JP2002003767A

JP2002003767A - インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジ、記録ユニット、インクセット及び画像記録装置

Info

Publication number: JP2002003767A
Application number: JP2000190330A
Authority: JP
Inventors: Tomonari Watanabe; 智成渡邉; Shinya Mishina; 伸也三品; Koichi Osumi; 孝一大角; Yoshihisa Takizawa; 吉久滝沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】色材として顔料、特には自己分散型のカーボン
ブラックを含み、且つインクジェット記録特性に優れた
インクを提供する。【解決手段】 DBP吸油量が70cc/100g以下の顔料、特に
はDBP吸油量が70cc/100g以下のカーボンブラックの表面
に、少なくとも1つの親水性基が直接若しくは他の原子
団を介して結合している自己分散型カーボンブラックを
0.5%以上、及びDBP吸油量が90cc/100g以上の顔料、特に
はDBP吸油量が100cc/100g以上のカーボンブラックの表
面に、少なくとも1つの親水性基が直接若しくは他の原
子団を介して結合している自己分散型カーボンブラック
を2.0%以上と、これら顔料の分散用媒体としての水性媒
体とを用い、インク中の１価のカチオンイオンの総量を
0.05〜1モル／ｌとして水性インクを調製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク、インクジ
ェット記録方法、インクカートリッジ、記録ユニット、
インクセット及び画像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】印刷インキの黒色着色剤として印字物の
濃度が高く、堅牢性等に優れたカーボンブラックを用い
た筆記具（万年筆、サインペン、水性ボールペン等）用
インク及びインクジェット用インクについて、これまで
に実に様々な組成のものが報告されている。このような
状況の中で、最近では、オフィスで一般に使用されてい
るコピー用紙、レポート用紙、ノート、便箋、ボンド紙
及び連続伝票用紙等の普通紙に対しても良好な記録を行
うことが出来る様に、カーボンブラック自体の組成や物
性、それを含むインクの組成及び物性等について詳細な
研究開発が為されている。

【０００３】例えば、特開平３−２１０３７３号公報に
は、酸性カーボンブラックとアルカリ可溶性の重合体を
用いたインクが記載されている。又、特開平３−１３４
０７３号公報には、保存安定性、バブルジェット（登録
商標）記録装置における吐出性に優れた分散体が得られ
易いインクジェット用インクが記載されている。

【０００４】また、特開平８−３４９８号公報は、カー
ボンブラックを分散剤と共に含むインクをインクジェッ
ト用インクとして用いた場合には、吐出が不安定となっ
たり、十分な印字濃度が得られない等といった技術課題
を提示し、それを解決し得るインクとして、分散剤を用
いることなしに溶剤に分散可能な自己分散型のカーボン
ブラックを用いたインクを開示している。国際公開番号
（ＷＯ）９６／１８６９５（特表平１０−５１０８６２
号公報）や米国特許（ＵＳＰ）５７４６８１８号（特開
平１０−９５９４１号公報）も自己分散型のカーボンブ
ラックを含むインクジェット用インクを開示し、これら
にはそれによって高品質な画像が得られることを記載が
記載されている。

【０００５】文字や画像等の印刷に多用される黒インク
には、高い光学濃度（ＯＤ）、エッジのシャープネス
さ、ベタ画像における均一感等の特性が求められてお
り、これらの特性をすべて満たすためには、適切な色
材、溶剤、添加剤等の選択やこれらの適切な組合せが必
要となる。

【０００６】この様にインクジェット用の黒色インクに
対しては、近年のインクジェット記録画像の超高画質化
に伴って要求される特性も極めて高度化しつつある。し
かし、前記した自己分散型カーボンブラックを色材とし
て含む顔料インクに関しては、高いＯＤ、シャープなエ
ッジ、均一感を達成するための技術的知見が十分に蓄積
されているとはいない場合もあり、これらの顔料インク
のインクジェット記録用インクとしての挙動には明確で
ない部分があるのが現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上述した
ような顔料インクに関する技術的背景に鑑み、顔料、特
に自己分散型カーボンブラックを用いたインクについて
検討を重ねた結果、色材として使用する顔料の吸油量を
所定の範囲内とした場合や、これにインクに含まれる１
価のカチオンイオンの量を所定の範囲内への制御を併用
したときに、目的とする高いODと均一感のある画像が得
られることを見出し本発明を為すに至った。

【０００８】そこで、本発明の目的は、色材として顔
料、例えば自己分散型のカーボンブラックを含み、且つ
インクジェット記録特性に優れたインクを提供すること
にある。

【０００９】また、本発明は、高品質な印刷物を安定し
て得ることのできるインクジェット記録方法、画像記録
装置及びそれに用いられるインクカートリッジ、記録ユ
ニットを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するこ
とのできる本発明にかかるインクは、ジブチルフタレー
ト（DBP）吸油量が70cc／100g以下の顔料を0.5質量％以
上と、ジブチルフタレート（DBP）吸油量が90cc／100g
以上の顔料を0.5質量％以上と、これら顔料の分散用媒
体とを含むことを特徴とするものである。この顔料とし
ては、その表面に少なくとも１つの親水性基が直接若し
くは他の原子団を介して結合している自己分散型顔料が
好ましい。更に、かかる顔料としてはカーボンブラック
が好適に利用できる。

【００１１】更に、これらのインクにおける１価のカチ
オンイオンの総量は0.05〜1モル（mol）／ｌの範囲であ
るのが好ましい。ことを特徴とする。

【００１２】また、上記の目的を達成することのできる
本発明の画像記録方法は、インクにエネルギ−を与え
て、インクを記録ヘッドから吐出させ、記録媒体に付着
させる工程を有する画像記録方法において、該インクが
上記の構成のいずれかを有するインクであることを特徴
とするものである。

【００１３】また、本発明にかかる記録ユニットは、イ
ンクを収容したインク収容部、該インクをインク滴とし
て吐出させるためのヘッド部を備えた記録ユニットにお
いて、該インクが上記の構成のいずれかを有するインク
であることを特徴とするものである。

【００１４】更に、本発明にかかるインクカートリッジ
は、インクを収容したインク収容部を備えたインクカ−
トリッジにおいて、該インクが上記の構成のいずれかを
有するインクであることを特徴とするものである。

【００１５】一方、本発明にかかるインクジェット記録
装置は、インクを収容したインク収容部と、該インクを
熱エネルギ−の作用によりインク滴として吐出させるた
めのヘッド部とを有する記録ユニットを備えたインクジ
ェット記録装置において、該インクが上記の構成のいず
れかを有するインクであることを特徴とするものであ
る。

【００１６】更に、本発明にかかるインクジェット記録
装置は、インクを収容したタンク収容部を備えたインク
カ−トリッジと、インクを熱エネルギ−の作用によりイ
ンク滴として吐出させるための記録ヘッドを備えたイン
クジェット記録装置において、該インクが上記の構成の
いずれかを有するインクであることを特徴とするもので
ある。

【００１７】更に、本発明にかかるインクセットは、シ
アン用、マゼンタ用、イエロー用、レッド用、グリーン
用及びブルー用の各色材から選ばれる少なくとも１つの
色材を含むインクと、上記の構成のいずれかを有するイ
ンクと、を組合わせたことを特徴とするものである。

【００１８】本発明によれば、目的とする高いODと均一
感のある画像が得られ、インクジェット記録特性に優れ
たインクを提供することができる。また、本発明によれ
ば、高品質な印刷物を安定して得ることのできるインク
ジェット記録方法、画像記録装置及びそれに用いられる
インクカートリッジ、記録ユニットを提供することがで
きる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００２０】本発明にかかるインクの一実施態様は、DB
P吸油量が所定の値を示す顔料を含むものである。この
顔料としては、カーボンブラックを好適なものとして利
用できる。また、顔料は、その表面に、少なくとも1つ
の親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合して
いる自己分散型であるのが好ましい。この顔料として
は、DBP吸油量が70cc／100g（cc＝cm³）以下のものが少
なくとも0.5質量％、DBP吸油量が90cc／100g以上のもの
が少なくとも2.0質量％含まれる。

【００２１】DBP吸油量が70cc／100g（cc＝cm³）以下の
もの（Ｐ1）と、DBP吸油量が90cc／100g以上のもの（Ｐ
２）との割合（Ｐ１／Ｐ２）は、１以下（質量基準）の
範囲とするのが好ましい。

【００２２】インクの顔料を分散させる分散用の媒体
は、顔料の種類に応じて選択することができる。インク
を水性とする場合は、水性媒体が用いられ、そのような
場合においては、インクには１価のカチオンイオンが含
有され、その総量は例えば0.05〜1モル／ｌとされるの
が好ましい。

【００２３】以下、この水性インクの構成材料について
夫々説明する。（顔料）顔料としては、上記の吸油量に関する特性を有
し、インク中に安定して分散可能であり、インク中に含
有させた際に所望とする記録特性を発揮できるものであ
ればよい。例えば、このような顔料としては、カーボン
ブラック（ＣＢ）を好適に用いることができる。更に、
カーボンブラックとしては、少なくとも一つの親水性基
がカーボンブラック表面に直接、若しくは他の原子団を
介して結合している自己分散型のカーボンブラックが好
ましい。このように親水性基をカーボンブラック表面に
導入した結果、従来のインクのように、カーボンブラッ
クを分散させるための分散剤が不要となる。自己分散型
カーボンブラックとしては、イオン性を有するものが更
に好ましい。（カチオン性ＣＢ）カチオン性に帯電したカ−ボンブラ
ックとしては、カーボンブラックの表面に例えば下記に
示す第4級アンモニウム基から選ばれる少なくとも１つ
を結合させたものが挙げられる。

【００２４】

【化１】

【００２５】−SO₂NH₂及び−SO₂NHCOR （Ｒは炭素原子数１〜１２のアルキル基、置換もしくは
未置換のフェニル基、又は置換もしくは未置換のナフチ
ル基を表わす。）なお、上記のフェニレン基及びナフチレン基の置換基と
しては例えば炭素数１〜６の直鎖状または分岐鎖状のア
ルキル基が挙げられる。

【００２６】上記したような親水性基が結合されてカチ
オン性に帯電している自己分散型カーボンブラックを製
造する方法としては、例えば、下記に示す構造：

【００２７】

【化２】

【００２８】のＮ−エチルピリジル基を結合させる方法
を例にとって説明すると、カーボンブラックを3-アミノ
-N-エチルピリジウムブロマイドで処理する方法が挙げ
られる。この様にカーボンブラック表面への親水性基の
導入によってカチオン性に帯電させたカーボンブラック
は、イオンの反発によって優れた水分散性を有する為、
水性インク中に含有させた場合にも分散剤等を添加しな
くても安定した分散状態を維持する。（アニオン性カーボンブラック）カーボンブラック表面
への親水性基の導入によってアニオン性に帯電させたカ
ーボンブラックを得ることができ、この場合も、イオン
の反発によって優れた水分散性を有する為、水性インク
中に含有させた場合にも分散剤等を添加しなくても安定
した分散状態を維持することができる。

【００２９】このアニオン性に帯電したカーボンブラッ
クとしては、カーボンブラックの表面に例えば以下に示
した様な親水性基を結合させたものが挙げられる。 −COO(M)、−SO₃(M)、−PO₃H(M)、−PO₃(M)₂ 上記式中、Ｍは水素原子、アルカリ金属、アンモニウム
又は有機アンモニウムを表わす。これらの中で特に−CO
O(M)や−SO₃(M)をカーボンブラック表面に結合してアニ
オン性に帯電せしめたカーボンブラックはインク中の分
散性が良好なため本実施態様に特に好適に用い得るもの
である。ところで上記親水性基中「Ｍ」として表したも
ののうち、アルカリ金属の具体例としては例えばＬｉ、
Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓ等が挙げられ、また、有機アン
モニウムの具体例としては例えばメチルアンモニウム、
ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、エチ
ルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルア
ンモニウム、メタノールアンモニウム、ジメタノールア
ンモニウム、トリメタノールアンモニウム等が挙げられ
る。そしてＭをアンモニウム或いは有機アンモニウムと
した自己分散型カーボンブラックを含む本実施態様のイ
ンクは、記録画像の耐水性をより向上させることがで
き、この点において特に好適に用いることのできるもの
である。これは当該インクが記録媒体上に付与される
と、アンモニウムが分解し、アンモニアが蒸発する影響
によるものと考えられる。ここでMをアンモニウムとし
た自己分散型カーボンブラックは、例えばＭがアルカリ
金属である自己分散型カーボンブラックをイオン交換法
を用いてＭをアンモニウムに置換する方法や酸を加えて
Ｈ型とした後に水酸化アンモニウムを添加してＭをアン
モニウムにする方法等が挙げられる。

【００３０】アニオン性に帯電している自己分散型カー
ボンブラックの製造方法としては、例えばカーボンブラ
ックを次亜塩素酸ソーダで酸化処理する方法が挙げら
れ、この方法によってカーボンブラック表面に−COONa
基を化学結合させることができる。

【００３１】ところで上記した様な種々の親水性基は、
カーボンブラックの表面に直接結合させてもよい。或い
は他の原子団をカーボンブラック表面と該親水性基との
間に介在させ、該親水性基をカーボンブラック表面に間
接的に結合させても良い。ここで他の原子団の具体例と
しては例えば炭素原子数１〜１２の直鎖状若しくは分岐
鎖状のアルキレン基、置換もしくは未置換のフェニレン
基、置換もしくは未置換のナフチレン基が挙げられる。

【００３２】上記の原子団におけるフェニレン基及びナ
フチレン基の置換基としては例えば炭素数１〜６の直鎖
状または分岐鎖状のアルキル基が挙げられる。また、他
の原子団と親水性基の組合わせの具体例としては、例え
ば−(C₂H₄)−COOM、−Ph−SO₃M、−Ph−COOM等(但し、P
hはフェニル基を表す)が挙げられる。

【００３３】又、本発明において、インク中に含有させ
る自己分散型カーボンブラックは、１種類に限定される
ものではなく、２種以上を混合して使用して色調を調製
してもよい。又、本発明の顔料インク中の自己分散型カ
ーボンブラックの添加量としては、インク全質量に対し
て、好ましくは0.1〜15質量%、より好ましくは1〜10質
量%の範囲とすることができ、その際所定の吸油量の顔
料が所定量含まれるようにする。この場合においても、
DBP吸油量が70cc／100g（cc＝cm³）以下のもの（Ｐ1）
と、DBP吸油量が90cc／100g以上のもの（Ｐ２）との割
合（Ｐ１／Ｐ２）は、先に記載したのと同様に１以下
（質量基準）の範囲とするのが好ましい。

【００３４】更に、インクには、自己分散型カーボンブ
ラックに加えて染料を使用してインクの色調を調製して
もよい。（１価のカチオンイオン）水性媒体を用いた場合のイン
クには１価のカチオンイオンを含有させることができ、
その総量は、インク全量に対して、0.05〜1mol/l、特に
は0.1〜0.5mol/lの範囲が好ましい。即ち、１価のカチ
オンイオン総量をこの範囲内とした場合、画像のOD、均
一感間の改善が顕著であり、また、インクとしての特
性、例えば保存安定性等にも問題が生じることはない。
上記のような高画像濃度および高品位な画像が得られる
理由として、インク中の１価のカチオンイオンの総量が
上記の所定量含まれることにより、ノズルから吐出され
たインクが紙面に付着後、速やかに固液分離が起こるた
めであると考えられる。この固液分離を起す要因として
は毛管現象、水分蒸発等が考えられるが、本発明者らは
本発明のインクの固液分離を引き起こす最大の要因の一
つは吐出後の水分蒸発であると考えている。もちろん着
弾後の紙上の毛管現象も固液分離を引き起こす要因のひ
とつではあるが、本発明者らは以下の事実に基づき、吐
出後の水分蒸発を本発明にかかるインクの固液分離を引
き起こす最大の要因と考えている。即ち本発明にかかる
インクは、清浄なガラス面上でもインク中の１価のカチ
オンイオンの総量が上記の所定路量以下のインクと比較
して固液分離が早く起こる。この事実は、本発明にかか
るインクは毛管現象が起こらない場合であっても速やか
な固液分離を生ずることを如実に示すものである。従っ
て本発明者らは、本発明にかかるインクの固液分離の最
大の要因の一つが吐出後の水分蒸発であると確信するに
至ったものである。

【００３５】ここで１価のカチオンイオンの総量とは、
インク中に含まれるすべての１価のカチオンイオンの量
を指す。即ち、例えば自己分散型カーボンブラックの表
面官能基のカウンターイオン、ｐＨ調整剤として添加し
たカチオンイオン、塩の形態で添加したカチオンイオン
等のインク中にカチオンイオンとして存在し、且つカチ
オンイオンとして検出することのできるすべてのカチオ
ンイオンの量を意味する。ここでインク中のカチオンイ
オンの定量方法としては、例えばイオンクロマトグラフ
とプラズマ発光分光分析との併用が挙げられる。

【００３６】そして、１価のカチオンイオンの例として
は、例えばアルカリ金属イオン、アンモニウムイオン及
び有機アンモニウムイオン等が挙げられる。より具体的
にはアルカリ金属イオンとしては、例えばリチウムイオ
ン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等が挙げられ
る。有機アンモニウムイオンとしては例えばモノ乃至テ
トラメチルアンモニウムイオン、モノ乃至テトラエチル
アンモニウムイオン、モノ乃至テトラメタノールアンモ
ニウムイオン等が挙げられる。

【００３７】カチオンイオンが0.05〜1mol/l含有されて
いることによる効果は、次のような作用によって得られ
るものと考えられる。例えばあるノズルからインクを吐
出させた後、そのノズルから一定時間インクの吐出が行
われなかった場合に、ノズル部でカーボンブラックとカ
チオンイオンの薄い膜が形成され、それ以上のノズル部
からのインク蒸発を抑え、そのことにより、インクの物
性変化を最小限に抑えることができるものと推定され
る。

【００３８】インク中のカチオンイオン総量の調整に
は、例えば上記したようなカチオンを塩の形態で添加す
る方法が挙げられる。そして塩の形態でカチオンイオン
を添加する場合のカチオンイオン及びそのカウンターに
なるアニオンイオンの組合わせにおいて、カチオンイオ
ンとしてアンモニウムイオン、カリウムイオン、ナトリ
ウムイオン、リチウムイオン等から選ばれる１つ、特に
はアンモニウムイオン、及びアニオンイオンとしてハロ
ゲンイオン（塩素イオン等）、酢酸イオン、安息香酸イ
オン等から選ばれる１つとの塩は、自己分散型カーボン
ブラックとの相性が優れている為か、画像の高OD、均一
感において特に優れたインクを与えるものである。（水性媒体）本発明にかかるインクを水性として調製す
る場合で、上記各実施態様に係るインクに上記したよう
な特性を担持させられる好ましい水性媒体は、水と水溶
性有機溶剤との混合溶媒からなるものを挙げることがで
きる。この水溶性有機溶媒としては、インクの乾燥防止
効果を有するものが特に好ましい。一方、水としては、
種々のイオンを含有する一般の水ではなく、脱イオン水
を使用することが望ましい。（水溶性有機溶剤）本発明で使用する水溶性有機溶剤と
しては、具体的には、例えば、メチルアルコール、エチ
ルアルコール、nープロピルアルコール、イソプロピル
アルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコ
ール、tert−ブチルアルコール等の炭素数1〜4のアルキ
ルアルコール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセ
トアミド等のアミド類；アセトン、ジアセトンアルコー
ル等のケトン、またはケトアルコール類；テトラヒドロ
フラン、ジオキサン等のエーテル類；ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレン
グリコール類；エチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、
1、2、6−ヘキサントリオ−ル、チオジグリコール、ヘ
キシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキ
レン基が2〜6個の炭素原子を含むアルキレングリコール
類；ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ート等の低級アルキルエーテルアセテート；グリセリ
ン；エチレングリコールモノメチル（又はエチル）エー
テル、ジエチレングリコールメチル（又はエチル）エー
テル、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチ
ル）エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテ
ル類；トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン
等の多価アルコール；N−メチル−2−ピロリドン、２−
ピロリドン、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン及
びアセチレンアルコール等が挙げられる。上記のごとき
水溶性有機溶剤は、単独でもあるいは混合物としても使
用することができる。

【００３９】本発明の水性顔料インク中に含有される上
記したような水溶性有機溶剤の含有量は特に限定されな
いが、インク全質量に対して、好ましくは3〜50質量%の
範囲とすることができる。又、インクに含有される水
の含有量は、インク全質量に対して、好ましくは50〜95
質量%の範囲とすることができる。

【００４０】また、インクの表面張力の調整が必要とさ
れる場合には、下記化学式で示されるアセチレンアルコ
ール等の界面活性剤や浸透性溶剤等を適宜所定量添加す
ることが有効である。

【００４１】

【化３】

【００４２】（ｎ＋ｍ＝１０）又、本発明のインクを水性インクとした場合は、上記の
成分のほかに必要に応じて所望の物性値を持つインクと
するために、界面活性剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤等を
添加することができ、さらに、市販の水溶性染料などを
添加することもできる。

【００４３】本発明のインクは、インクジェット記録で
用いられる際に特に効果的である。インクジェット記録
方法としては、インクに力学的エネルギ−を作用させ、
液滴を吐出する記録方法、及びインクに熱エネルギ−を
加えてインクの発砲により液滴を吐出する記録方法があ
り、それらの記録方法に本発明のインクは特に好適であ
る。（インクセット）以上説明した本発明にかかる顔料イン
クをブラック用インクとして調製した場合は、これに、
公知のインクジェット用のシアン用、マゼンタ用、イエ
ロー用、レッド用、グリーン用及びブルー用の各色材か
ら選ばれる少なくとも１つの色材を含むインクとを組み
合わせて、２色以上のインクでの画像形成や各種印字を
行うことができる。その際、記録装置には、用いる色に
対応した個数のインク収容部を設け、各色用の吐出口を
有する記録ヘッドを装着すればよい。（インクジェット
記録装置、インクジェット記録方法）インクジェット記
録装置として、第一に熱エネルギ−を利用した装置の主
要部であるヘッド構成例を図１及び図２に示す。

【００４４】図１は、インク流路に沿ったヘッド13の断
面図であり、図２は図１のA−B線での切断面図である。
ヘッド13はインクを通す流路（ノズル）14を有するガラ
ス、セラミック、シリコン又はプラスチック板等と発熱
素子基板15とを接着して得られたものである。発熱素子
基板15は酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン等
で形成される保護層16、アルミニウム、金、アルミニウ
ム−銅合金等で形成される電極17−1、17−2、HfB₂、Ta
N、TaAl等の高融点材料から形成される発熱抵抗体層1
8、熱酸化シリコン、酸化アルミニウム等で形成される
畜熱層19、シリコン、アルミニウム、窒化アルミニウム
等の放熱性の良い材料で形成される基板20より成り立っ
ている。

【００４５】上記ヘッドの電極17−1及び17−2にパルス
状の電気信号が印加されると、発熱素子基板15のnで示
される領域が急速に発熱し、この表面に接しているイン
クに気泡が発生し、その発生する圧力でメニスカス23が
突出し、インクがヘッドのノズル14を通して吐出し、吐
出オリフィス22よりインク小滴24となり、被記録材25に
向かって飛翔する。図３には図１に示したヘッドを多数
並べたマルチヘッドの外観図を示す。このマルチヘッド
はマルチノズル26を有するガラス板27と、図１に説明し
たものと同じ様な発熱ヘッド28を接着して作られてい
る。

【００４６】図４に、このヘッドを組み込んだインクジ
ェット記録装置の一例を示す。図４において、61はワイ
ピング部材としてのブレ−ドであり、その一端はブレ−
ド保持部材によって保持固定されており、カンチレバ−
の形態をなす。ブレ−ド61は記録ヘッド65による記録領
域に隣接した位置に配置され、又、本例の場合、記録ヘ
ッド65の移動経路中に突出した形態で保持される。62は
記録ヘッド65の突出口面のキャップであり、ブレ−ド61
に隣接するホ−ムポジションに配置され、記録ヘッド65
の移動方向と垂直な方向に移動して、インク吐出口面と
当接し、キャッピングを行う構成を備える。更に、63は
ブレ−ド61に隣接して設けられるインク吸収体であり、
ブレ−ド61と同様、記録ヘッド65の移動経路中に突出し
た形態で保持される。上記ブレ−ド61、キャップ62及び
インク吸収体63によって吐出回復部64が構成され、ブレ
−ド61及びインク吸収体63によって吐出口面に水分、塵
埃等の除去が行われる。65は、吐出エネルギ−発生手段
を有し、吐出口を配した吐出口面に対向する被記録材に
インクを吐出して記録を行う記録ヘッド、66は記録ヘッ
ド65を搭載して記録ヘッド65の移動を行うためのキャリ
ッジである。キャリッジ66はガイド軸67と摺動可能に系
合し、キャリッジ66の一部はモ−タ−68によって駆動さ
れるベルト69と接続（不図示）している。これによりキ
ャリッジ66はガイド軸67に沿った移動が可能となり、記
録ヘッド65による記録領域及びその隣接した領域の移動
が可能となる。51は被記録材を挿入するための紙給部、
52は不図示のモ−タ−により駆動される紙送りロ−ラ−
である。

【００４７】これらの構成により記録ヘッドの65吐出口
面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行に
つれて排紙ロ−ラ−53を配した排紙部へ排紙される。以
上の構成において記録ヘッド65が記録終了してホ−ムポ
ジションへ戻る際、吐出回復部64のキャップ62は記録ヘ
ッド65の移動経路から退避しているが、ブレ−ド61は移
動経路中に突出している。その結果、記録ヘッド65の吐
出口がワイピングされる。尚、キャップ62が記録ヘッド
65の吐出面に当接してキャッピングを行う場合、キャッ
プ62は記録ヘッドの移動経路中に突出するように移動す
る。記録ヘッド65がホ−ムポジションから記録開始位置
へ移動する場合、キャップ62及びブレ−ド61は上記した
ワイピングの時の位置と同一の位置にある。この結果、
この移動においても記録ヘッド65の吐出口面はワイピン
グされる。

【００４８】上述の記録ヘッドのホ−ムポジションへの
移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘ
ッドが記録のために記録領域を移動する間に所定の間隔
で記録領域に隣接したホ−ムポジションへ移動し、この
移動に伴って上記ワイピングが行われる。

【００４９】図５は、記録ヘッドにインク供給部材、例
えば、チュ−ブを介して供給されるインクを収容したイ
ンクカ−トリッジ45の一例を示す図である。ここで40は
供給用インクを収納したインク収容部、例えば、インク
袋であり、その先端にはゴム製の栓42が設けられてい
る。この栓42に針（不図示）を挿入することにより、イ
ンク袋40中のインクをヘッドに供給可能にする。44は廃
インクを受容するインク吸収体である。インク収容部と
してはインクとの接液面がポリオレフィン、特にポリエ
チレンで形成されているものが好ましい。

【００５０】本発明にかかるインクジェット記録装置の
記録ヘッド部とインク収容部の態様としては、上述の様
にヘッドとインクカ−トリッジとが別体となったものに
限らず、図６に示すようなそれらが一体になった記録ユ
ニットにも好適に用いられる。図６において、70は記録
ユニットであり、この中にはインクを収容したインク収
容部、例えば、インク吸収体が収納されており、かかる
インク吸収体中のインクが複数オリフィスを有するヘッ
ド部71からインク滴として吐出される構成になってい
る。インク吸収体の材料としてはポリウレタンを用いる
ことが本発明にとって好ましい。又、インク吸収体を用
いず、インク収容部が内部にバネ等を仕込んだインク袋
であるような構造でもよい。72はカ−トリッジ内部を大
気に連通させるための大気連通口である。この記録ユニ
ット70は図４に示す記録ヘッド65に換えて用いられるこ
とで記録装置を構成できるものであって、キャリッジ66
に対して着脱自在になっている。

【００５１】次に、第二の力学的エネルギーを利用した
インクジェット記録装置の形態として、複数のノズルを
有するノズル形成基板と、ノズルに対向して配置される
圧電材料と導電材料からなる圧力発生素子と、この圧力
発生素子の周囲を満たすインクを備え、印加電圧により
圧力発生素子を変位させ、インクの小液滴をノズルから
吐出させるオンデマンドインクジェット記録ヘッドを挙
げることができる。その記録装置の主要部である記録ヘ
ッドの構成例を図７に示す。

【００５２】ヘッドは、インク室（不図示）に連通した
インク流路80と、所望の体積のインク滴を吐出するため
のオリフィスプレート81と、インクに直接圧力を作用さ
せる振動板82と、この振動板82に接合され、電気信号に
より変位する圧伝素子83と、オリフィスプレート81、振
動板等を指示固定するための基板84とから構成されてい
る。

【００５３】図７において、インク流路80は、感光性樹
脂等で形成され、オリフィスプレート81は、ステンレ
ス、ニッケル等の金属を電鋳やプレス加工による穴あけ
等により吐出口85が形成され、振動板82はステンレス、
ニッケル、チタン等の金属フィルム及び高弾性樹脂フィ
ルム等で形成され、圧電素子83は、チタン酸バリウム、
PZT等の誘電体材料で形成される。

【００５４】以上のような構成の記録ヘッドは、圧電素
子83にパルス状の電圧を与え、ひずみ応力を発生させ、
そのエネルギーが圧電素子83に接合された振動板を変形
させ、インク流路80内のインクを垂直に加圧しインク滴
（不図示）をオリフィスプレートの吐出口85より吐出し
て記録を行うように動作する。

【００５５】この様な記録ヘッドは図4に示したものと
同様な記録装置に組み込んで使用される。記録装置の細
部の動作は先述と同様に行うもので差しつかえない。

【００５６】次に本発明に好適に使用できる記録装置お
よび記録ヘッドの他の具体例を説明する。

【００５７】図８は、本発明に係る吐出時に気泡を大気
と連通する吐出方式の液体吐出ヘッドとしての液体吐出
ヘッドおよびこのヘッドを用いる液体吐出装置としての
インクジェットプリンタの一例の要部を示す概略斜視図
である。図８においては、インクジェットプリンタ
は、ケーシング１００８内に長手方向に沿って設けられ
る記録媒体としての用紙１０２８を図８に示す矢印Ｐで
示す方向に間欠的に搬送する搬送装置１０３０と、搬送
装置１０３０による用紙１０２８の搬送方向Ｐに略直交
する方向Ｓに略平行に往復運動せしめられる記録部１０
１０と、記録部１０１０を往復運動させる駆動手段とし
ての移動駆動部１００６とを含んで構成されている。

【００５８】搬送装置１０３０は、互いに略平行に対向
配置される一対のローラユニット１０２２ａおよび１０
２２ｂと、一対のローラユニット１０２４ａおよび１０
２４ｂと、これらの各ローラユニットを駆動させる駆動
部１０２０とを備えている。これにより、駆動部１０２
０が作動状態とされるとき、用紙１０２８が図８に示す
矢印Ｐ方向にそれぞれのローラユニット１０２２ａおよ
び１０２２ｂと、ローラユニット１０２４ａおよび１０
２４ｂにより狭持されて間欠送りで搬送されることとな
る。

【００５９】移動駆動部１００６は、所定の間隔をもっ
て対向配置される回転軸に配されるプーリ１０２６ａお
よび１０２６ｂに巻きかけられるベルト１０１６と、ロ
ーラユニット１０２２ａおよび１０２２ｂに略平行に配
置され記録部１０１０のキャリッジ部材１０１０ａに連
結されるベルト１０１６を順方向および逆方向に駆動さ
せるモータ１０１８とを含んで構成されている。

【００６０】モータ１０１８が作動状態とされてベルト
１０１６が図８の矢印Ｒ方向に回転したとき、記録部１
０１０のキャリッジ部材１０１０ａは図８の矢印Ｓ方向
に所定の移動量だけ移動される。また、モータ１０１８
が作動状態とされてベルト１０１６が図８の矢印Ｒ方向
とは逆方向に回転したとき、記録部１０１０のキャリッ
ジ部材１０１０ａは図7の矢印Ｓ方向とは反対の方向に
所定の移動量だけ移動されることとなる。さらに、移動
駆動部１００６の一端部には、キャリッジ部材１０１０
ａのホームポジションとなる位置に、記録部１０１０の
吐出回復処理を行うための回復ユニット１０２６が記録
部１０１０のインク吐出口配列に対向して設けられてい
る。

【００６１】記録部１０１０は、インクジェットカート
リッジ（以下、単にカートリッジと記述する場合があ
る）１０１２Ｙ,１０１２Ｍ,１０１２Ｃおよび１０１２
Ｂが各色、例えばイエロー,マゼンタ,シアンおよびブラ
ックごとにそれぞれ、キャリッジ部材１０１０ａに対し
て着脱自在に備えられる。

【００６２】図９は上述のインクジェット記録装置に搭
載可能なインクジェットカートリッジの一例を示す。本
例におけるカートリッジ１０１２は、シリアルタイプの
ものであり、インクジェット記録ヘッド１００と、イン
クなどの液体を収容する液体タンク１００１とで主要部
が構成されている。インクジェット記録ヘッド１００は
液体を吐出するための多数の吐出口832が形成されてお
り、インクなどの液体は、液体タンク１００１から図示
しない液体供給通路を介して液体吐出ヘッド１００の共
通液室（図１０参照）へと導かれるようになっている。
カートリッジ１０１２は、インクジェット記録ヘッド１
００と液体タンク１００１とを一体的に形成し、必要に
応じて液体タンク１００１内に液体を補給できるように
したものであるが、この液体吐出ヘッド１００に対し、
液体タンク１００１を交換可能に連結した構造を採用す
るようにしてもよい。

【００６３】このような構成のインクジェットプリンタ
に搭載され得る上述の液体吐出ヘッドの具体例を以下に
さらに詳しく説明する。

【００６４】図１０は本発明の基本的な形態を示す液体
吐出ヘッドの要部を模式的に示す概略斜視図であり、図
１１〜図１４は図１０に示した液体吐出ヘッドの吐出口
形状を示す正面図である。なお、電気熱変換素子を駆動
するための電気的な配線などは省略している。

【００６５】本例の液体吐出ヘッドにおいては、例えば
図１０に示されるような、ガラス,セラミックス,プラス
チックあるいは金属などからなる基板934が用いられ
る。このような基板の材質は、本発明の本質ではなく、
流路構成部材の一部として機能し、インク吐出エネルギ
ー発生素子、および後述する液流路,吐出口を形成する
材料層の支持体として、機能し得るものであれば、特に
限定されるものではない。そこで、本例では、Ｓi基板
（ウエハ）を用いた場合で説明する。吐出口は、レーザ
ー光による形成方法の他、例えば後述するオリフィスプ
レート（吐出口プレート）935を感光性樹脂として、Ｍ
ＰＡ（Mirror Projection Aliner）などの露光装置によ
り形成することもできる。

【００６６】図１０において934は電気熱変換素子（以
下、ヒータと記述する場合がある）931および共通液室
部としての長溝状の貫通口からなるインク供給口933を
備える基板であり、インク供給口933の長手方向の両側
に熱エネルギ発生手段であるヒータ931がそれぞれ１列
ずつ千鳥状に電気熱変換素子の間隔が、例えば３００dp
iで配列されている。この基板934上にはインク流路を形
成するためのインク流路壁936が設けられている。この
インク流路壁936には、さらに吐出口832を備える吐出口
プレート935が設けられている。

【００６７】ここで、図１０においてはインク流路壁93
6と吐出口プレート935とは、別部材として示されている
が、このインク流路壁936を例えばスピンコートなどの
手法によって基板934上に形成することによりインク流
路壁936と吐出口プレート935とを同一部材として同時に
形成することも可能である。本例では、さらに、吐出口
面（上面）935ａ側は撥水処理が施されている。

【００６８】本例では、図８の矢印Ｓ方向に走査しなが
ら記録を行うシリアルタイプのヘッドを用い、例えば、
１２００dpiで記録を行う。駆動周波数は１０kHzであ
り、一つの吐出口では最短時間間隔１００sごとに吐出
を行うことになる。

【００６９】また、ヘッドの実例寸法の一例としては、
例えば、図１１に示すように、隣接するノズルを流体的
に隔離する隔壁936ａは、幅ｗ＝１４mである。図１４に
示すように、インク流路壁936により形成される発泡室1
337は、Ｎ₁（発泡室の幅寸法）＝３３m,Ｎ₂（発泡室の
長さ寸法）＝３５mである。ヒータ931のサイズは３０m
３０mでヒータ抵抗値は５３Oであり、駆動電圧は１０.
３Ｖである。また、インク流路壁936および隔壁936ａの
高さは１２mで、吐出口プレート厚は１１mのものが使用
できる。

【００７０】吐出口832を含む吐出口プレートに設けら
れた吐出口部940の断面のうち、インクの吐出方向（オ
リフィスプレート935の厚み方向）に交差する方向で切
断してみた断面の形状は概略星形となっており、鈍角の
角を有する６つの起部832ａと、これら起部832ａの間に
交互に配されかつ鋭角の角を有する６つの伏部832ｂと
から概略構成されている。すなわち、吐出口の中心Ｏか
ら局所的に離れた領域としての伏部832ｂをその頂部、
この領域に隣接する吐出口の中心Ｏから局所的に近い領
域としての起部832ａをその基部として、図１０に示す
オリフィスプレートの厚み方向（液体の吐出方向）に６
つの溝1141が形成されている。

【００７１】本例においては、吐出口部940は、例えば
その厚み方向に交差する方向で切断した断面が一辺２７
mの二つの正三角形を６０度回転させた状態で組み合わ
せた形状となっており、図１２に示すＴ₁は８mである。
起部832ａの角度はすべて１２０度であり、伏部832ｂの
角度はすべて６０度である。従って、吐出口の中心Ｏ
と、互いに隣接する溝の中心部（溝の頂部と、この頂部
に隣接する２つの基部とを結んでできる図形の中心（重
心））を結んで形成される多角形の重心Ｇとが一致する
ようになっている。本例の吐出口832の開口面積は４０
０m²であり、溝部の開口面積（溝の頂部と、この頂部に
隣接する２つの基部とを結んでできる図形の面積）は１
つあたり約３３m²となっている。図１３は図１２に示し
た吐出口の部分のインク付着状態を示す模式図である。

【００７２】次に、上述の構成のインクジェット記録ヘ
ッドによる液体の吐出動作について図１５〜図２２を用
いて説明する。

【００７３】図１５〜図２２は、図１０〜図１４に記載
の液体吐出ヘッドの液体吐出動作を説明するための断面
図であり、図１４に示す発泡室1037のＸ−Ｘ断面図であ
る。この断面において吐出口部940のオリフィスプレー
ト厚み方向の端部は、溝1141の頂部1141ａとなってい
る。図１５はヒータ上に膜状の気泡が生成した状態を示
し、図１６は図１５の約１s後、図１７は図１５の約２s
後、図１８は図１５の約３s後、図１９は図１５の約４s
後、図２０は図１５の約５s後、図２１は図１５の約６s
後、図２２は図１５の約７s後の状態をそれぞれ示して
いる。なお、以下の説明において、「落下」または「落
とし込み」,「落ち込み」とは、いわゆる重力方向への
落下という意味ではなく、ヘッドの取り付け方向によら
ず、電気熱変換素子の方向への移動をいう。

【００７４】まず、図１５に示すように、記録信号など
に基づいたヒータ931への通電に伴いヒータ931上の液流
路1338内に気泡１０１が生成されると、約２s間に図１
６および図１７に示すように急激に体積膨張して成長す
る。気泡１０１の最大体積時における高さは吐出口面93
5ａを上回るが、このとき、気泡の圧力は大気圧の数分
の１から１０数分の１にまで減少している。次に、気泡
１０１の生成から約２s後の時点で気泡１０１は上述の
ように最大体積から体積減少に転じるが、これとほぼ同
時にメニスカス１０２の形成も始まる。このメニスカス
１０２も図１８に示すようにヒータ931側への方向に後
退、すなわち落下してゆく。ここで、本例においては、
吐出口部に複数の溝1141を分散させて有していることに
より、メニスカス１０２が後退する際に、溝1141の部分
ではメニスカス後退方向Ｆ_Mとは反対方向Ｆ_Cに毛管力が
作用する。その結果、仮に何らかの原因により気泡１０
１の状態に多少のバラツキが認められたとしても、メニ
スカスの後退時のメニスカスおよび主液滴（以下、液体
またはインクと記述する場合がある）Ｉ_aの形状が、吐
出口中心に対して略対称形状となるように補正される。

【００７５】そして、本例では、このメニスカス１０２
の落下速度が気泡１０１の収縮速度よりも速いために、
図１９に示すように気泡の生成から約４s後の時点で気
泡１０１が吐出口832の下面近傍で大気に連通する。こ
のとき、吐出口832の中心軸近傍の液体（インク）はヒ
ータ931に向かって落ち込んでゆく。これは、大気に連
通する前の気泡１０１の負圧によってヒータ931側に引
き戻された液体（インク）Ｉ_aが、気泡１０１の大気連
通後も慣性でヒータ931面方向の速度を保持しているか
らである。ヒータ931側に向かって落ち込んでいった液
体（インク）は、図２０に示すように気泡１０１の生成
から約５s後の時点でヒータ931の表面に到達し、図２１
に示すようにヒータ931の表面を覆うように拡がってゆ
く。このようにヒータ931の表面を覆うように拡がった
液体はヒータ931の表面に沿った水平方向のベクトルを
有するが、ヒータ931の表面に交差する、例えば垂直方
向のベクトルは消滅し、ヒータ931の表面上に留まろう
とし、それよりも上側の液体、すなわち吐出方向の速度
ベクトルを保つ液体を下方向に引っ張ることになる。そ
の後、ヒータ931の表面に拡がった液体と上側の液体
（主液滴）との間の液体Ｉ_bが細くなってゆき、気泡１
０１の生成から約７s後の時点で図２２に示すようにヒ
ータ１の表面の中央で液体Ｉ_bが切断され、吐出方向の
速度ベクトルを保つ主液滴Ｉ_aとヒータ931の表面上に拡
がった液体Ｉ_cとに分離される。このように分離の位置
は液流路1338内部、より好ましくは吐出口832よりも電
気熱変換素子931側が望ましい。主液滴Ｉ_aは吐出方向に
偏りがなく、吐出ヨレすることなく、吐出口832の中央
部分から吐出され、記録媒体の被記録面の所定位置に着
弾される。また、ヒータ931の表面上に拡がった液体Ｉ_c
は、従来であれば主液滴の後続としてサテライト滴とな
って飛翔するものであるが、ヒータ931の表面上に留ま
り、吐出されない。このようにサテライト滴の吐出を抑
制することができるため、サテライト滴の吐出により発
生し易いスプラッシュを防止することができ、霧状に浮
遊するミストにより記録媒体の被記録面が汚れるのを確
実に防止することができる。なお図１９〜２１におい
て、Iｄは溝部に付着したインク（溝内のインク）を、
またIeは液流路内に残存しているインクを表している。

【００７６】このように、本例の液体吐出ヘッドでは、
気泡が最大体積に成長した後の体積減少段階で液体を吐
出する際に、吐出口の中心に対して分散した複数の溝に
より、吐出時の主液滴の方向を安定化させることができ
る。その結果、吐出方向のヨレのない、着弾精度の高い
液体吐出ヘッドを提供することができる。また、高い駆
動周波数での発泡ばらつきに対しても吐出を安定して行
うことができることによる、高速高精細印字を実現する
ことができる。

【００７７】特に、気泡の体積減少段階でこの気泡を始
めて大気と連通させることで液体を吐出することによ
り、気泡を大気に連通させて液滴を吐出する際に発生す
るミストを防止できるので、所謂、突然不吐の要因とな
る、吐出口面に液滴が付着する状態を抑制することもで
きる。また本発明に好適に使用できる、吐出時に気泡を
大気と連通する吐出方式の記録ヘッドの他の実施態様と
して、例えば日本特許登録第2783647号に記載のよう
に、いわゆるエッジシュータータイプが挙げられる。

【００７８】

【実施例】以下、実施例および比較例を用いてさらに具
体的に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限
り、下記実施例により限定されるものではない。尚以下
の記載で、部、％とあるものは特に断らない限り質量基
準である。（顔料分散液の調製）〔顔料分散液A〕5. 3gの水に5gの濃塩酸をとかした溶液
に5℃においてアントラニル酸1.58gを加えた。これに、
アイスバスで攪拌することにより常に10℃以下に保たれ
た状態で、5℃の8.7gの水に1.78gの亜硝酸ナトリウムを
加えた溶液を加えた。これに更に、15分攪拌後、表面積
が240m²/gでDBP吸油量が65cc/100gのカ−ボンブラック
７gを混合した状態のまま加えた。その後、さらに15分
攪拌した。得られたスラリ−を東洋濾紙No2（アドバン
ティス社製）で濾過し、顔料粒子を十分に水洗し、110
℃のオ−ブンで乾燥させ、さらに、この顔料に水を足し
て顔料濃度10質量％の顔料水溶液を作製した。以上の方
法によりカーボンブラックの表面に−Ph−COONa基を導
入した自己分散型カーボンブラックが分散された顔料分
散液Aを得た。〔顔料分散液B〕5.3gの水に5gの濃塩酸をとかした溶液
に5℃においてアントラニル酸1.58gを加えた。これに、
アイスバスで攪拌することにより常に10℃以下に保た
れた状態で、5℃の8.7gの水に1.78gの亜硝酸ナトリウム
を加えた溶液を加えた。これに更に、15分攪拌後、表面
積が220m²/gでDBP吸油量が105cc/100gのカ−ボンブラッ
ク７gを混合した状態のまま加えた。その後、さらに15
分攪拌した。得られたスラリ−を東洋濾紙No2（アドバ
ンティス社製）で濾過し、顔料粒子を十分に水洗し、11
0℃のオ−ブンで乾燥させ、さらに、この顔料に水を足
して顔料濃度10質量％の顔料水溶液を作製した。以上の
方法によりカーボンブラックの表面に−Ph−COONa基を
導入した自己分散型カーボンブラックが分散された顔料
分散液Bを得た。実施例１以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解後、ポアサイズ
3.0μmのミクロフィルター（富士フィルム製）にて加圧
濾過し、本発明のインクを調製した。

【００７９】

【表１】

【００８０】なお、このインクを実施例１と同様にトー
タルカチオンイオン量を測定したところ、0.13mol/lで
あった。

【００８１】実施例２以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解後、ポアサイズ
3.0μmのミクロフィルター（富士フィルム製）にて加圧
濾過し、本発明のインクを調製した。

【００８２】

【表２】

【００８３】なお、このインクをIPC（プラズマ発光分
光分析装置SPS4000;セイコー電子株式会社製）及びイオ
ンクロマトグラフィー（DX−１００；日本ダイオネスク
株式会社製）でトータルカチオンイオン量を測定したと
ころ、０.１３ｍｏl／lであった。実施例３以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解後、ポアサイズ
３μｍのミクロフィルター（富士フィルム社製）にて加
圧濾過し、本実施例のインクを調製した。

【００８４】なおこのインクを実施例１と同様にしてトータルカチオ
ン量を測定したところ、０．０２mol／ｌであった。

【００８５】比較例1 以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解後、ポアサイズ
3.0μmのミクロフィルター（富士フィルム製）にて加圧
濾過し、本発明のインクを調製した。

【００８６】

【表３】

【００８７】なお、このインクを実施例１と同様のトー
タルカチオンイオン量を測定したところ、0.02mol/lで
あった。

【００８８】比較例2 以下の成分を混合し、十分攪拌して溶解後、ポアサイズ
3.0μmのミクロフィルター（富士フィルム製）にて加圧
濾過し、本発明のインクを調製した。

【００８９】

【表４】

【００９０】なお、このインクを実施例１と同様の方法
でトータルカチオンイオン量を測定したところ、0.０２
mol/lであった。

【００９１】表５に以上の実施例１〜３及び比較例１、
２のブラックインクの主な特徴をまとめて示した。

【００９２】

【表５】

【００９３】上記の実施例１〜３及び比較例１、２のイ
ンクを用いて、記録信号に応じた熱エネルギーをインク
に付与することによりインクを吐出させるオンデマンド
型マルチ記録ヘッドを有するインクジェット記録装置BJ
F-600（キヤノン製）を用いて下記評価を行った。その
結果を表６に示す。なお、用いたコピー用普通紙Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥは以下のとおりである。

【００９４】Ａ：キヤノン（株）社製ＰＰＣ用紙ＮＳＫＢ：キヤノン（株）社製ＰＰＣ用紙ＮＤＫＣ：ゼロックス（株）社製ＰＰＣ用紙４０２４Ｄ：フォックスリバー社製ＰＰＣ用紙プローバーボンドＥ：ノイジドラ社製キヤノン用ＰＰＣ用紙１）印字濃度上記各インクを上記インクジェット記録装置を用い、上
記コピー用普通紙Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに印字を行いその
時の印字濃度を、マクベス製印字濃度測定器を用い測定
し、下記の基準で評価した。

【００９５】ａ；コピー用普通紙Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ
の印字濃度の平均が1.4以上ｂ；コピー用普通紙Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの印字濃度の
平均が1.3以上1.4未満ｃ；コピー用普通紙Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの印字濃度の
平均が1.3未満２）画像均一性上記各インクを上記インクジェット記録装置を用い、上
記コピー用普通紙Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに印字を行い、そ
の時の印字画像の均一感を目視によって、下記の基準で
評価した。

【００９６】ａ；コピー用普通紙Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ
の印字画像が均一ｂ；コピー用普通紙Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの印字画像が
やや不均一ｃ；コピー用普通紙Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥの印字画像が
不均一

【００９７】

【表６】

【００９８】

【発明の効果】本発明の顔料インクおいて、例えば、色
材として自己分散型のカーボンブラックを、顔料分散用
の媒体として水性媒体をそれぞれ用いた場合には、イン
クジェット記録を行う際に黒の印字において印字物の印
字濃度が高く、かつ均一感に優れた水性顔料インクを得
ることができ、更にこのインクを用いたインクジェット
記録方法及びインクジェット記録装置を用いることでこ
れらの記録特性を効果的に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録装置のヘッドの一例を示す
縦断面図である。

【図２】インクジェット記録装置のヘッドの一例を示す
横断面図である。

【図３】図１に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外
観斜視図である。

【図４】インクジェット記録装置の一例を示す概略斜視
図である。

【図５】インクカートリッジの一例を示す縦断面図であ
る。

【図６】記録ユニットの一例を示す斜視図である。

【図７】インクジェット記録ヘッドの別の構成例を示す
概略断面図である。

【図８】液体吐出ヘッドを搭載可能なインクジェットプ
リンタの一例の要部を示す概略斜視図である。

【図９】液体吐出ヘッドを備えたインクジェットカート
リッジの一例を示す概略斜視図である。

【図１０】液体吐出ヘッドの一例の要部を模式的に示す
概略斜視図である。

【図１１】液体吐出ヘッドの一例の一部を抽出した概念
図である。

【図１２】図１１に示した吐出口の部分の拡大図であ
る。

【図１３】図１２に示した吐出口の部分のインク付着状
態を示す模式図である。

【図１４】図１１における主要部の模式図である。

【図１５】図１４中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図
１６〜図２２と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経
時的に説明するための概略断面図である。

【図１６】図１４中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図
１５および図１７〜図２２と共に液体吐出ヘッドの液体
吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。

【図１７】図１４中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図
１５,図１６および図１８〜図２２と共に液体吐出ヘッ
ドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図
である。

【図１８】図１４中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図
１５〜図１７および図１９〜図２２と共に液体吐出ヘッ
ドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図
である。

【図１９】図１４中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図
１５〜図１８および図２０〜図２２と共に液体吐出ヘッ
ドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図
である。

【図２０】図１４中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図
１５〜図１９,図２１および図２２と共に液体吐出ヘッ
ドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図
である。

【図２１】図１４中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図
１５〜図２０および図２２と共に液体吐出ヘッドの液体
吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。

【図２２】図１４中のＸ−Ｘ矢視断面形状に対応し、図
１５〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経
時的に説明するための概略断面図である。

【符号の説明】

１３ヘッド１４インク溝１５発熱ヘッド１６保護膜１７−１、１７−２電極１８発熱抵抗体層１９蓄熱層２０基板２１インク２２吐出オリフィス（微細孔）２３メニスカス２４インク小滴２５被記録材２６マルチ溝２７ガラス板２８発熱ヘッド４０インク袋４２栓４４インク吸収体４５インクカートリッジ５１給紙部５２紙送りローラー５３排紙ローラー６１ブレード６２キャップ６３インク吸収体６４吐出回復部６５記録ヘッド６６キャリッジ６７ガイド軸６８モーター６９ベルト７０記録ユニット７１ヘッド部７２大気連通口８０インク流路８１オリフィスプレート８２振動板８３圧電素子８４基板８５吐出口８３２：吐出口８３２ａ：起部８３２ｂ：伏部９３１：電気熱変換素子（ヒータ,インク吐出エネルギ
発生素子）９３３：インク供給口（開口部）９３４：基板９３５：オリフィスプレート（吐出口プレート）９３５ａ：吐出口面９３６：インク流路壁９３６ａ：隔壁９４０：吐出口部１０３７：発泡室１３３８：液流路１１４１：溝１１４１ａ：頂部１００：インクジェット記録ヘッド１０１：気泡１０２：メニスカス１００１：液体タンク１００６：移動駆動部１００８：ケーシング１０１０：記録部１０１０ａ：キャリッジ部材１０１２：カートリッジ１０１２Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂ：インクジェットカートリッジ１０１４：１０１６：ベルト１０１８：モータ１０２０：駆動部１０２２ａ,１０２２ｂ：ローラユニット１０２４ａ,１０２４ｂ：ローラユニット１０２６：回復ユニット１０２６ａ,１０２６ｂ：プーリ１０２８：用紙１０３０：搬送装置Ｃ：濡れインクＦ_M：メニスカス後退方向Ｆ_C：メニスカス後退方向と反対方向Ｇ：重心Ｉ：インクＩ_a：主液滴（液体,インク）Ｉ_b,Ｉ_c：液体（インク）Ｉ_d：溝部に付着したインク（溝内のインク）Ｉ_e：液流路内に残存しているインクＬ：液室（インク供給口）から吐出口に向かう線Ｎ₁：発泡室の幅寸法Ｎ₂：発泡室の長さ寸法Ｏ：吐出口の中心Ｐ：用紙の搬送方向Ｒ：ベルトの回転方向Ｓ：用紙の搬送方向と略直交する方向ｗ：隔壁の幅寸法

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年６月２９日（２０００．６．２
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６８】本例では、図８の矢印Ｓ方向に走査しなが
ら記録を行うシリアルタイプのヘッドを用い、例えば、
１２００dpiで記録を行う。駆動周波数は１０kHzであ
り、一つの吐出口では最短時間間隔１００μsごとに吐
出を行うことになる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６９】また、ヘッドの実例寸法の一例としては、
例えば、図１１に示すように、隣接するノズルを流体的
に隔離する隔壁936aは、幅ｗ＝14μmである。図１４に
示すように、インク流路壁936により形成される発泡室1
337は、Ｎ₁（発泡室の幅寸法）＝33μm、Ｎ₂（発泡室の
長さ寸法）＝35μmである。ヒータ931のサイズは30μm
×30μmでヒータ抵抗値は53Ωであり、駆動電圧は10.3
Ｖである。また、インク流路壁936および隔壁936aの高
さは12μmで、吐出口プレート厚は11μmのものが使用で
きる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７１】本例においては、吐出口部940は、例えばそ
の厚み方向に交差する方向で切断した断面が一辺27μm
の二つの正三角形を60度回転させた状態で組み合わせた
形状となっており、図１２に示すＴ₁は8μmである。起部8
32aの角度はすべて120度であり、伏部832bの角度はすべ
て60度である。従って、吐出口の中心Ｏと、互いに隣接す
る溝の中心部(溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基
部とを結んでできる図形の中心(重心))を結んで形成さ
れる多角形の重心Ｇとが一致するようになっている。本
例の吐出口832の開口面積は400μm² であり、溝部の開口
面積(溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基部とを結
んでできる図形の面積)は１つあたり約33μm ² となって
いる。図１３は図１２に示した吐出口の部分のインク付
着状態を示す模式図である。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７３】図１５〜図２２は、図１０〜図１４に記載
の液体吐出ヘッドの液体吐出動作を説明するための断面
図であり、図１４に示す発泡室1037のＸ−Ｘ断面図であ
る。この断面において吐出口部940のオリフィスプレート
厚み方向の端部は、溝1141の頂部1141aとなっている。図
１５はヒータ上に膜状の気泡が生成した状態を示し、図
１６は図１５の約1μs後、図１７は図１５の約2μs後、
図１８は図１５の約3μs後、図１９は図１５の約4μs
後、図２０は図１５の約5μs後、図２１は図１５の約6
μs後、図２２は図１５の約7μs後の状態をそれぞれ示
している。なお、以下の説明において、「落下」または
「落とし込み」、「落ち込み」とは、いわゆる重力方向への
落下という意味ではなく、ヘッドの取り付け方向によら
ず、電気熱変換素子の方向への移動をいう。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７４】まず、図１５に示すように、記録信号などに
基づいたヒータ931への通電に伴いヒータ931上の液流路
1338内に気泡101が生成されると、約2μs間に図１６およ
び図１７に示すように急激に体積膨張して成長する。気
泡101の最大体積時における高さは吐出口面935aを上回
るが、このとき、気泡の圧力は大気圧の数分の１から10数
分の１にまで減少している。次に、気泡101の生成から約2
μs後の時点で気泡101は上述のように最大体積から体積
減少に転じるが、これとほぼ同時にメニスカス102の形成
も始まる。このメニスカス102も図１８に示すようにヒー
タ931側への方向に後退、すなわち落下してゆく。ここで、
本例においては、吐出口部に複数の溝1141を分散させて
有していることにより、メニスカス102が後退する際に、
溝1141の部分ではメニスカス後退方向Ｆ_Mとは反対方向
Ｆ_Cに毛管力が作用する。その結果、仮に何らかの原因に
より気泡101の状態に多少のバラツキが認められたとし
ても、メニスカスの後退時のメニスカスおよび主液滴
（以下、液体またはインクと記述する場合がある）Ｉ_aの
形状が、吐出口中心に対して略対称形状となるように補
正される。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７５】そして、本例では、このメニスカス102の落
下速度が気泡101の収縮速度よりも速いために、図１９に
示すように気泡の生成から約4μs後の時点で気泡101が
吐出口832の下面近傍で大気に連通する。このとき、吐出
口832の中心軸近傍の液体（インク）はヒータ931に向か
って落ち込んでゆく。これは、大気に連通する前の気泡10
1の負圧によってヒータ931側に引き戻された液体（イン
ク）Ｉ_aが、気泡101の大気連通後も慣性でヒータ931面方
向の速度を保持しているからである。ヒータ931側に向か
って落ち込んでいった液体（インク）は、図２０に示す
ように気泡101の生成から約5μs後の時点でヒータ931の
表面に到達し、図２１に示すようにヒータ931の表面を覆
うように拡がってゆく。このようにヒータ931の表面を覆
うように拡がった液体はヒータ931の表面に沿った水平
方向のベクトルを有するが、ヒータ931の表面に交差す
る、例えば垂直方向のベクトルは消滅し、ヒータ931の表
面上に留まろうとし、それよりも上側の液体、すなわち吐
出方向の速度ベクトルを保つ液体を下方向に引っ張るこ
とになる。その後、ヒータ931の表面に拡がった液体と上
側の液体(主液滴)との間の液体Ｉ_bが細くなってゆき、気
泡101の生成から約7μs後の時点で図２２に示すように
ヒータ931の表面の中央で液体Ｉ_bが切断され、吐出方向
の速度ベクトルを保つ主液滴Ｉ_aとヒータ931の表面上に
拡がった液体Ｉ_cとに分離される。このように分離の位置
は液流路1338内部、より好ましくは吐出口832よりも電気
熱変換素子931側が望ましい。主液滴Ｉ_aは吐出方向に偏
りがなく、吐出ヨレすることなく、吐出口832の中央部分
から吐出され、記録媒体の被記録面の所定位置に着弾さ
れる。また、ヒータ931の表面上に拡がった液体Ｉ_cは、従
来であれば主液滴の後続としてサテライト滴となって飛
翔するものであるが、ヒータ931の表面上に留まり、吐出
されない。このようにサテライト滴の吐出を抑制するこ
とができるため、サテライト滴の吐出により発生し易い
スプラッシュを防止することができ、霧状に浮遊するミ
ストにより記録媒体の被記録面が汚れるのを確実に防止
することができる。なお図１９〜２１において、Ｉdは溝
部に付着したインク（溝内のインク）を、またＩeは液流
路内に残存しているインクを表している。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８０】なお、このインクについて、ICP（プラズ
マ発光分光分析装置SPS4000；セイコー電子株式会社
製）及びイオンクロマトグラフィ（DX-100；日本ダイオ
ネスク株式会社製）でトータルカチオンイオン量を測定
したところ、0.13mol／ｌであった。

フロントページの続き (72)発明者大角孝一東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者滝沢吉久東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 EA04 FA03 FA04 FC01 2H086 BA55 BA59 BA60 4J037 AA02 CA15 CB16 DD06 DD27 EE02 EE19 FF05 FF15 4J039 BA04 BC07 BC08 BC09 BC10 BC11 BC12 BC13 BC16 BC18 BC20 BC24 BC31 BC36 BC50 BC51 BC74 BC77 BC79 BE01 CA06 EA19 EA42 EA44 GA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジブチルフタレート（DBP）吸油量が70c
c／100g以下の顔料を0.5質量％以上と、ジブチルフタレ
ート（DBP）吸油量が90cc／100g以上の顔料を2.0質量％
以上と、これら顔料の分散用媒体とを含むことを特徴と
するインク。
【請求項２】前記顔料がカーボンブラックである請求
項１に記載のインク。
【請求項３】前記顔料が、その表面に少なくとも１つ
の親水性基が直接若しくは他の原子団を介して結合して
いる自己分散型顔料である請求項１に記載のインク。
【請求項４】前記顔料がカーボンブラックであり、該
顔料が、その表面に少なくとも１つの親水性基が直接若
しくは他の原子団を介して結合している自己分散型顔料
である請求項１に記載のインク。
【請求項５】前記親水性基が、下記に列記した中から
選択される少なくとも１つである請求項３または４に記
載のインク。 −COOM、−SO₃M、−PO₃HM、−PO₃M₂ （但し、式中のMは水素原子、アルカリ金属、アンモニ
ウム又は有機アンモニウムを表わす。）
【請求項６】顔料を分散させるための水性媒体を含
み、１価のカチオンイオンの総量が0.05〜1モル／ｌで
ある請求項３または４に記載のインク。
【請求項７】前記１価のカチオンイオンが、アルカリ
金属イオン、アンモニウムイオン及び有機アンモニウム
イオンから選ばれる少なくとも１つである請求項６に記
載のインク。
【請求項８】前記１価のカチオンイオンがアンモニウ
ムイオンである請求項６に記載のインク。
【請求項９】前記１価のカチオンイオンが水性顔料イ
ンク全量に対して0.1〜0.5mol/lを含む請求項６〜８の
いずれかに記載のインク。
【請求項１０】インクにエネルギ−を与えて、インク
を記録ヘッドから吐出させ、記録媒体に付着させる工程
を有する画像記録方法において、該インクが請求項１〜
９のいずれかに記載のインクであることを特徴とする画
像記録方法。
【請求項１１】該エネルギ−が、熱エネルギ−である
請求項１０に記載の画像記録方法。
【請求項１２】該エネルギ−が、力学的エネルギ−で
ある請求項１０に記載の画像記録方法。
【請求項１３】該記録媒体が普通紙である請求項１０
または１１に記載の画像記録方法。
【請求項１４】インクを収容したインク収容部、該イ
ンクをインク滴として吐出させるためのヘッド部を備え
た記録ユニットにおいて、該インクが請求項１〜９のい
ずれかに記載のインクであることを特徴とする記録ユニ
ット。
【請求項１５】インクを収容したインク収容部を備え
たインクカ−トリッジにおいて、該インクが請求項１〜
９のいずれかに記載のインクであることを特徴とするイ
ンクカ−トリッジ。
【請求項１６】インクを収容したインク収容部と、該
インクを熱エネルギ−の作用によりインク滴として吐出
させるためのヘッド部とを有する記録ユニットを備えた
インクジェット記録装置において、該インクが請求項１
〜９のいずれかに記載のインクであることを特徴とする
画像記録装置。
【請求項１７】インクを収容したタンク収容部を備え
たインクカ−トリッジと、インクを熱エネルギ−の作用
によりインク滴として吐出させるための記録ヘッドを備
えたインクジェット記録装置において、該インクが請求
項１〜９のいずれかに記載のインクであることを特徴と
する画像記録装置。
【請求項１８】インクカ−トリッジに収容したインク
を、前記記録ヘッドに対して供給するインク供給部を有
する請求項１７に記載の画像記録装置。
【請求項１９】シアン用、マゼンタ用、イエロー用、
レッド用、グリーン用及びブルー用の各色材から選ばれ
る少なくとも１つの色材を含むインクと、請求項１〜９
のいずれかに記載のインクと、を組合わせたことを特徴
とするインクセット。