(57)【要約】【課題】高速印刷と高画質化を両立できる液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】複数のノズルと、ノズルに連通した加圧液室と、加圧液室より流体抵抗値が高く設定された流路からなる流体抵抗部と、振動版と、振動板を変位させる電気機械変換手段とを備え、ノズルから記録液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、加圧液室内の記録液の圧力変動の周期をＴｃとしたとき、Ｔｃが５μｓ未満であり、かつ、加圧液室の隔壁の長さが１０００〜１５００μｍであることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルと、前記ノズルに連通した加圧液室と、前記加圧液室より流体抵抗値が高く設定された流路からなる流体抵抗部と、振動版と、該振動板を変位させる電気機械変換手段とを備え、前記ノズルから記録液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、
前記加圧液室内の前記記録液の圧力変動の周期をＴｃとしたとき、
前記Ｔｃが５μｓ未満であり、かつ、前記加圧液室の隔壁の長さが１０００〜１５００μｍであることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記流体抵抗部は、複数の前記流路で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記流路の幅は、２０μｍ以上であ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】
前記流体抵抗部は、
前記記録液の粘度を８ｍＰａ・ｓとしたとき、流体抵抗値が、１．５×１０13（Ｐａ・ｓ／ｍ3）以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記振動板と圧電素子とを有し、
前記圧電素子は、該圧電素子の電極面に対して垂直方向に変位することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記加圧液室は、弾性率が１００ＧＰａ以上の剛性を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記加圧液室は、単結晶シリコンからなる材料で構成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記加圧液室の高さは、１００μｍ未満であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記ノズルの開口径は、２０〜２５μｍであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記記録液は、顔料を含み、２３℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のインクカートリッジを有する画像形成装置。
【請求項１３】
ノズルが配列されている方向の解像度が該ノズルの配列ピッチと同じ解像度であり、且つ、前記ノズルが配列されている方向と直交する方向の解像度が該ノズルの配列ピッチよりも高解像度である画像を、１パスにて形成することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置に関し、特に、高速で安定した吐出性能を有し、高速で高品位の画質が得られる液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体の記録面に記録液（インク）滴を着弾することにより記録を行う、いわゆるインクジェット方式の記録装置が、プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或あるいは画像形成装置として一般に広く普及している。近年、このようなインクジェット記録装置においては、出力画像の高速、高画質化が要求されている。
【０００３】
一般に、写真画像のような高画質印刷には高解像度化が有効であり、このためインク滴の微小化が必要となっている。一方、画像の高画質化に伴う印刷速度の低下を防ぐため、同一のノズルから異なるサイズのインク滴を吐出させることによって階調記録を可能としている。
【０００４】
このような高速化、高画質化を可能とするために、高周波数で、インク滴を大滴から小滴まで安定して吐出させるインクジェットヘッドの構造として、特許文献１から特許文献３に開示された発明が提案されている。特許文献１に開示された発明には、長さが０．５乃至２ｍｍ、幅が０．１乃至０．２ｍｍ、深さが０．０５乃至０．３ｍｍで、そのヘルムホルツ共振周波数は５０ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚであるインクジェット式記録ヘッドに関する発明が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、静電方式あるいは圧電方式のインクジェットヘッドにおいて、インクの供給能力の観点及びクロストークの抑制と生産性向上という観点から、加圧液室の隔壁の高さを１００〜１６０μｍの範囲に設定する発明が開示されている。
【０００６】
さらに、特許文献３には、加圧液室の隔壁の高さを７０μｍから１２０μｍとして、クロストークによる噴射特性劣化を抑制する発明が開示されている。
【特許文献１】特許第３４２２３４９号公報
【特許文献２】特許第３５２８５８６号公報
【特許文献３】特開２００３−２６６６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、高画質化にはインク滴の微小化が有効であり、また、高速印刷のためには１パスで画像を形成することが有効である。なお、ここで言う１パスとは、シリアル型プリンタの場合は、インクジェットのヘッドが一度スキャンされるノンインターレスの印字方法であり、例えば、ヘッドが不動であるライン型のプリンタの場合は、一度の紙送りということである。
【０００８】
１パスで画像を形成する際、ノズル列配置方向の解像度はノズルピッチと同じになる。このノズルピッチは、ヘッド作製上の限界があり、特に、電気機械変換素子（圧電素子：ピエゾ）を使う方式では、機械加工精度がノズルピッチの限界になるため、それほど解像度を上げることはできない。現状としては、１列１８０ｄｐｉ、２列千鳥配置で３６０ｄｐｉ程度が限界になっている。
【０００９】
この時、１パスで形成できる３６０ｄｐｉ＊３６０ｄｐｉや３００ｄｐｉ＊３００ｄｐｉの画像に対して、大滴はベタを埋めるだけの吐出滴量が必要になる。この場合、１スキャンでベタ画像を埋めるには、紙種／インク種にもよるが、一般的なコピー用紙等に代表されるような普通紙には、２５〜４０ｐｌの吐出量が必要となる。
【００１０】
また一方、画像形成時において高速化を行うためには高周波駆動が必要となり、この高画質化のためには、小滴としてよりさらに小さい滴が必要とされ、吐出量は２ｐｌを切って１ｐｌに迫ろうとしている。すなわち、出力画像の高速化・高画質化の両立にはより高周波数で、小さい滴から大きい滴までより広い範囲でインク滴量を変えられる駆動が必要である。
【００１１】
高周波数で駆動させ、かつ、大きい滴を吐出させるには、加圧液室内のインクに対する圧力振動の周期（固有周期）を短くすることが有効である。これにより、駆動波形の時間を短くし、多数のパルスでの駆動が可能となる。固有周期を短くする手段としては、圧縮可能なインク容積を減らしたり、加圧液室の構造を高剛性化することが有効である。しかし、コンプライアンスを小さくするためにインク容積を減らすことは特に有効ではあるが、排除体積の減少に繋がるため、大滴吐出の妨げとなる。
【００１２】
このように、固有周期の短縮と大滴吐出性能とはトレードオフのような関係があり、吐出安定性を確保しつつ高速化・高画質化を実現するには、主に加圧液室近辺の構造として固有周期や排除体積を最適な構造とする必要がある。
【００１３】
これに対し、例えば、特許文献１に開示された発明は、液室の高さを１００〜１６０μｍの範囲に設定することを特徴としているが、隔壁の高さのみでクロストークが決まるわけではなく、隔壁の幅や発生させる圧力等によって影響が異なる。また、隔壁の高さの下限値である１００μｍに関しては、インクの供給能力から壁が低いとインク抵抗値が大きくなることが記載されている。しかし、必要なインク供給能力を決める流体抵抗値は、液室高さだけで決まるわけではないため、インク供給能力の確保のために限定されるものではない。
【００１４】
むしろ、液室高さが１００μｍ以上である場合、隔壁の剛性不足によって駆動時の液室が持ち上がる、すなわち、振動板が変位する方向に力が作用してしまう。これにより、隔壁が撓み加圧液室の圧力低下が発生しやすい。
【００１５】
これを防ぐための手段として、隔壁幅を大きく設定することにより隔壁の剛性を上げることが考えられるが、その場合は加圧液室の体積を減少させることになるので、同じ振動板変位量に対する排除体積が小さくなり、大きい滴を吐出する妨げとなる。
【００１６】
また、特許文献２に開示された発明は、インクジェットヘッドの長さを０．５乃至２ｍｍ、幅が０．１乃至０．２ｍｍ、深さが０．０５乃至０．３ｍｍで、そのヘルムホルツ共振周波数は５０ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚとしている。しかし、現状の圧電素子を使う方式でのノズルピッチの限界である、１列で１８０ｄｐｉ、２列千鳥配置で３６０ｄｐｉ程度では、これらの範囲では広すぎて最適な構造に絞りきれていない。また、前述したように、１パスで高速印刷を可能にするためには、さらにヘルムホルツ２００ｋＨｚ（周期５μｓ）よりも高周波域に設定することが必要である。
【００１７】
このような課題に鑑み、本発明は、高速印刷と高画質化を両立できる液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のノズルと、前記ノズルに連通した加圧液室と、前記加圧液室より流体抵抗値が高く設定された流路からなる流体抵抗部と、振動版と、該振動板を変位させる電気機械変換手段とを備え、前記ノズルから記録液の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、前記加圧液室内の前記記録液の圧力変動の周期をＴｃとしたとき、前記Ｔｃが５μｓ未満であり、かつ、前記加圧液室の隔壁の長さが１０００〜１５００μｍであることを特徴とする。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記流体抵抗部は、複数の前記流路で形成されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路の幅は、２０μｍ以上であることを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記流体抵抗部は、前記記録液の粘度を８ｍＰａ・ｓとしたとき、流体抵抗値が、１．５×１０13（Ｐａ・ｓ／ｍ3）以上であることを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記駆動手段は、前記振動板と圧電素子とを有し、前記圧電素子は、該圧電素子の電極面に対して垂直方向に変位することを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記加圧液室は、弾性率が１００ＧＰａ以上の剛性を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記加圧液室は、単結晶シリコンからなる材料で構成されたことを特徴とする。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記加圧液室の高さは、１００μｍ未満であることを特徴とする。
【００２６】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ノズルの開口径は、２０〜２５μｍであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記記録液は、顔料を含み、２３℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを有するインクカートリッジであることを特徴とする。
【００２９】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のインクカートリッジを有する画像形成装置であることを特徴とする。
【００３０】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の画像形成装置において、ノズルが配列されている方向の解像度が該ノズルの配列ピッチと同じ解像度であり、且つ、前記ノズルが配列されている方向と直交する方向の解像度が該ノズルの配列ピッチよりも高解像度である画像を、１パスにて形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
このように、本発明の液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置によれば、画像の印刷・出力の高速化、高画質化を両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、本実施形態の液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置を、図面を用いて説明する。なお、本実施形態は以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。
図１及び図２は、本実施形態の液滴吐出ヘッドの構成を示す図である。図１は、本実施形態の液滴吐出ヘッドの液室長手方向の断面図であり、図２は、液室幅手方向（ノズルピッチ方向）の断面図である。
【００３３】
本実施形態の液滴吐出ヘッドにおいて、流路板１０１は、例えば、単結晶シリコン基板を異方性エッチングして形成される。この流路板１０１の下面には、ニッケル電鋳などで形成した振動板１０２が接合されている。また、流路板１０１の上面には、ノズル板１０３が接合され積層されている。
【００３４】
このように、流路板１０１の下面に接合した、例えば、ニッケル電鋳で形成した振動板１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３と、を接合して積層する。これらによって、液滴（インク滴）を吐出するノズル１０４が連通する流路であるノズル連通路１０５や、加圧液室１０６、流体抵抗部（Ｒｆ）、そして、加圧液室１０６にインクを供給するための共通液室１０７に連通するインク供給口１０８などを形成している。
【００３５】
ここで、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、加圧液室１０６の長さ（ＤＬ）を１２００μｍに形成している。本実施形態において、ＤＬを１０００μｍから１５００μｍに設定することにより、加圧液室１０６の液体の圧力変動の周期（固有振動周期：Ｔｃ）を５μｓ未満にすることが容易となる。
【００３６】
このように、本実施形態の液滴吐出ヘッドによれば、加圧液室１０６の長さ（ＤＬ）を前述の長さに設定することで、高周波での駆動及び排除体積の確保が可能となり、印刷の高速化・高画質化を両立することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、振動板１０２を変形させて加圧液室１０６内のインクを加圧するため、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、２列（図２では１列のみ図示）の積層型の圧電素子１２１と、この圧電素子１２１を接合固定するベース基板１２２とを備えている。なお、各圧電素子１２１の間には支柱部１２３を設けている。この支柱部１２３は、圧電素子部材を分割加工することで圧電素子１２１と同時に形成した部分であるが、駆動電圧を印加しないので単なる支柱となる。
【００３８】
ここで、加圧液室１０６の高さＨを９０μｍに形成する。これにより、隔壁の剛性不足によって駆動時の加圧液室１０６が持ち上がる、すなわち、振動板１０２が変位する方向への力により隔壁が撓むのを抑え、吐出安定性を確保できる構造としている。
【００３９】
また、圧電素子１２１には、図示しない駆動回路（駆動ＩＣ）を搭載したＦＰＣケーブル１２が接続されている。
【００４０】
そして、振動板１０２の周縁部をフレーム部材１３０に接合する。このフレーム部材１３０には、圧電素子１２１及びベース基板１２２などで構成されるアクチュエータユニットを収納するための貫通部１３１が設けられている。さらには、共通液室１０７となる凹部や、この共通液室１０７に外部からインクを供給するためのインク供給穴１３２をも形成している。このフレーム部材１３０は、例えば、エポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂やポリフェニレンサルファイトなどで射出成形により形成されている。
【００４１】
ここで、流路板１０１は、例えば、結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、ノズル連通路１０５、加圧液室１０６となる凹部や穴部を形成したものである。このように、単結晶シリコンを液室材料に用いることで、高精度な寸法の確保が可能な上、高剛性な加圧液室を形成することができ、噴射特性の安定化の向上及び固有周期の短縮化を可能としている。
【００４２】
なお、前述した流路板１０１の材料としては、単結晶シリコン基板に特に限定されるものではなく、その他のステンレス基板や感光性樹脂などを用いることもできる。しかし、剛性不足により駆動時の加圧液室が持ち上がる（振動板が変位する）方向の力によって隔壁が撓み、加圧液室の圧力低下が発生することを防ぎ、また、固有振動周期（Ｔｃ）の短縮を容易にするためには、弾性率１００ＧＰａ以上の高剛性な材料を用いることが望ましい。
【００４３】
次に、本実施形態の振動板１０２は、ニッケルの金属プレートから形成したものであり、例えば、エレクトロフォーミング法（電鋳法）で作製しているが、この他、金属板や金属と樹脂板との接合部材などを用いることもできる。この振動板１０２に圧電素子１２１及び支柱部１２３を接着剤接合し、さらにフレーム部材１３０を接着剤接合している。
【００４４】
ノズル板１０３は、各加圧液室１０６に対応して直径２４μｍのノズル１０４を形成し、流路板１０１に接着剤接合している。このノズル板１０３は、金属部材からなるノズル形成部材の表面に所要の層を介して最表面に撥水層を形成したものである。なお、このノズル板１０３の表面が後述するノズル面１１ａとなる。
【００４５】
ここで、ノズル径（Ｄｎｚ）を２４μｍに設定することにより、２ｐｌ以下の小滴吐出を可能としている。また、滴速度が速くなり過ぎないため、多パルス駆動による大滴形成時に空中で滴をマージすることができ、高画質形成を可能としている。なお、ノズル径（Ｄｎｚ）は２４μｍが最も好適であるが、２０〜２５μｍに設定することにより小滴吐出を容易とし、また、滴速度が速くなり過ぎないため、多パルス駆動による大滴形成も可能となる。
【００４６】
圧電素子１２１は、圧電材料１５１と内部電極１５２とを交互に積層した積層型圧電素子（ここではＰＺＴ：ピエゾ）を用いている。この圧電素子１２１の交互に、異なる端面に引き出された各内部電極１５２には、個別電極１５３及び共通電極１５４が接続されている。なお、本実施形態では、圧電素子１２１の圧電方向として、電極面に垂直（厚み方向）の伸縮を指す、いわゆるｄ３３方向の変位を用いて加圧液室１０６内のインクを加圧する構成としている。このような構成とすることで、コンプライアンスが小さく高剛性であり高速な駆動を可能とした液滴吐出ヘッドを提供することができる。
【００４７】
なお、このように構成した本実施形態の液滴吐出ヘッドにおいては、まず、圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位から下げることによって、圧電素子１２１が収縮する。すると、振動板１０２が下降して加圧液室１０６の容積が膨張するので、加圧液室１０６内にインクが流入する。その後、圧電素子１２１に印加する電圧を上げて圧電素子１２１を積層方向に伸長させて、振動板１０２をノズル１０４方向に変形させて、加圧液室１０６の容積／体積を収縮させる。
【００４８】
これにより、加圧液室１０６内の記録液が加圧され、ノズル１０４から記録液の滴が吐出（噴射）される。そして、圧電素子１２１に印加する電圧を基準電位に戻すことによって、振動板１０２が初期位置に復元する。すると、加圧液室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１０７から加圧液室１０６内に記録液が充填される。そして、ノズル１０４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行することになる。
【００４９】
画像の出力に係る高速化・高画質化の両立には、より高周波数で、小さい滴から大きい滴までより広い範囲で滴量を変えられる駆動が必要である。そこで、本実施形態では、複数のパルス信号からなる駆動波形を滴種に応じてパルス信号を選択しながら駆動させて、異なる滴種の吐出を可能としている。
【００５０】
ここで、本実施形態の固有振動周期（Ｔｃ）は、前述したＤＬを１２００μｍに設定して、さらに、流路板１０１に単結晶シリコン基板や弾性率１００Ｇｐａ以上の材料を液室材料として用いることにより液滴吐出ヘッドを高剛性構造化したり、圧電素子１２１の圧電方向としてｄ３３方向の変位を用いて加圧液室１０６内のインク（記録液）を加圧するなどして、４．２５〜４．５μｓという短いＴｃを実現することができた。
【００５１】
このようにＴｃを短縮することによって多くのパルスを形成することができる。例えば、前述した特許文献１のようにＴｃが５〜２０μｓでは出力画像の高速化には不利となるが、本実施形態の液滴吐出ヘッドのようにＴｃを５μｓ未満にすることで従来よりも高速化が可能となっている。
【００５２】
また、複数のパルス信号からなる駆動波形を滴種により選択しながら駆動する際、構成するパルスは、電圧の追従性や駆動系電子部品の発熱などの関係上、立ち下げ時間及び立ち上げ時間として１μｓ以上が望ましく、１パルスで３μｓ以上で形成することがより好ましい。
【００５３】
Ｔｃも、３μｓ未満の場合は１パルス内で圧力共振が生じるため、吐出効率の低下や噴射曲がり等の吐出不良を生じてしまう。したがって、Ｔｃは３μｓ以上５μｓ未満が望ましい。
【００５４】
また、圧電素子を駆動するドライバＩＣ等のコストを抑えるために、駆動電圧は３０Ｖ以下に抑えることが望ましい。この場合、加圧液室１０６の長さ（ＤＬ）が１０００〜１５００μｍとすることで排除体積の確保が可能となる。
【００５５】
次に、本実施形態の液低吐出ヘッドにおける流体抵抗部について、図面を用いて説明する。
図３は、本実施形態の液滴吐出ヘッドの流体抵抗部（Ｒｆ）を示す図であり、図１を上部から見た場合を示している。この図３を基にして説明する。
【００５６】
図３において、左側は流体抵抗部（Ｒｆ）が２本の流路で形成されており、一方、右側はＲｆが１本の流路で形成されている。この２つの構造は、ＲｆＬ＝７００μｍ、流路幅Ｒｗａ＝３１μｍ、流路幅Ｒｗｂ＝４０μｍとし、流体の粘度が８ｍＰａ・ｓとした場合の流体抵抗値を、２．４６×１０13（Ｐａ・ｓ／ｍ3）とほぼ同一に設定している。また、ここでは図示しないが、同様に３本の流路で形成された構造についても作製しており、このときの流路幅は２６．５μｍとしている。
【００５７】
このように形成した本実施形態の液滴吐出ヘッドにおける、流体抵抗部の吐出滴の周波数特性を図４に示す。この図４では、粘度が８ｍＰａ・ｓであり、吐出滴は高周波数で変動しやすい３ｐｌ以下の小滴のインクを使用した。
【００５８】
以上、本実施形態の流体抵抗部（Ｒｆ）のように流路を複数で構成することによって、高周波域での滴体積（Ｍｊ）変動を小さく抑えている。また、流体抵抗部を２本、３本といった複数の流路とすることで、流体抵抗部の流体リアクタンスを低減することができるため、インクリフィル周期を短くすることが可能となる。これにより、高周波域駆動時での特性変動を低減することができ、印刷の高速化を図ることが可能となっている。
【００５９】
また、この流体抵抗部（Ｒｆ）の流路の幅に関しては、製造工法の都合上２０μｍ以上としている。これにより、接合時における接着剤のはみ出しによる抵抗値の増大を防ぎ、強いては、液滴吐出ヘッドのインク詰まりを防止することができる。
【００６０】
また、図５は、本実施形態の記録液の粘度を８ｍＰａ・ｓとしたとき、流体抵抗値を９．６×１０12〜２．４６×１０13（Ｐａ・ｓ／ｍ3）に設定した場合の吐出滴の周波数特性を示すものである。なお、ここでは、流体抵抗部（Ｒｆ）の流路が２本のものを用いて説明している。
【００６１】
この図５に示すように、記録液及び被記録材の形状や大きさなどを考慮したとしても、流体抵抗値を１．５×１０13（Ｐａ・ｓ／ｍ3）以上とすることにより、２４ｋＨｚまでのＭｊ変動が１ｐｌ以下に抑えることが可能であると推測できる。このようにして、高周波駆動時の特性変動を低減することができるのである。
【００６２】
また、本実施形態の液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドにインクを供給するインクタンクとを一体化としたインクカートリッジとすることも可能である。インクタンク一体型の液滴吐出ヘッドを有する構成とすることで、高速印刷と高画質化とを両立させたインクカートリッジを提供することができる。
【００６３】
さらに、本実施形態の液滴吐出ヘッドやインクカートリッジを、画像形成装置に適用することも可能である。
図６及び図７は、本実施形態の画像形成装置の構成の一例を示す図である。図６は、本実施形態の画像形成装置を側面から見た図であり、図７は、上面から見た図である。
【００６４】
本実施形態の画像形成装置は、フレーム１を構成する左右の側板１Ａ，１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド２とステー３とで、キャリッジ４を主走査方向に摺動自在に保持している。また、主走査モータ５によって、駆動プーリ６Ａと従動プーリ６Ｂ間に架け渡したタイミングベルト７を介して、主走査方向（図７の矢印方向）に移動走査する。
【００６５】
このキャリッジ４には、例えば、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個の記録ヘッド１１を備えている。この記録ヘッド１１は、各色の液滴吐出ヘッド１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙごとに、それぞれ複数のインク吐出口（ノズル）を形成したノズル面１１ａのノズル列を主走査方向と直交する方向（副走査方向）に配列し、インク吐出方向を下方に向けて装着している。
【００６６】
なお、本実施形態では独立した液滴吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１または複数のヘッドを用いる構成としてもよい。また、色の数及び配列順序は特に限定されない。
【００６７】
また、本実施形態では、記録ヘッド１１は、前述したように各色の液滴を吐出する別個の４個の液滴吐出ヘッド１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙで構成されている。そして、各液滴吐出ヘッド１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙには、それぞれ液滴を吐出する複数のノズルを並べて配置したノズル列を２列備えた構成としている。
【００６８】
勿論、本実施形態の記録ヘッド１１はこれらの構成に限定されず、例えば、１つの記録ヘッド１１に、各色の液滴を吐出するそれぞれ２列のノズル列を配置した構成することも可能である。またさらに、ブラックインクを吐出する１または複数のノズル列を有する液滴吐出ヘッドと、カラーインクを吐出する各色で１または複数のノズル列を有する液滴吐出ヘッドとで構成することもできる。
【００６９】
記録ヘッド１１を構成するインクジェットヘッドとしては、後述するように圧電素子などの圧電アクチュエータを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として備えている。この記録ヘッド１１にはドライバＩＣが搭載され、図示しない制御部との間でハーネス（フレキシブルプリントケーブル：ＦＰＣケーブル）１２を介して接続されている。
【００７０】
また、キャリッジ４には、記録ヘッド１１に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１５が搭載されている。この各色のサブタンク１５には、各色のインク供給チューブ１６を介して、カートリッジ装填部９に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填９には、インクカートリッジ１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット１７が設けられ、また、インク供給チューブ１６は這い回しの途中でフレーム１を構成する後板１Ｃに係止部材１８にて保持されている。
【００７１】
一方、給紙トレイ２０の用紙積載部（圧板）２１上に積載した用紙２２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２１から用紙２２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２３及び給紙コロ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を備えている。この分離パッド２４は、給紙コロ２３側に付勢されている。
【００７２】
そして、この給紙部から給紙された用紙２２を記録ヘッド１１の下方側に送り込むために、用紙２２を案内するガイド部材２５と、カウンタローラ２６と、搬送ガイド部材２７と、先端加圧コロ２９を有する押さえ部材２８とを備えている。さらには、給送された用紙２２を静電吸着して記録ヘッド１１に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト３１を備えている。
【００７３】
この搬送ベルト３１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ３２とテンションローラ３３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成されており、周回移動しながら帯電ローラ３４によって帯電（電荷付与）される。
【００７４】
なお、この搬送ベルト３１は、１層構造のベルトでもよく、あるいは複層（２層以上の）構造のベルトでもよい。１層構造の搬送ベルト３１の場合には、用紙３２や帯電ローラ３４に接触するので、ベルト層全体を絶縁材料で形成している。また、複層構造の搬送ベルト３１の場合には、用紙２２や帯電ローラ３４に接触する側は絶縁層で形成し、用紙２２や帯電ローラ３４と接触しない側は導電層で形成することが好ましい。
【００７５】
１層構造の搬送ベルト３１を形成する場合、絶縁材料や複層構造の搬送ベルト３１の絶縁層を形成する絶縁材料としては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＩ、ＰＶＤＦ、ＰＣ、ＥＴＦＥ、ＰＴＦＥなどの樹脂またはエラストマーで導電制御材を含まない材料であることが好ましい。また、体積抵抗率は１０１２Ωｃｍ以上、好ましくは１０１５Ωｃｍなるように形成する。また、複層構造の搬送ベルト３１の導電層を形成する材料としては、前述した樹脂やエラストマーにカーボンを含有させて体積抵抗率が１０５〜１０７Ωｃｍとなるように形成することが好ましい。
【００７６】
帯電ローラ３４は、搬送ベルト３１の表層をなす絶縁層（複層構造のベルトの場合）に接触し、搬送ベルト３１の回動に従動して回転するように配置され、軸の両端に加圧力をかけている。この帯電ローラ３４は、表面抵抗率が１０６〜１０９Ω／□の導電性部材で形成している。帯電ローラ３４には、後述するように、ＡＣバイアス供給部（高圧電源）から、例えば２ｋＶの正負極のＡＣバイアス（高電圧）が印加される。このＡＣバイアスは、正弦波や三角波でもよいが、方形波の方がより好ましい。
【００７７】
また、搬送ベルト３１の裏側には、記録ヘッド１１による印写領域に対応してガイド部材３５が配置されている。このガイド部材３５は、上面が搬送ベルト３１を支持する２つのローラ（搬送ローラ３２とテンションローラ３３）の接線よりも記録ヘッド１１側に突出させることで搬送ベルト３１の高精度な平面性を維持するようにしている。
【００７８】
この搬送ベルト３１は、副走査モータ３６によって駆動ベルト３７及びタイミングローラ３８を介して搬送ローラ３２が回転駆動されることによって、図７の矢印方向に示すようなベルト搬送方向に周回移動する。なお、ここでは図示しないが、搬送ローラ３２の軸には、スリットを形成したエンコーダホイールを取り付け、このエンコーダホイールのスリットを検知する透過型フォトセンサを設けて、これらのエンコーダホイール及びフォトセンサによってホイールエンコーダを構成している。
【００７９】
さらに、記録ヘッド１１で記録された用紙２２を排紙トレイ４０に排紙するための排紙部として、搬送ベルト３１から用紙２２を分離するための分離爪４１と、排紙ローラ４２及び排紙コロ４３とを備えている。
【００８０】
また、装置本体１の背面部には両面ユニット５１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット５１は、搬送ベルト３１の逆方向回転で戻される用紙２２を取り込んで反転させて、再度カウンタローラ２６と搬送ベルト３１との間に給紙する。また、この両面ユニット５１の上面は手差しトレイが備えられることとなる。
【００８１】
さらに、キャリッジ４における走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド１１のノズルの状態を維持し、かつ、回復するための維持回復機構６１を配置している。この維持回復機構６１には、記録ヘッド１１の各ノズル面１１ａをキャッピングするための各キャップ部材（以下、キャップと省略する。）６２ａ〜６２ｄと、ノズル面１１ａをワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード６３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け６４などで構成されている。なお、本実施形態では、キャップ６２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ６２ｂ〜６２ｄは保湿用キャップとしている。
【００８２】
また、キャリッジ４における走査方向の他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために、記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け６８を配置している。そして、この空吐出受け６８には、記録ヘッド１１のノズル列方向に沿った開口６９などが備えられている。
【００８３】
また、図６に示すように、キャリッジ４には用紙２２の有無を検知するための媒体検知手段である赤外線センサ（センサの種類は、赤外線センサに限定するものではない。）からなる濃度センサ７１が設けられている。この濃度センサ７１は、キャリッジ４がホーム位置にあるときに記録領域（画像形成領域）側（搬送ベルト３１側）に位置する側で、記録ヘッド１１よりも用紙搬送方向上流側に設けている。
【００８４】
また、キャリッジ４の前方側には、スリットを形成したエンコーダスケール７２が、主走査方向に沿って設けられている。さらに、キャリッジ４の前面側には、エンコーダスケール７２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ７３を設けられており、これらによって、キャリッジ４の主走査方向位置を検知するためのリニアエンコーダ７４が構成されている。
【００８５】
ここで、本実施形態の画像形成装置における印刷動作について説明する。
前述したように構成された本実施形態の画像形成装置における印刷動作は、まず、給紙部から用紙２２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２２はガイド２５で案内される。次に、用紙２２は、搬送ベルト３１とカウンタローラ２６との間に挟まれて搬送され、さらに先端を搬送ガイド２７で案内されて、先端加圧コロ２９で搬送ベルト３１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００８６】
このとき、後述するＡＣバイアス供給部から帯電ローラ３４に対して、プラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、すなわち交番する電圧が印加される。すると、搬送ベルト３１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト３１上に用紙３２が給送されると、用紙２２が搬送ベルト３１に静電力で吸着され、搬送ベルト３１の周回移動によって用紙２２が副走査方向に搬送されることになる。
【００８７】
そこで、キャリッジ４を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１１を駆動させることにより、停止している用紙２２にインク滴を吐出して１行分を記録する。このようにして、用紙２２を所定量搬送後、次の行の記録を行うことになる。そして最後に、記録終了信号または用紙２２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２２を排紙トレイ４０に排紙する。
【００８８】
また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト３１を逆回転させることで、記録済みの用紙３２を両面給紙ユニット５１内に送り込み、用紙２２を反転させて、すなわち、裏面が印刷面となる状態にして、再度カウンタローラ２６と搬送ベルト３１との間に給紙する。そして、タイミング制御を行った上で、前述した動作と同様に搬送ベルト３１で搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ４０に排紙する。
このようにして本実施形態の画像形成装置は印刷動作を行っている。
【００８９】
次に、本実施形態の画像形成装置の制御動作について、図面を用いて説明する。
図８は、本実施形態の画像形成装置の制御部を模式的に示す図である。
【００９０】
本実施形態の画像形成装置の制御部２００は、画像形成装置全体を制御するＣＰＵ２１１と、ＣＰＵ２１１が実行するプログラムや、その他の固定データを格納するＲＯＭ２０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２０３と、画像形成装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ２０４と、画像データに対する各種信号処理や、並び替え等を行う画像処理やその他画像形成装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ２０５とを備えている。
【００９１】
また、この制御部２００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド１１を駆動制御するためのデータ転送手段を含むヘッド駆動制御部２０７と、このヘッド駆動制御部２０７と接続され、キャリッジ４側に設けられた記録ヘッド１１を駆動するためのヘッド駆動装置であるヘッドドライバ（ドライバＩＣ）２０８と、主走査モータ５を駆動するための主走査モータ駆動部２０９と、副走査モータ３６を駆動するための副走査モータ駆動部２１０と、帯電ローラ３４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部２１１と、リニアエンコーダ７４やホイールエンコーダ２３６からの検出パルスと、環境温度を検出する温度センサ２１３からの検出信号、及びその他の各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ２１２などを備えている。また、制御部２００には、画像形成装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル２１４が接続されている。
【００９２】
ここで印刷時には、制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置や、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などの、ホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットワークを介してホストＩ／Ｆ２０６で受信する。
【００９３】
そして、ＣＰＵ２０１は、ホストＩ／Ｆ２０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ２０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データをヘッド駆動制御部２０７からヘッドドライバ２０８へと転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えば、ＲＯＭ２０２にフォントデータを格納して行ってもよいし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開して画像形成装置へと転送するようにしてもよい。
【００９４】
ヘッド駆動制御部２０７は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ２０８に出力する。また、これ以外にもヘッド駆動制御部２０７は、ＲＯＭ２０２に格納されてＣＰＵ２０１で読み出される駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び増幅器等で構成される駆動波形生成部を含み、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形をヘッドドライバ２０８に対して出力している。
【００９５】
ヘッドドライバ２０８は、シリアルに入力される記録ヘッド１１の１行分に相当する画像データに基づいて、ヘッド駆動制御部２０７から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド１１のアクチュエータ手段（前述したような記録ヘッド構成の場合、圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド１１を駆動させる。
【００９６】
主走査モータ駆動部２１０は、ＣＰＵ２０１側から与えられる目標値とリニアエンコーダ７４からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して、内部のモータドライバを介して主走査モータ５を駆動させる。
【００９７】
同様に、副走査モータ駆動制御部２１１は、ＣＰＵ２０１側から与えられる目標値とホイールエンコーダ２３６からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値に基づいて制御値を算出して、内部のモータドライバを介して副走査モータ３６を駆動する。
【００９８】
次に、本実施形態のヘッド駆動制御部２０７及びヘッドドライバ２０８の制御について、図９を用いて説明する。
【００９９】
ヘッド駆動制御部２０７は、前述したように、１印刷周期内に複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形（共通駆動波形）を生成して出力する駆動波形生成部３０１と、印刷画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０、１）と、クロック信号、ラッチ信号（ＬＡＴ）、制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力するデータ転送部３０２とを備えている。
【０１００】
なお、制御信号は、ヘッドドライバ２０８の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ３１５の開閉を各液滴毎に指示する２ビットの信号であり、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき波形でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。
【０１０１】
ヘッドドライバ２０８は、データ転送部３０２からの転送クロック（シフトクロック）及びシリアル画像データ（階調データ：２ビット／ＣＨ）を入力するシフトレジスタ３１１と、シフトレジスタ３１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチするためのラッチ回路３１２と、階調データと制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をデコードしてその結果を出力するデコーダ３１３と、デコーダ３１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ３１５が動作可能なレベルへとレベル変換するレベルシフタ３１４と、レベルシフタ３１４を介して与えられるデコーダ３１３の出力にてオン／オフ（開閉）されるアナログスイッチ３１５とを備えている。
【０１０２】
このアナログスイッチ３１５は、各圧電素子の選択電極（個別電極）に接続され、駆動波形生成部３０１からの共通駆動波形が入力されている。したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ）と制御信号ＭＮ０〜ＭＮ３をデコーダ３１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ３１５がオンにすることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過して（選択されて）圧電素子に印加されることになる。
【０１０３】
次に、本実施形態に使用されるインク（記録液）について説明する。
【０１０４】
本実施形態に用いられる記録液は、色材として、顔料、染料のいずれでも適用が可能であり、混合して用いることも可能である。また、本実施形態に用いられる記録液の表面張力は、２０〜６０ｄｙｎｅ／ｃｍであることが好ましく、被記録材との濡れ性及び記録液滴の粒子化を両立させる観点から言えば、３０〜５０ｄｙｎｅ／ｃｍであることがより好ましい。また、記録液の粘度は、画像の滲みを抑えるために、５ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、７ｍＰａ・ｓ以上であることがより好ましい。さらに、記録液のｐＨは、３〜１１であることが好ましく、接液する金属部材の腐食防止という観点からすると、６〜１１ｐＨであることがより好ましい。
【０１０５】
＜顔料＞
まず、本実施形態に用いられる顔料について説明する。
本実施形態の記録液に用いる顔料としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に挙げる顔料が好適に用いられる。また、これらの顔料は複数種類を混合して用いてもよい。
【０１０６】
有機顔料としては、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系、ローダミンＢレーキ顔料、カーボンブラック等が挙げられる。また、無機顔料としては、酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉が挙げられる。
【０１０７】
これらの顔料に用いられる粒子径は、０．０１〜０．３０μｍが好ましい。粒子径が０．０１μｍ以下の場合では、染料に近い粒子径となってしまうため、耐光性、フェザリングが悪化してしまう。また一方、０．３０μｍ以上の場合では、液滴吐出ヘッドの吐出口における目詰まりや、画像形成装置内のフィルタにおける目詰まりなどが発生してしまい、液滴の吐出安定性を得ることができない。
【０１０８】
ブラック顔料インクに使用されるカーボンブラックとしては、ファーネス法、チャネル法等で製造されたカーボンブラックであり、一次粒径が１５〜４０ミリミクロン、ＢＥＴ法による比表面積が５０〜３００平方メートル／ｇ、ＤＢＰ吸油量が４０〜１５０ｍｌ／１００ｇ、揮発分が０．５〜１０％、ｐＨ値が２〜９を有するものが好ましい。このようなものとしては、例えば、Ｎｏ．２３００、Ｎｏ．９００、ＭＣＦ−８８、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４５、Ｎｏ．５２、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１００、Ｎｏ．２２００Ｂ（以上、三菱化学製）、Ｒａｖｅｎ７００、同５７５０、同５２５０、同５０００、同３５００、同１２５５（以上、コロンビア製）、Ｒｅｇａｌ４００Ｒ、同３３０Ｒ、同６６０Ｒ、ＭｏｇｕｌＬ、Ｍｏｎａｒｃｈ７００、同８００、同８８０、同９００、同１０００、同１１００、同１３００、Ｍｏｎａｒｃｈ１４００（以上、キャボット製）、カラーブラックＦＷ１、同ＦＷ２、同ＦＷ２Ｖ、同ＦＷ１８、同ＦＷ２００、同Ｓ１５０、同Ｓ１６０、同Ｓ１７０、プリンテックス３５、同Ｕ、同Ｖ、同１４０Ｕ、同１４０Ｖ、スペシャルブラック６、同５、同４Ａ、同４（以上、デグッサ製）等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。
【０１０９】
次に、本実施形態に用いられるカラー顔料の具体例を以下に挙げる。
有機顔料としては、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系、ローダミンＢレーキ顔料、カーボンブラック等が挙げられる。また、無機顔料として酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉等が挙げられる。
【０１１０】
また、色別により、具体的には以下の顔料が挙げられる。
イエローインクに使用される顔料の例としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、同２、同３、同１２、同１３、同１４、同１６、同１７、同７３、同７４、同７５、同８３、同９３、同９５、同９７、同９８、同１１４、同１２８、同１２９、同１５１、同１５４等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【０１１１】
マゼンタインクに使用される顔料の例としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、同７、同１２、同４８（Ｃａ）、同４８（Ｍｎ）、同５７（Ｃａ）、同５７：１、同１１２、同１２３、同１６８、同１８４、同２０２等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【０１１２】
シアンインクに使用される顔料の例としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、同２、同３、同１５：３、同１５：３４、同１６、同２２、同６０、Ｃ．Ｉ．バットブルー４、同６０等が挙げられるが、これらに限られるものではない。
【０１１３】
また、本実施形態で使用される各インクに含有される顔料は、本実施形態の液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置のために新たに製造されたものであっても、もちろん使用可能である。
【０１１４】
以上に挙げた顔料は、高分子分散剤や界面活性剤を用いて水性媒体に分散させることで、インクジェット用記録液とすることができる。このような有機顔料粉体を分散させるための分散剤としては、通常の水溶性樹脂や水溶性界面活性剤を用いることができる。
【０１１５】
水溶性樹脂の具体例としては、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族アルコールエステル等、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマール酸、フマール酸誘導体等から選ばれた少なくとも２つ以上の単量体からなるブロック共重合体、あるいは、ランダム共重合体、又はこれらの塩等が挙げられる。これらの水溶性樹脂は、塩基を溶解させた水溶液に可溶なアルカリ可溶型樹脂であり、これらの中でも重量平均分子量３０００〜２００００のものが、インクジェット用記録液に用いた場合に、分散液の低粘度化が可能であり、かつ分散も容易であるという利点があるので特に好ましい。
【０１１６】
高分子分散剤と自己分散型顔料とを同時に使用することは、適度なドット径を得られるため好ましい組み合わせである。これは、高分子分散剤を含有することで記録紙への浸透が抑制される一方で、高分子分散剤を含有することで自己分散型顔料の凝集が抑えられるため、自己分散型顔料が横方向にスムーズに拡がることになる。そのため、形成されるドットが広く薄く拡がることになり、理想的なドットが形成できるものと考えられる。
【０１１７】
また、本実施形態で分散剤として使用できる水溶性界面活性剤の具体例としては、以下のものが挙げられる。
例えば、アニオン性界面活性剤としては、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルアリールエーテル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、アルキルアリル及びアルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキルアリルエーテルリン酸塩等が挙げられる。また、カチオン性界面活性剤としては、アルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、テトラアルキルアンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、アルキルピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩等が挙げられる。さらに、両性界面活性剤としては、ジメチルアルキルラウリルベタイン、アルキルグリシン、アルキルジ（アミノエチル）グリシン、イミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。また、ノニオン性界面活性剤としては、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アリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ショ糖エステル、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アミンオキシド、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。
【０１１８】
また、顔料は、親水性基を有する樹脂によって被覆して、マイクロカプセル化することで、分散性を与えることもできる。
水不溶性の顔料を有機高分子類で被覆してマイクロカプセル化する方法としては、従来公知のすべての方法を用いることが可能である。従来公知の方法として、化学的製法、物理的製法、物理化学的方法、機械的製法などが挙げられる。具体的には、以下に述べるものが挙げられる。
【０１１９】
・界面重合法（２種のモノマーもしくは２種の反応物を、分散相と連続相とに別々に溶解しておき、両者の界面において両物質を反応させて壁膜を形成させる方法）
・ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法（液体または気体のモノマーと触媒、もしくは反応性の物質２種を連続相核粒子側のどちらか一方から供給して反応を起こさせ壁膜を形成させる方法）
・液中硬化被膜法（芯物質粒子を含む高分子溶液の滴を硬化剤などにより、液中で不溶化して壁膜を形成する方法）
・コアセルベーション（相分離）法（芯物質粒子を分散している高分子分散液を、高分子濃度の高いコアセルベート（濃厚相）と希薄相に分離させ、壁膜を形成させる方法）
・液中乾燥法（芯物質を壁膜物質の溶液に分散した液を調製し、この分散液の連続相が混和しない液中に分散液を入れて、複合エマルションとし、壁膜物質を溶解している媒質を徐々に除くことで壁膜を形成させる方法）
・融解分散冷却法（加熱すると液状に溶融し常温では固化する壁膜物質を利用し、この物質を加熱液化し、その中に芯物質粒子を分散し、それを微細な粒子にして冷却し壁膜を形成させる方法）
・気中懸濁被覆法（粉体の芯物質粒子を流動床によって気中に懸濁し、気流中に浮遊させながら、壁膜物質のコーティング液を噴霧混合させて、壁膜を形成させる方法）
・スプレードライング法（カプセル化原液を噴霧してこれを熱風と接触させ、揮発分を蒸発乾燥させ壁膜を形成させる方法）
・酸析法（アニオン性基を含有する有機高分子化合物類のアニオン性基の少なくとも一部を塩基性化合物で中和することで水に対する溶解性を付与し色材と共に水性媒体中で混練した後、酸性化合物で中性または酸性にし有機化合物類を析出させ色材に固着せしめた後に中和し分散させる方法）
・転相乳化法（水に対して分散能を有するアニオン性有機高分子類と色材とを含有する混合体を有機溶媒相とし、前記有機溶媒相に水を投入するかもしくは、水に前記有機溶媒相を投入する方法）
【０１２０】
マイクロカプセルの壁膜物質を構成する材料に使用される有機高分子類（樹脂）としては、例えば、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリウレア、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、多糖類、ゼラチン、アラビアゴム、デキストラン、カゼイン、タンパク質、天然ゴム、カルボキシポリメチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリスチレン、（メタ）アクリル酸の重合体または共重合体、（メタ）アクリル酸エステルの重合体または共重合体、（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アルギン酸ソーダ、脂肪酸、パラフィン、ミツロウ、水ロウ、硬化牛脂、カルナバロウ、アルブミンなどが挙げられる。
【０１２１】
これらの中では、カルボン酸基またはスルホン酸基などのアニオン性基を有する有機高分子類を使用することが可能である。また、ノニオン性有機高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレートまたはそれらの（共）重合体、２−オキサゾリンのカチオン開環重合体などが挙げられる。特に、ポリビニルアルコールの完全鹸化物は、水溶性が低く、熱水には解け易いが冷水には解けにくいという性質を有しており、特に好ましい。
【０１２２】
また、マイクロカプセルの壁膜物質を構成する有機高分子類の量は、有機顔料またはカーボンブラックなどの水不溶性の色材に対して１重量％以上２０重量％以下である。有機高分子類の量を上記の範囲にすることによって、カプセル中の有機高分子類の含有率が比較的低くすることが可能となり、したがって、有機高分子類が顔料表面を被覆することに起因する顔料の発色性の低下を抑制することができる。有機高分子類の量が１重量％未満ではカプセル化の効果を発揮しづらくなり、逆に２０重量％を越えると、顔料の発色性の低下が著しくなる。さらに他の特性などをも考慮すると、有機高分子類の量は、水不溶性の色材に対し５〜１０重量％の範囲がより好ましい。
【０１２３】
すなわち、色材の一部が実質的に被覆されずに露出しているため、発色性の低下を抑制することが可能となり、また逆に、色材の一部が露出せずに実質的に被覆されているため、顔料が被覆されている効果を同時に発揮することが可能となるのである。さらに、本実施形態に用いられる有機高分子類の数平均分子量としては、マイクロカプセルの製造面などを考慮すると、２０００以上であることが好ましい。なお、ここで「実質的に露出」とは、例えば、ピンホール、亀裂などの欠陥などに伴う一部の露出ではなく、意図的に露出している状態を意味するものである。
【０１２４】
さらに、本実施形態において、色材として自己分散性の顔料である有機顔料を用いたり、または、自己分散性のカーボンブラックを用いれば、マイクロカプセル中の有機高分子類の含有率が比較的低い場合であっても、顔料の分散性が向上する。このようにすることにより、十分なインクの保存安定性を確保することが可能となるのでより好ましい。
【０１２５】
なお、マイクロカプセル化の方法に応じて、その方法に適した有機高分子類を選択することが好ましい。例えば、界面重合法による場合は、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂などが適している。例えば、ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法による場合は、（メタ）アクリル酸エステルの重合体または共重合体、（メタ）アクリル酸−（メタ）アクリル酸エステル共重合体、スチレン−（メタ）アクリル酸共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミドなどが適している。また、液中硬化法による場合は、アルギン酸ソーダ、ポリビニルアルコール、ゼラチン、アルブミン、エポキシ樹脂などが適している。コアセルベーション法による場合は、ゼラチン、セルロース類、カゼインなどが適している。また、微細で、且つ均一なマイクロカプセル化顔料を得るためには、勿論前述した方法以外にも従来公知のカプセル化法すべてを利用することが可能である。
【０１２６】
マイクロカプセル化の方法として転相法または酸析法を選択する場合、マイクロカプセルの壁膜物質を構成する有機高分子類としては、アニオン性有機高分子類を使用する。
転相法は、水に対して自己分散能または溶解能を有するアニオン性有機高分子類と、自己分散性有機顔料または自己分散型カーボンブラックなどの色材との複合物または複合体、あるいは自己分散性有機顔料または自己分散型カーボンブラックなどの色材、硬化剤およびアニオン性有機高分子類との混合体を有機溶媒相とし、該有機溶媒相に水を投入するか、あるいは水中に該有機溶媒相を投入して、自己分散（転相乳化）化しながらマイクロカプセル化する方法である。
【０１２７】
なお、上記の転相法において、有機溶媒相中に、記録液用のビヒクルや添加剤を混入させて製造しても何等問題はない。特に、直接記録液用の分散液を製造できることなどを考慮すると、記録液の液媒体を混入させる方がより好ましい。
【０１２８】
一方、酸析法は、アニオン性基含有有機高分子類のアニオン性基の一部または全部を塩基性化合物で中和し、自己分散性有機顔料または自己分散型カーボンブラックなどの色材と、水性媒体中で混練する工程および酸性化合物でｐＨを中性または酸性にしてアニオン性基含有有機高分子類を析出させて、顔料に固着する工程とからなる製法によって得られる含水ケーキを、塩基性化合物を用いてアニオン性基の一部または全部を中和することによりマイクロカプセル化する方法である。このようにすることによって、微細で顔料を多く含むアニオン性マイクロカプセル化顔料を含有する水性分散液を製造することができる。
【０１２９】
また、上述したような、マイクロカプセル化の際に用いられる溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルキルアルコール類；ベンゾール、トルオール、キシロールなどの芳香族炭化水素類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類；クロロホルム、二塩化エチレンなどの塩素化炭化水素類；アセトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類；テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類；メチルセロソルブ、ブチルセロソルブなどのセロソルブ類などが挙げられる。
【０１３０】
そして、上記の方法により調製したマイクロカプセルを、遠心分離または濾過などによりこれらの溶剤中から一度分離して、これを水および必要な溶剤とともに撹拌、再分散を行うことによって、本実施形態に適用可能な記録液を得ることができる。なお、前述したような方法で得られるマイクロカプセル化顔料の平均粒子径は、５０〜１８０ｎｍであることが好ましい。
【０１３１】
以上、このように樹脂を被覆することによって、顔料が印刷物にしっかりと付着する。したがって、印刷物の擦過性を向上させることが可能となる。
【０１３２】
＜染料＞
次に、本実施形態に用いられる染料について説明する。
本実施形態の記録液に用いられる染料としては、カラーインデックスにおいて酸性染料、直接性染料、塩基性染料、反応性染料、食用染料に分類される染料で、耐水、耐光性が優れたものが用いられる。これらの染料は複数種類を混合して用いてもよいし、あるいは必要に応じて顔料等の他の色材と混合して用いてもよい。
【０１３３】
以下に、本実施形態の染料に用いられる着色剤を例示する。これらの着色剤は、本実施形態の効果が阻害されない範囲で添加され、例えば、以下のものが使用できる。
【０１３４】
（ａ）酸性染料及び食用染料として
Ｃ．Ｉ．アシッド・イエロー  １７，２３，４２，４４，７９，１４２
Ｃ．Ｉ．アシッド・レッド  １，８，１３，１４，１８，２６，２７，３５，３７，４２，５２，８２，８７，８９，９２，９７，１０６，１１１，１１４，１１５，１３４，１８６，２４９，２５４，２８９
Ｃ．Ｉ．アシッド・ブルー  ９，２９，４５，９２，２４９
Ｃ．Ｉ．アシッド・ブラック  １，２，７，２４，２６，９４
Ｃ．Ｉ．フード・イエロー  ３，４
Ｃ．Ｉ．フード・レッド  ７，９，１４
Ｃ．Ｉ．フード・ブラック  １，２
【０１３５】
（ｂ）直接染料として
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・イエロー  １，１２，２４，２６，３３，４４，５０，８６，１２０，１３２，１４２，１４４
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・レッド  １，４，９，１３，１７，２０，２８，３１，３９，８０，８１，８３，８９，２２５，２２７
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・オレンジ  ２６，２９，６２，１０２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブルー  １，２，６，１５，２２，２５，７１，７６，７９，８６，８７，９０，９８，１６３，１６５，１９９，２０２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブラック  １９，２２，３２，３８，５１，５６，７１，７４，７５，７７，１５４，１６８，１７１
【０１３６】
（ｃ）塩基性染料として
Ｃ．Ｉ．ベーシック・イエロー  １，２，１１，１３，１４，１５，１９，２１，２３，２４，２５，２８，２９，３２，３６，４０，４１，４５，４９，５１，５３，６３，６４，６５，６７，７０，７３，７７，８７，９１
Ｃ．Ｉ．ベーシック・レッド  ２，１２，１３，１４，１５，１８，２２，２３，２４，２７，２９，３５，３６，３８，３９，４６，４９，５１，５２，５４，５９，６８，６９，７０，７３，７８，８２，１０２，１０４，１０９，１１２
Ｃ．Ｉ．ベーシック・ブルー  １，３，５，７，９，２１，２２，２６，３５，４１，４５，４７，５４，６２，６５，６６，６７，６９，７５，７７，７８，８９，９２，９３，１０５，１１７，１２０，１２２，１２４，１２９，１３７，１４１，１４７，１５５
Ｃ．Ｉ．ベーシック・ブラック  ２，８
【０１３７】
（ｄ）反応性染料として
Ｃ．Ｉ．リアクティブ・ブラック  ３，４，７，１１，１２，１７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ・イエロー  １，５，１１，１３，１４，２０，２１，２２，２５，４０，４７，５１，５５，６５，６７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ・レッド  １，１４，１７，２５，２６，３２，３７，４４，４６，５５，６０，６６，７４，７９，９６，９７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ・ブルー  １，２，７，１４，１５，２３，３２，３５，３８，４１，６３，８０，９５
【０１３８】
＜染料・顔料共通の添加剤、物性＞
本実施形態に用いられる記録液には、色材の他に、水溶性有機媒体を使用することが好ましい。これは、記録液を所望の物性にしたり、記録ヘッドのノズルが乾燥により詰まることを防止したりするためである。
【０１３９】
この水溶性有機溶媒には、湿潤剤、浸透剤が含まれる。湿潤剤は、乾燥による記録ヘッドのノズルの詰まりを防止することを目的に添加される。湿潤剤の具体例としては、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、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−へキサンジオール、グリセリン、１，２，６−へキサントリオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、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、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、トリ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、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−テル額；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、２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム等の含窒素複素環化合物；ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類；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、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノ−ル等の含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等である。これらの溶媒は、水とともに単独もしくは複数混合して用いられる。
【０１４０】
また、浸透剤は、記録液と被記録材との濡れ性を向上させて、浸透速度を調整する目的で添加される。浸透剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル系界面活性剤、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル系界面活性剤などが挙げられる。これらは、記録液の表面張力を低下させることができるので、濡れ性を向上させ、浸透速度を高めることができる。
【０１４１】
また、これらの化合物以外では、例えば、ジ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フェニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピ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クロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキル及びアリールエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロック共重合体等のノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、エタノール、２−プロパノール等の低級アルコール類を用いることができるが、特に、ジエチレングリコールモノブチルエーテルが好ましい。
【０１４２】
また、本実施形態に用いられる記録液には、防腐・防黴剤や、防錆剤、酸化防止剤などを適宜含有することが可能である。
【０１４３】
例えば、防腐・防黴剤を含有することによって、菌などの繁殖を抑えることが可能となり、保存安全性や画質安定性を向上させることができる。使用する防腐・防黴剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール、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、イソチアゾリン系化合物、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挙げられる。
【０１４４】
また、防錆剤を含有することによって、液滴吐出ヘッドなど接液する金属面に被膜を形成して、腐食を防止することが可能となる。使用する防錆剤としては、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挙げられる。
【０１４５】
また、酸化防止剤を含有することによって、腐食の原因となるラジカル種が生じた場合であっても、酸化防止剤がラジカル種を消滅させるので、腐食を防止することが可能となる。使用される酸化防止剤としては、例えば、フェノール系化合物類、アミン系化合物類が代表的であるが、フェノール系化合物類としては、ハイドロキノン、ガレート等の化合物、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、ステアリル−β−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，２'−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２'−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４'−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、１，１，３−トリス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ブタン、１，３，５−トリメチル−２，４，６−トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−４−ヒドロキシベンジル）ベンゼン、トリス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）イソシアヌレート、テトラキス［メチレン−３（３'，５'−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン等のヒンダードフェノール系化合物が例示され、アミン系化合物類としては、Ｎ，Ｎ'−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、フェニル−β−ナフチルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ'−β−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ'−ジフェニルエチレンジアミン、フェノチアジン、Ｎ，Ｎ'−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、４，４'−テトラメチル−ジアミノジフェニルメタン等が例示される。また、アミン系化合物類としては、硫黄系化合物類、リン系化合物類が代表的であるが、硫黄系化合物としては、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジステアリルβ，β'−チオジブチレート、２−メルカプトベンゾイミダゾール、ジラウリルサルファイド等が例示され、リン系化合物類としては、トリフェニルフォスファイト、トリオクタデシルフォスファイト、トリデシルフォスファイト、トリラウリルトリチオフォスファイト、ジフェニルイソデシルフォスファイト、トリノニルフェニルフォスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールフォスファイト等が例示される。
【０１４６】
またさらに、本実施形態に用いられる記録液には、ｐＨ調整剤を含有することも可能である。使用されるｐＨ調整剤としては、例えば、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、ジエタノールアミン、トリエタノ−ルアミン等のアミン類、硼酸、塩酸、硝酸、硫酸、酢酸等が挙げられる。
【０１４７】
また、本実施形態の画像形成装置は、ノズルが配列されている方向の解像度がノズル配置ピッチと同じ解像度であり、ノズルが配列されている方向と直交する方向の解像度がノズル配置ピッチよりも高解像度である画像を、１パスで形成する印刷モードを備えている。
【０１４８】
なお、本実施形態における１パスとは、前述したように、シリアル型プリンタの場合は、インクジェットのヘッドが一度スキャンされるノンインターレスの印字方法であり、例えば、ヘッドが不動であるライン型のプリンタの場合は、一度の紙送りということである。
【０１４９】
一般的に、シリアル型プリンタでは、主走査の解像度はキャリッジ速度と印字周期で決まり、ヘッドが不動であるライン型プリンタでは、紙搬送速度と印字周期で決まる。シリアル型ではキャリッジ速度を、ライン型では紙搬送速度を半減させることにより、解像度を高くすることができる。また、印刷速度を同一の速度に保つ場合、駆動周波数は倍にしなければならないが、ベタ画像を形成できる吐出滴は小さくすることができる。
【０１５０】
例えば、３００ｄｐｉ×３００ｄｐｉの画像を形成する場合、印字駆動周波数は１２ｋＨｚ、滴体積（Ｍｊ）は３５ｐｌ以上の吐出が可能となる。また、６００ｄｐｉ×３００ｄｐｉ画像を形成する場合、Ｍｊは２０ｐｌ以上が必要となる。本実施形態では、前述したように、固有周期の短縮化と液室構造の最適化とにより印字速度を同一に保って、すなわち、２４ｋＨｚの駆動周波数で２０ｐｌ以上の吐出が可能となった。画像上の１方向だけでも解像度が上がると、画像処理自由度が広がるので、表現できる濃度範囲が広がったり文字品位が向上されるなど、高速化と高画質化を両立できるのである。
【０１５１】
以上、本実施形態の液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置によれば、液滴吐出ヘッドの加圧液室１０６の液体の圧力変動の周期を固有振動周期：Ｔｃとするとき、Ｔｃが５μｓ未満であり、かつ、加圧液室１０６の長さを１０００〜１５００μｍとする。これにより、高周波での駆動及び排除体積の確保が可能となるので、画像の印刷・出力の高速化、高画質化を両立させることができる。
【０１５２】
また、流体抵抗部（Ｒｆ）を複数の流路からなる構成とすることで、流体抵抗部の流体リアクタンスを低減できる。したがって、記録液のリフィル周期を短くすることが可能となり、高周波駆動時の特性変動を低減することができる。さらに、この流路の幅を２０μｍ以上とすることで、接合時の接着剤のはみ出しによる抵抗値の増大、強いてはインク詰まりを防止することが可能となる。
【０１５３】
また、流体抵抗部のインク（記録液）の粘度が８ｍＰａ・ｓのとき、流体抵抗値を１．５×１０13（Ｐａ・ｓ／ｍ）以上とした。これにより、高周波での駆動時における特性変動を低減することが可能となる。
【０１５４】
また、本実施形態の液滴吐出ヘッドの駆動手段を、振動板１０２と法線方向の変位が、電極面に垂直（厚み方向）に伸縮させる、ｄ３３方向の圧電素子としている。圧電素子におけるｄ３１変位方向（長さ方向への伸縮）と比較しても、ｄ３３変位方向はコンプライアンスが小さく高剛性であり、高速な駆動を可能としている。このため、インク滴を高速に、かつ、高精度に噴射させることが可能となる。
【０１５５】
また、本実施形態の加圧液室１０６は、弾性率１００ＧＰａ以上の高剛性な材料で形成しているので、加圧液室１０６の圧力低下を防ぎ、固有振動周期（Ｔｃ）の短縮化を可能としている。ヤング率（弾性率）が１００Ｇｐａに満たないような樹脂材料やそれに添加剤を付加した材料などで加圧液室が形成された場合、隔壁の剛性不足によって、駆動時の加圧液室に持ち上がる（振動板が変位する）方向の力がかかって隔壁が撓んでしまう。これにより、加圧液室の圧力低下が発生しやすくなり、また、固有振動周期（Ｔｃ）の短縮の妨げとなってしまう。
【０１５６】
また、本実施形態の加圧液室１０６を単結晶シリコンで形成することにより、エッチングによる高精度な寸法の確保が可能な上、高剛性な液室を形成することができる。したがって、噴射特性の安定化の向上や固有振動周期（Ｔｃ）の短縮化が可能となる。
【０１５７】
また、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、加圧液室の高さが１００μｍ未満であるので、前述した、加圧液室１０６の弾性率を１００ＧＰａ以上とする効果と同様に、隔壁の剛性不足によって駆動時の加圧液室に持ち上がる（振動板が変位する）方向の力がかかって隔壁が撓んでしまうことを抑制し、液滴の吐出安定性を確保することが可能となる。
【０１５８】
さらに、本実施形態の液滴吐出ヘッドは、ノズルの開口径が２０μｍ〜２５μｍであるので、２ｐｌ以下の小滴を吐出することができる。また、滴速度が速くなり過ぎないので、多パルス駆動による大滴形成時に空中でインク滴をマージすることが可能となり、印刷画像を高画質化して形成することができる。
【０１５９】
また、前述した本実施形態の液滴吐出ヘッドを、インクカートリッジと一体化することによって、印刷の高速化・高画質化を両立させたインクカートリッジを提供することができる。さらには、このインクカートリッジや前述の液滴吐出ヘッドを画像形成装置に適用することによっても同様に、印刷の高速化・高画質化を両立させることが可能である。
【０１６０】
また、これら本実施形態の液滴吐出ヘッド、インクカートリッジ及び画像形成装置に用いられる記録液として、記録液が色材として顔料を含み、かつ、２３℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ以上であるインクを用いている。これにより、画像を印刷する被記録材に対して、滲みが少なく、高品位の画像を形成することが可能となる。
【０１６１】
さらに、本実施形態の画像形成装置は、ノズルが配列されている方向の解像度がノズル配置ピッチと同じ解像度であり、ノズルが配列されている方向と直交する方向の解像度がノズル配置ピッチよりも高解像度である画像を、１パスで形成する印刷モードを備えている。出力される画像上、１方向だけでも解像度が上がると、画像処理畏友度が広がることになる。すなわち、表現できる濃度範囲が広がったり文字品位が向上したりするので、印刷の高速化のみならず高画質化を満足することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本実施形態の液滴吐出ヘッドの液室長手方向の断面を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態の液滴吐出ヘッドの液室幅手方向（ノズルピッチ方向）の断面を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態の液滴吐出ヘッドの流体抵抗部（Ｒｆ）を示す図である。
【図４】本実施形態の流体抵抗部における吐出滴の周波数特性を示すグラフ図である。
【図５】本実施形態の記録液の粘度を８ｍＰａ・ｓとしたとき、流体抵抗値を９．６×１０12〜２．４６×１０13（Ｐａ・ｓ／ｍ）に設定した場合の吐出滴の周波数特性を示すグラフ図である。
【図６】本実施形態の画像形成装置を側面から見た場合を示す図である。
【図７】本実施形態の画像形成装置を上面から見た図である。
【図８】本実施形態の画像形成装置の制御部を模式的に示す構成図である。
【図９】本実施形態のヘッド駆動制御部２０７及びヘッドドライバ２０８の制御を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
【０１６３】
１０１    流路板
１０２    振動板
１０３    ノズル板
１０４    ノズル
１０５    ノズル連通路
１０６    加圧液室１０６
１０７    共通液室
１０８    インク供給口
１１ａ    ノズル面
１２    ＦＰＣケーブル
１２１    圧電素子
１２２    ベース基板
１２３    支柱部
１３０    フレーム部材
１３１    貫通部
１３２    インク供給穴
１５１    圧電材料
１５２    内部電極
１５３    個別電極
１５４    共通電極
【図１】
2007144886.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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