の液体のメニスカス位置を振動させることができ、高粘度液体使用時や低温駆動時で懸念される液体の粘度増加、吐出口付近での液体の固着を防止することが可能となり、安定した液滴吐出が可能な画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に本発明の構成・動作を示す。
図１は本発明のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）を備えた画像形成装置の一例を示した斜視図、図２は図１の縦断面図である。
【００３２】
この画像形成装置であるインクジェット記録装置は、記録装置本体８１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッド、インクジェットヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部８２等を収納し、記録装置本体８１の下部には前方側から多数枚の用紙８３を積載可能な給紙カセット（または給紙トレイ）８４を抜き差し自在に備える。また、用紙８３を手差しで給紙するための手差しトレイ８５を開閉することができ、給紙カセット８４または手差しトレイ８５から給送される用紙８３を取り込み、印字機構部８２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ８５に排紙する。
【００３３】
印字機構部８２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド９１と従ガイドロッド９２とでキャリッジ９３を主走査方向（図２において紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ９３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の４色のインクジェットヘッド９４を複数のインク吐出口（吐出口）を主走査方向と交差する方向に配列して装着する。またキャリッジ９３にはインクジェットヘッド９４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ９５を交換可能に装着している。
【００３４】
このインクカートリッジ（液体カートリッジ）９５は、図３に示すように、タンク（容器）８２に段部８２ａを一体に形成してその略中央部に吐出口１２、また、底面には、大気と連通する不図示の大気口を有する。また、タンク８２の内部にはインク（液体）が充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッド９４へ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。
【００３５】
また、記録ヘッドとして図１，２に示す例では４色のインクカートリッジ９５を用いているが、各色のインク滴（液滴）を発泡吐出する吐出口を有する１個のヘッドでもよい。
ここで、キャリッジ９３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド９１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向上流側）を従ガイドロッド９２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ９３の主走査方向に移動走査するため、主走査モータ９７で回転駆動される駆動プーリ９８と従動プーリ９９との間にタイミングベルト１００を張装し、このタイミングベルト１００をキャリッジ９３に固定しており、主走査モータ９７の正逆回転によりキャリッジ９３が往復駆動される。
【００３６】
一方、給紙カセット８４にセットした用紙８３をインクジェットヘッド９５の下方側に搬送するために、給紙カセット８４から用紙８３を分離給装する給紙ローラ１０１及びフリクションパッド１０２と、用紙８３を案内するガイド部材１０３と、給紙された用紙８３を反転させて搬送する搬送ローラ１０４と、この搬送ローラ１０４の周面に押し付けられる搬送コロ１０５及び搬送ローラ１０４からの用紙８３の送り出し角度を規定する先端コロ１０６とを設けている。搬送ローラ１０４は副走査モータ１０７によってギヤ列を介して回転駆動される。
【００３７】
そして、キャリッジ９３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ１０４から送り出された用紙８３を記録ヘッド９４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材１０９を設けている。この印写受け部材１０９の用紙搬送方向下流側には、用紙８３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ１１１、拍車１１２を設け、さらに用紙８３を排紙トレイ８６に送り出す排紙ローラ１１３及び拍車１１４と、排紙経路を形成するガイド部材１１５，１１８とを配設している。
【００３８】
記録時には、キャリッジ９３を移動させながら画像信号に応じてインクジェットヘッド９４を駆動することにより、停止している用紙８３にインクを吐出して１行分を記録し、用紙８３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙８３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ用紙８３を排紙する。
【００３９】
また、キャリッジ９３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド９４の吐出不良を回復するための回復装置１１７を配置している。回復装置１１７はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ９３は印字待機中にはこの回復装置１１７側に移動されてキャッピング手段でインクジェットヘッド９４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。
【００４０】
吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段でインクジェットヘッド９４の吐出口を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。
【００４１】
このように、このインクジェット記録装置においては本発明を実施したインクジェットヘッドを搭載しているので、高粘度インクを使用した場合においてもインクの粘度増加、インクの固着によるインク滴吐出不良がなく、安定したインク滴吐出特性が得られて、画像品質が向上する。
この例のようなインクタンク一体型の場合、インクジェットヘッド９４の信頼性不良は直ちにインクカートリッジ全体の信頼性不良につながるので、本発明の様に信頼性の高いインクジェットヘッド９４を使用することで、インクカートリッジの信頼性の向上、ヘッド一体型インクカートリッジの信頼性の向上が図れる。
【００４２】
次に、インクカートリッジ９５に備えたインクジェットヘッド９４について説明する。
図４は、このインクジェットヘッド９４の内部の一部を示している。インクジェットヘッド９４には先端に液滴吐出部２８を備えた複数のインク流路１１が１２００ｄｐｉの密度で形成されている。それぞれの吐出口１２はインク流路１１に連通している。また各液滴吐出部２８にはそれぞれ複数のヒータ（発熱部）１３が設けられている。またヒータ１３は少なくとも後述する２種類の面積のヒータが設けられている。
【００４３】
図示略のインクタンクから供給されたインクは液室１４に一時的に保持され、さらに毛細管現象により各インク流路に侵入し、吐出口１２にてメニスカスを形成する。これにより、インク流路１１はインクで満たされた状態に保たれる。この状態でヒータ１３に駆動パルスを印加して、それを発熱させてインクに熱エネルギーを与えることによりインクに急激な体積変化(気泡の発生)を伴う状態変化が生じ、この状態変化に基づく作用力によって吐出口１２からインクが吐出される。また各複数のヒータはそれぞれ独立して駆動することが可能である。
【００４４】
図５に液滴吐出部２８の図４におけるＡ矢視拡大断面図を、図６に流路１１と液滴吐出部２８の図４におけるＢ矢視断面図を示す。
基板２１上(たとえば、Ｓｉ、ガラス、セラミックス等)に設けられた発熱部(例えば、ＨｆＢ2,ＺｒＢ2,ＴａＮ2,ＴａＳｉ等の耐熱抵抗体)であるメインヒータ（発熱部）３１とサブヒータ（加熱発泡により吐出を行わない発熱部）３２を流路１１の底面に沿って平行に配列し、それぞれの上に不図示の中間層(例えば、Ｔｉ,Ｃｒ等)を介して電気良導体である金属からなる配線部であるメイン電極３３とサブ電極３４(例えば、Ａｌ、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等)を形成し、その上から絶縁層２４で被う。なお、このメインヒータ３１とサブヒータ３２とは発熱面積が異なる。なお、メインヒータ３１、サブヒータ３２およびメイン電極３３、サブ電極３４と絶縁層２４との間には必要に応じてインクからの電食、酸化を防ぐための耐熱性、インク液遮断性に優れた保護膜２５などが形成される。そして、隔壁Ｗを基板２１の端部から立ち上げて、中空の箱状に形成し、液滴吐出部２８の頂部Ｔには、吐出口１２を設ける。
【００４５】
なお、図５，６の例では、メインヒータ３１の中央にサブヒータ３２を配置した場合を示している。また、メインヒータ３１のメイン電極３３とサブヒータ３２のサブ電極３４は独立して駆動できるようにしてもよい。そのようにすると、必要に応じてそれぞれ独立した高周波電流を流すことができる。
【００４６】
このような構成にすることで、インクをメインヒータ３１にて加熱発泡により吐出を行い、吐出を行わない場合は、サブヒータ３２にて加熱発泡により吐出口１２のメニスカス部を振動させることができる。この様にメニスカスの振動をさせることにより、吐出口１２付近でのインクの高粘度化、固着によるインクの吐出不良を防ぐことが可能となる。
【００４７】
ここで、このインクジェットヘッド９４において使用する液体インクについて説明する。なお、この例のインクジェットヘッド９４で使用するインクは次の構成（１）〜（１０）よりなる印字用インクであるがこれに限るものではない。
（１）顔料  ６ｗｔ％以上
（２）湿潤剤１
（３）湿潤剤２
（４）水溶性有機溶剤
（５）アニオンまたはノニオン系界面活性剤
（６）炭素数８以上のポリオールまたはグリコールエーテル
（７）エマルジョン
（８）防腐剤
（９）ｐＨ調整剤
（１０）純水
すなわち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、界面活性剤、エマルジョン、防腐剤、ｐＨ調整剤とを含んでいる。
【００４８】
このような本発明のインクを使用することによって特に普通紙上に印字した場合でも良好な色調(十分な発色性、色再現性を有する)、高い画像濃度、文字を含む画像にフェザリング現象やカラーブリード現象のない鮮明な画像、両面印刷にも耐えうるインク裏抜け現象の少ない画像、高速印刷に適したインク乾燥性、耐光性、耐水性などを有した画像などこれらの画像特性に対して十分に満足できる高画質画像を形成することができるようになる。
【００４９】
上述の構成のインクは、普通紙への印字において高速に高画質画像を得る場合に高粘度化することが望ましい。特に粘度が４ｃＰ以上、より好ましくは８ｃＰ以上のインクを用いると普通紙に印字する場合においても高速に高画質画像を得ることが可能となる。ところが、上記のような高粘度インクを使用する場合には吐出口１２近辺のインクの高粘度化、固着を防止できなければ、高速で安定したインクの発泡吐出を行うことができなくなる。
なお、メニスカス部が静止している場合には、インクの顔料あるいは染料以外の成分が蒸発することによるインクの高粘度化あるいはインクの固着によるインク吐出不良が発生してしまうが、本発明のようにインク吐出口１２近辺のインク、特に空気と接している面(メニスカス部分)を吐出させずに振動させることによりインクの固着を防止することが可能となる。
【００５０】
次に図７（ａ）〜（ｅ）、図８（ａ）〜（ｃ）を参照しながら本実施形態におけるインクジェットヘッドの作用を説明する。図７（ａ）〜（ｅ）はインク吐出時またはメニスカス振動時の模式図である。図８（ａ）〜（ｃ）はメインヒータ３１、サブヒータ３２それぞれにおける電流波形とインクのメニスカス部の後退量を示している。
【００５１】
まず図８（ｂ）のＡ領域で示すようにサブヒータ３２にパルス電圧を印加して、図７（ａ），（ｂ）および図８（ｃ）のＡ領域に示すようにインクＩをサブヒータ３２上で熱して、液滴吐出部２８内を加減圧してインクのメニスカス部Ｆ１，Ｆ２を吐出口１２付近で上下に振動させる。吐出口１２付近のインクのメニスカス部Ｆ１，Ｆ２を振動させることにより、インクの顔料あるいは染料以外の成分が蒸発することによる吐出口１２付近でのインクの粘度増加、固着による吐出不良を防止することができる。
【００５２】
次に図８（ａ）のＢ領域に示すようにメインヒータ３１を駆動することにより図７（ｃ）のようにメインヒータ３１の上方の加熱領域に存在するインクＩ１を加熱発泡する。加熱領域のインクＩ１は発泡が瞬時に行われる程度に加熱される。この発泡による急激な体積膨張により、発生した圧力はインクのメニスカス部Ｆ３を吐出口１２の方向に押しだす。次に図７（ｄ）に示すようにインクのメニスカス部Ｆ４はインクＩ２から切り離されてインク吐出口１２から発泡して被プリント材(図示略)に向けてインク滴として吐出される。
【００５３】
その後、図７（ｅ）において、インクのメニスカス部Ｆ５の位置は、図８（ｃ）のＢ領域に示すようにインクのメニスカス部Ｆ１，Ｆ２を振動させていた位置よりもさらにインク吐出口１２の内部へと移動する。インクＦ４を吐出した後は図８（ｃ）のＣ領域に示すように再びサブヒータ３２が駆動してインクのメニスカス部Ｆ１，Ｆ２の振動のみを行い、メニスカス部分の高粘度化、固着を防止する。
【００５４】
またインクの吐出がない場合は、図７（ａ），（ｂ）（図８のＡ領域またはＣ領域参照）に示されるようにインクのメニスカス部Ｆ１，Ｆ２を振動させている。
なお、上述の実施の形態で説明したインクジェットヘッド２８を備えた画像形成装置としてのインクジェット記録装置を使用して低温低湿時における高粘度インクを使用した際の信頼性試験を行った結果を図９に示す。
【００５５】
使用した高粘度インクは室温(２３℃)で粘度８ｃＰ（Ｒ．Ｔ．）のインクを使用した。信頼性試験の環境条件はインクがより高粘度になりやすい低温低湿環境下(５℃，１０％)で行った。この図には、上述の実施の形態のサブヒータ３２を使用した場合と使用しなかった場合のチャンネルダウン率を示している。サブヒータ３２を使用しない場合には、時間の経過と共に非吐出チャンネルが増加していった。一方サブヒータ３２を使用した場合には時間の経過に関係なく非吐出チャンネルの発生は確認されなかった。
【００５６】
なお、図５，６では、メインヒータ３１の中央にサブヒータ３２を配置した場合を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、図１０，１１に示すように、矩形のメインヒータ３１の４隅にサブヒータ３２を設け、サブ電極３４をメイン電極３３の外側に平行に配設するようにしても、上述の実施の形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明の画像形成装置の一例としてのインクジェット記録装置の斜視図である。
【図２】図１の縦断面図である。
【図３】この発明の液体カートリッジの斜視図である。
【図４】この発明の液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドの説明図である。
【図５】図４のＡ矢視断面図である。
【図６】図４のＢ矢視断面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は、インクジェットヘッドよりインクが吐出する様子を示した図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、メインヒータ、サブヒータの電流波形とそれに伴うインクのメニスカス部の後退量を示した図である。
【図９】サブヒータを使用した時の効果を示した図である。
【図１０】図５の別の例を示した図である。
【図１１】図６の別の例を示した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１２    吐出口
１３    ヒータ（発熱部）
２１    基板
２４    絶縁層
２５    保護膜
２８    液滴吐出部
３１    メインヒータ（発熱部）
３２    サブヒータ（発熱部）
３３    メイン電極
３４    サブ電極
８２    容器
９４    インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）
９５    インクカートリッジ（液体カートリッジ）
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５    インクのメニスカス部（液滴）
Ｉ，Ｉ１，Ｉ２    インク（液体）
Ｔ    頂部
Ｗ    隔壁
【図１】
2005081731.tif 000003
【図２】
2005081731.tif 000004
【図３】
2005081731.tif 000005
【図４】
2005081731.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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