JP2002172785A - 静電式インクジェット記録装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水性インクを用いても、インク吐出口が詰ま
りにくく、連続でインクを飛翔させてもインク滴が安定
して形成される静電式インクジェット記録装置を提供す
る。 【解決手段】 記録装置１は、インク４を収容するイン
ク室６、インク室と連通した複数のインク吐出口８、及
び各インク吐出口の近傍に配置された制御電極２０を備
えたインクジェットヘッド２と、該ヘッドのインク吐出
口に対向して配置された背面電極１６とを有する。背面
電極及び制御電極に電圧を印加して、インク吐出口を介
して背面電極に向かう方向にインクを飛翔させ記録媒体
３０に付着させる。インクは、少なくとも水、顔料、及
び樹脂からなり、顔料及び／又は樹脂が分子中にアニオ
ン性の親水性基をもつ水性インクである。背面電極及び
制御電極に印加される電圧は、背面電極及び制御電極の
電位がインク室内のインクの電位より低くなるように設
定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気力を用いて
インクを飛翔させて記録を行う静電式インクジェット記
録装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、導電性のインクに電荷を注入し、
このインクに電界を作用させてインクを記録媒体に向け
て飛翔させ、これにより記録媒体に画像を形成する静電
式インクジェット記録装置が知られている。

【０００３】このような従来のインクジェット記録装置
として、インクを収容するインク室、このインク室と連
通し且つ大気と接続した複数のインク吐出口、及び各イ
ンク吐出口の近傍に配置した制御電極を備えたインクジ
ェットヘッドと、インクジェットヘッドのインク吐出口
に対向して配置された背面電極とを有するものがある。
インク室は常にインクで満たされるようにしてあり、背
面電極に所定の電圧を印加することにより、インク室の
インクが背面電極に向けて静電気力により付勢され、各
インク吐出口にインクメニスカスが形成される。この状
態で、所定の制御電極に所定の電圧を印加することで、
上記所定の制御電極に対応したインク吐出口に形成され
たインクメニスカスに静電気力を作用させて該インク吐
出口からインク滴を飛翔させ、インクジェットヘッドに
対向する領域に搬送された記録媒体に付着させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構成のイ
ンクジェット記録装置では、油性インク、水性インクど
ちらを使用することも可能である。しかしながら、油性
インクでは、普通紙に画像形成を行う際に、インクの滲
みや、用紙上で十分に乾燥していないインクがその上に
積層された別の用紙に付着する、いわゆる裏写りが生じ
る可能性があるので、普通紙に対し高速印字や両面印字
を行うことが難しい。また、有機溶媒を使用するため、
臭気や安全性にも問題がある。一方、水性インクを用い
て画像形成を行う場合、臭気や安全性には問題がない
が、インク吐出口が詰まったり、連続的にインクを飛翔
させたときにインク滴が安定して形成されないことがあ
った。

【０００５】水性インクは、水と主に色材、樹脂、添加
剤、水溶性有機溶剤などの化合物から構成される。これ
らの化合物は、水中に溶解または分散した状態にあり、
そのためには、親水性の高い物質が選択される。親水性
は、一般に、分子内にアニオン、カチオンなどイオン性
基を含有させたり、水酸基及び／又はエーテル結合を有
する分子を結合させることで付与できる。本発明者ら
は、色材として顔料を用いた場合、上記親水性の高い物
質が、制御電極に電圧を印加して形成された電界による
静電気力を受けて、インクメニスカス先端に集まって凝
集し、このためインク吐出口が詰まったり、詰まりまで
は生じなくてもインクメニスカス内の濃度が不均一にな
るためにインク滴が安定して形成されないと考えた。

【０００６】そこで、本発明は、水性インクを用いて
も、インク吐出口が詰まりにくく、連続でインクを飛翔
させてもインク滴が安定して形成される静電式インクジ
ェット記録装置及び方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る静電式インクジェット記録装置は、イ
ンクを収容するインク室、インク室と連通した複数のイ
ンク吐出口、及び各インク吐出口の近傍に配置された制
御電極を備えたインクジェットヘッドと、インクジェッ
トヘッドのインク吐出口に対向して配置された背面電極
とを有する。制御電極及び背面電極の少なくとも一方に
電圧を印加することで、インク室からインク吐出口を介
して背面電極に向かう方向にインクを飛翔させ、インク
ジェットヘッドと背面電極との間にある記録媒体に付着
させる。

【０００８】インクとして、少なくとも水、顔料、及び
樹脂からなり、顔料及び／又は樹脂が分子中にアニオン
性の親水性基をもつ水性インクを用いる場合、制御電極
及び背面電極の少なくとも一方に印加される電圧は、制
御電極及び背面電極の電位がインク室内のインクの電位
より低くなるように設定される。また、インクとして、
少なくとも水、顔料、及び樹脂からなり、顔料及び／又
は樹脂が分子中にカチオン性の親水性基をもつ水性イン
クを用いる場合、制御電極及び背面電極の少なくとも一
方に印加される電圧は、制御電極及び背面電極の電位が
インク室内のインクの電位より高くなるように設定され
る。

【０００９】本発明に係る静電式インクジェット記録方
法は、複数のインク吐出口に連通しインクを収容するイ
ンク室を備えたインクジェットヘッドを用意する工程
と、インク吐出口を挟んでインク室とは反対側にインク
室内のインクを電気的に付勢して、前記インク吐出口を
介してインクを飛翔させ、これにより、インクジェット
ヘッドのインク吐出口に対向した記録媒体に付着させる
工程とを含む。

【００１０】インクとして、少なくとも水、顔料、及び
樹脂からなり、顔料及び／又は樹脂が分子中にアニオン
性の親水性基をもつ水性インクを用いる場合、インク室
内のインクを電気的に付勢するために、電界を、その向
きがインクを吐出する方向と略同一となるように発生さ
せる。また、インクとして、少なくとも水、顔料、及び
樹脂からなり、顔料及び／又は樹脂が分子中にカチオン
性の親水性基をもつ水性インクを用いる場合、インク室
内のインクを電気的に付勢するために、電界を、その向
きがインクを吐出する方向とは略逆向きになるように発
生させる。

【００１１】本願において、用語「電界の向き」は、正
電荷から負電荷に向かう向きとして定義される。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、添付図
面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本
発明に係るインクジェット記録装置の概略的な部分断面
図を示す。この記録装置１はインクジェットヘッド２
（以下、「ヘッド」という。）を有し、このヘッド２に
は、水性インク４を収容するためのインク室６と、この
インク室６と連通した所定の形状（例えば円筒状）を有
する複数のインク吐出口８（簡単のため図では２つ）と
が形成されている。インク室６は、配管１０を介してイ
ンクカートリッジ１２に流体接続されており、インク室
６が常にインク４で満たされるようになっている。ヘッ
ド２の図面上方には、ヘッド２のインク吐出面（インク
吐出口８の出口）と所定の間隔をあけて背面電極１６が
設けてある。背面電極１６には、第１のバイアス電源１
８が接続されており、所定の負極性の電圧Ｖ_B（例えば
−３０００Ｖのバイアス電圧）が印加できるようにして
ある。

【００１３】本実施形態の水性インク４は、少なくとも
水、顔料、樹脂からなり、顔料及び／又は樹脂が分子中
にアニオン性の親水性基を持つ水性インクである。この
親水性基は、例えば、−ＣＯＯＭ、−ＳＯ₃Ｍ、−ＰＯ₃
ＨＭ、−ＳＯ₂ＮＨ₂、−ＳＯ ₂ＮＨＣＯＲ（Ｍ；水素、
アルカリ金属、アンモニウム、又は有機アンモニウム、
Ｒ；炭素原子数１〜１２のアルカリ基、置換基を有して
もよいフェニル基、又は置換基を有してもよいナフチル
基）から選ばれる少なくとも１種のアニオン性の親水性
基である。本発明に用いられる水性インクはさらに後で
詳しく説明する。

【００１４】ヘッド２の背面電極１６側の表面又は内部
には、各インク吐出口８を囲むように、リング状の制御
電極２０が設けてある。これら制御電極２０には、画像
情報に応じて所定の負極性のパルス電圧Ｖｐ（例えば−
３００〜５００Ｖ）が印加できるようにしてある。各イ
ンク吐出口８の入口近傍には、該吐出口８の入口を囲む
ように、リング状の吐出電極２４が設けてある。各吐出
電極２４は、インク室６内のインク４に接触しており、
一定電位に設定（図の例では接地）されている。

【００１５】バイアス電圧Ｖ_Bの大きさは、インク４と
背面電極１６との電位差によってそれらの間に形成され
る電界により、インク室６に収容されているインク４が
背面電極１６に向けて吸引されて、インク吐出口８内で
メニスカスを形成するが、その吸引力だけではインク室
６内のインク４からインクが液滴として分離して飛翔し
ない程度に調節されている。パルス電圧Ｖｐの大きさ
は、背面電極１６に所定の電圧を印加してメニスカスを
形成した状態で、背面電極１６及び制御電極２０とイン
クメニスカスとの間に形成される電界の大きさが、イン
クが液滴としてインク室６のインク４から分離し飛翔す
るのに十分な値になる程度に設定されている。なお、イ
ンクメニスカスを形成するのに、制御電極２０を非印字
時において一定の電位（例えば−１００Ｖ）に設定して
もよい。

【００１６】さらに詳しくは、本実施形態のようにアニ
オン性の親水性基を有する顔料及び／又は樹脂を有する
水性インク４を用いる場合、背面電極１６及び制御電極
２０に電圧が印加された状態での背面電極１６及び制御
電極２０の電位は、吐出電極２４の電位よりも低く設定
されている（すなわち、電界の向きは、吐出電極２４側
から背面電極１６側に向かう方向である。）。

【００１７】これらの構成によれば、インクメニスカス
を形成した状態で所望の制御電極２０に負極性のパルス
電圧Ｖｐを印加することで、インク室６内のインク４か
らインクの一部が分離し、上記所望の制御電極２０に対
応したインク吐出口８からインク滴２８として飛翔す
る。インク滴２８は、さらに制御電極２０と背面電極１
６との電位差によってそれらの間に形成される電界によ
り、ヘッド２と背面電極１６との間に搬送される記録媒
体３０に向かって真っ直ぐ飛翔し、記録媒体３０に付着
して画像を形成する。

【００１８】ところで、本実施形態とは異なり、背面電
極１６及び制御電極２０に電圧が印加された状態での背
面電極１６及び制御電極２０の電位を、吐出電極２４の
電位よりも高く設定した場合（すなわち、電界の向き
は、背面電極１６側から吐出電極２０側に向かう方向で
ある。）、インク４中のアニオン性の親水性基を有する
顔料及び／又は樹脂は、インクメニスカス先端に集まっ
て凝集し、インク吐出口８が詰まり易い。また、インク
吐出口８が詰まらないまでも、インクメニスカス内の濃
度が不均一になるためにインク滴が安定して形成されな
い。その結果、記録媒体３０上に均一のドットが形成さ
れない。

【００１９】これに対し、本実施形態では、インク４中
のアニオン性の親水性基を有する顔料及び／又は樹脂
は、インクメニスカス先端に集まることなくインク４内
に分散した状態（すなわちインクメニスカス内の濃度が
均一）に留まることができ、インク吐出口８が詰まるこ
となく、連続してインクを飛翔させてもインク滴が安定
して形成される。その結果、記録媒体３０上に均一のド
ットが形成される。

【００２０】（第２の実施形態）本実施形態の水性イン
クは、少なくとも水、顔料、樹脂からなり、顔料及び／
又は樹脂が分子中にカチオン性の親水性基を持つ水性イ
ンクである。この親水性基は、例えば、第４級アンモニ
ウム又は第３級アミンから選ばれる少なくとも１種のカ
チオン性の親水性基である。

【００２１】図１を参照して、本実施形態では、背面電
極１６には、所定の正極性の電圧Ｖ _B（例えば＋３００
０Ｖのバイアス電圧）が印加できるようにしてある。ま
た、制御電極２０には、画像情報に応じて所定の正極性
のパルス電圧Ｖｐ（例えば＋３００〜５００Ｖ）が印加
できるようにしてある。さらに、各吐出電極２４は、一
定電位に設定（例えば接地）されている。

【００２２】この構成によれば、インク４中のカチオン
性の親水性基を有する顔料及び／又は樹脂は、インクメ
ニスカス先端に集まることなくインク４内に分散した状
態（すなわちインクメニスカス内の濃度が均一）に留ま
ることができ、インク吐出口８が詰まることなく、連続
してインクを飛翔させてもインク滴が安定して形成され
る。

【００２３】（インクジェット記録装置の全体的な構成
及びその動作）図２は、インクジェット記録装置１００
の一実施形態の斜視図を示す。この記録装置１００は、
所定の間隔をあけて対向する鉛直方向に伸びた一対の支
持壁１０２ａ，１０２ｂと、これら支持壁１０２ａ，１
０２ｂに挟まれる空間に設けた鉛直方向に伸びた中間壁
１０３とを有する。図面右側の支持壁１０２ｂと中間壁
１０３に挟まれる空間の外側には、記録装置１００によ
り印字されるシート（紙）Ｓを収容する給紙トレイ１０
４が設けてあり、この給紙トレイ１０４に収容されてい
るシートＳが上記空間に供給されるようにしてある。

【００２４】一対の支持壁１０２ａ，１０２ｂには、水
平方向に伸びた第１のガイドレール１０６が支持されて
いる。また、第１のガイドレール１０６を挟んで給紙ト
レイ１０４の反対側には、水平方向に伸びた第２のガイ
ドレール１０７が設けてある。これらガイドレール１０
６と１０７には、インクジェットヘッド１０８を搭載し
たキャリッジ１１０が移動可能に支持されている。ヘッ
ド１０８は、フィルム状の配線基板１０９を介して、制
御電極（図示せず。図１の制御電極２０に相当）に所定
の電圧を印加する駆動回路（図示せず）に接続されてい
る。キャリッジ１１０上にはまた、ブラック、イエロ
ー、マゼンタ、シアン各色のインクカートリッジ１１１
Ｂ，１１１Ｙ，１１１Ｍ，１１１Ｃが着脱可能に装着さ
れている。これらインクカートリッジは、図示しないマ
ニホルドを介してヘッド１０８にインクを供給するよう
にしてある。キャリッジ１１０をガイドレール１０６と
１０７に沿って往復移動させる走査機構１１２は、各支
持壁１０２ａ，１０２ｂの近傍に支持された一対のプー
リ１１４ａ，１１４ｂと、これらのプーリ１１４ａ，１
１４ｂに巻回されたベルト１１６と、いずれか一方のプ
ーリ１１４ｂを正逆回転させるモータ１１８とからな
り、ベルト１１６の一部にキャリッジ１１０が連結され
ている。

【００２５】中間壁１０３と支持壁１０２ｂとの間に
は、給紙トレイ１０４から搬送されたシートＳを約１８
０°折り返して矢印１２１方向（搬送方向）に搬送する
給紙ローラ１２２と、給紙ローラ１２２と当接し且つ給
紙ローラ１２２に対してシートＳを押し付ける押圧ロー
ラ１２４とが、搬送方向１２１と直交する方向に配置さ
れるとともに、中間壁１０３と支持壁１０２ｂとに回転
自在に支持されている。

【００２６】給紙ローラ１２２は、例えば金属ローラで
あって、所定の電圧が印加できるようになっており、そ
の結果、背面電極としても機能するようにしてある。給
紙ローラ１２２はまた、図示しないモータに駆動連結さ
れており、このモータの回転に基づいて給紙ローラ１２
２が回転してシートＳを矢印１２１方向に搬送するよう
にしてある。給紙ローラ１２２はさらに、ユーザにより
手動でも回転できるようにしてある。

【００２７】給紙ローラ１２２はさらにまた、ヘッド１
０８と対向して配置されており、ヘッド１０８がキャリ
ッジ１１０とともに移動する間、ヘッド１０８のインク
吐出面（ヘッドのインク吐出口の出口）が、給紙ローラ
１２２の外周面と略一定の間隔を保つようにしてある。
図には表れていないが、複数のインク吐出口からなるイ
ンク吐出口列が、ブラック用、イエロー用、マゼンタ
用、及びシアン用にそれぞれ鉛直方向（走査機構１１２
によりヘッド１０８が移動する方向に垂直な方向）に沿
って設けられている。このインク吐出口列は、各色に対
し一つであってもよいし複数であってもよい。

【００２８】第１のガイドレール１０６と第２のガイド
レール１０７との間には、これらガイドレール１０６、
１０７と平行にフィルム状の帯状タイミングスリット１
２６が設けてある。タイミングスリット１２６の一端
は、図面右側の支持壁１０２ｂに固定され、他端は、図
面左側の支持壁１０２ａの壁に設けたフック１２８に、
タイミングスリット１２６が適当な引張り力を受けた状
態で掛止されている。

【００２９】タイミングスリット１２６は、図３に詳し
く示すように、所定の幅を有する透明部１３０及び非透
明部１３２とが長手方向に交互に多数形成されたもので
ある。キャリッジ１１０には、タイミングスリット１２
６を挟んで発光素子と受光素子（ともに図示せず）とが
配置されている。発光素子と受光素子との間に透明部１
３０が存在する場合は、受光素子は、発光素子からの光
を受光する。発光素子と受光素子との間に非透明部１３
２が存在する場合は、受光素子は、発光素子からの光を
受光しない。したがって、キャリッジ１１０が水平方向
に沿って移動する間に受光素子から出力される信号に基
づいてキャリッジ１１０の位置を求めることができる。
具体的には、例えば、受光素子が、発光素子から光を受
光する状態で”ＨＩＧＨ”信号を出力し、発光素子から
光を受光しない状態で”ＬＯＷ”信号を出力する場合、
断続的に出力される”ＨＩＧＨ”信号をカウントするこ
とで、所定位置（例えば非印字時における待機位置）か
らのキャリッジ１１０の位置を算出できる。

【００３０】中間壁１０３と支持壁１０２ａとの間に
は、インクジェット記録装置１００を長時間使用しない
場合にヘッド１０８を保護するキャップ１３４が配置さ
れている。キャップ１３４は、キャリッジ１１０がキャ
ップ１３４に対向する待機位置に配置された状態でヘッ
ド１０８を密閉する位置と、ヘッド１０８から離間する
位置との間で移動できるようになっている。また、キャ
ップ１３４は、待機位置にあるヘッド１０８のインク吐
出面と対向する面に、負圧印加手段（図示せず）と連通
し且つヘッド１０８の複数のインク吐出口に対応した位
置に配置された複数の吸引口（図示せず）を備えてお
り、吸引口を介してヘッド１０８のインク吐出口の気泡
や不良インクを吸引するようにしてある。

【００３１】このように構成された記録装置１００によ
る印字時、ユーザが、給紙トレイ１０４からシートＳ先
端を給紙ローラ１２２に当てた状態で、給紙ローラ１２
２を手動で回転させることにより、シートＳを中間壁１
０３と支持壁１０２ｂとの間に案内する。続いて、ユー
ザは、シートＳを約１８０°折り返し、押圧ローラ１２
４と給紙トレイ１２２とのニップ部に通し、これにより
シートＳを給紙ローラ１２２外周面に押し付け、シート
Ｓと、印字時に走査機構１１２により水平方向に移動す
るヘッド１０８のインク吐出面との間隔が一定になるよ
うにする。

【００３２】この状態で、シートＳは、図示しないモー
タの駆動に基づいて給紙ローラ１２２が回転することに
より、矢印１２１方向に搬送される。

【００３３】シートＳの移動に同期して、キャリッジ１
１０は、ベルト１１６の回転によりガイドレール１０
６、１０７に沿って往復移動し、給紙ローラ１２２上を
移動するシートＳの部分に対して、ヘッド１０８からイ
ンクを吐出して印字する。インクの吐出の制御は、制御
電極に接続された駆動回路が、キャリッジ１１０の位置
に応じて所定の制御電極に電圧を印加することにより行
われる。印字されたシートＳは再び給紙トレイ１０４上
に排出される。

【００３４】非印字時、特に印字が長時間行われないと
き、キャリッジ１１０は待機位置に移動し、そこでキャ
ップ１３４によりヘッド１０８が密閉され、ヘッド１０
８内のインクの乾燥が防止される。また、必要に応じ
て、負圧印加手段によりヘッド１０８のインク吐出口の
気泡や不良インクを吸引し、これにより次の印字時にお
いてヘッド１０８が正常にインクを吐出できるようにす
る。

【００３５】なお、図２に示す記録装置１００ではシリ
アル型のインクジェットヘッドが用いられている。しか
しながら、各色用の複数のインク吐出口が、印字すべき
画像解像度と同じ密度でシート搬送方向（図２の矢印１
２１に対応）と直交する方向に、少なくともシートの印
字領域の印字幅をカバーするように配置されたライン型
のインクジェットヘッドヘッドを用いて、ヘッドを移動
させずに画像を形成するのがより好ましい。その理由
は、ライン型のインクジェットヘッドでは、シートとヘ
ッドのインク吐出面との間隔を一定にし易く、したがっ
てインクを吐出させるための電界が安定して形成できる
からである。

【００３６】（水性インク）本発明の実施形態における
水溶性及び／又は水分散性の顔料としては、以下に示す
有機、無機顔料を用いることができる。例えば、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、アニリンブラック、アゾメチン系、ローダ
ミンＢレーキ系等の有機顔料、カーボンブラック、酸化
チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、カオ
リン等の無機顔料が挙げられる。また、インクにおける
色材濃度は、インク総量に対して、３〜２０ｗｔ％の範
囲であることが好ましい。具体的にはイエロー顔料とし
て、Ｃ．Ｉピグメントイエロー１、２、３、１３、１
６、８３、９３、９５等、マゼンタ顔料としてＣ．Ｉピ
グメントレッド５、７、１２、４８、５７、１１２、１
２２等、シアン顔料としてＣ．Ｉピグメントブルー１、
２、３、１５：３、１６等が挙げられる。

【００３７】これらの顔料を水に分散するため、分散剤
と呼ばれる重量平均分子量が５００〜２０００００程度
の水溶性及び／又は水分散性の樹脂を用いると、これら
の顔料を水中に安定に分散することができる。このよう
に分散剤として用いる水溶性及び／又は水分散性の化合
物は、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、両性のい
ずれかの性状を示すものであり、これらを適時使用する
ことができる。分散剤の添加量は、顔料重量に対して
０．５ｗｔ％〜１００ｗｔ％の範囲であることが好まし
い。

【００３８】また、顔料に直接、親水性の基を官能基と
して付加させることで、分散剤を用いなくても水中に顔
料を安定に分散させることができる自己分散型の顔料を
使用してもよい。親水性基としては、例えば、アニオン
基、カチオン基を官能基として金属塩及び／又は有機塩
を形成したもの、両性イオン性基を有するもの、及び水
との親和性の高いノニオン性基を有するものが一般的に
用いられる。さらには、顔料及び／又は染料を前記イオ
ン性基を有する樹脂に内包し、マイクロカプセル化した
色材を使用することもできる。

【００３９】アニオン性の水溶性／水分散性の樹脂と
は、スルホン酸基、カルボン酸基、りん酸基等のアニオ
ン基を官能基としてもち、Ｋ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｃａなどの
金属及び／又はアンモニア、アミン類、アルカノールア
ミン類と塩を形成して水溶性／水分散性となる樹脂のこ
とである。具体的には、カルボキシメチルセルロース、
ビスコースなどのセルロース誘導体、アルギン酸、アラ
ビアゴム、トラガントゴム、リグニンスルホン酸などの
天然高分子類、りん酸でん粉、カルボキシルメチルでん
粉塩などのでん粉誘導体、ポリアクリル酸、ポリメタク
リル酸、ポリビニル硫酸、ポリビニルスルホン酸、縮合
ナフタレンスルホン酸、エチレン−アクリル酸共重合
体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタク
リル酸共重合体、アクリル酸エステル−アクリル酸共重
合体、アクリル酸エステル、メタクリル酸共重合体、ス
チレン−イタコン酸共重合体、イタコン酸エステル−イ
タコン酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重
合体、ビニルナフタレン−メタクリル酸共重合体、ビニ
ルナフタレン−イタコン酸共重合体、フェノール樹脂及
びこれの共重合体、アルキド系、エポキシ系、ポリエス
テル系、ウレタン系等の水分散樹脂又は水溶性樹脂があ
るが、添加量に対して粘度の上昇が少ない水分散性樹脂
の添加が好ましい。

【００４０】このほか、本発明に係る静電式インクジェ
ット記録用のインクには、水性インクで従来公知の添加
剤、例えば多価アルコールなどの保湿剤、防黴剤、キレ
ート剤、消泡剤等を添加することができる。保湿剤の例
として、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタ
ノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、
トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプ
ロピレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、ｄ−
ソルビトール、ペンタエリストリール、トリメチロール
プロパン、などの化合物が挙げられる。また、これら保
湿剤はインク組成中２．５〜４０ｗｔ％の範囲で添加す
ることが好ましい。

【００４１】（実験１）本発明者らは、以下に示すアニ
オン性のインクを用い、以下の条件で、図１のインクジ
ェット記録装置により普通紙に対し各インク吐出口から
３００万ドットの印字を行った（実施例１、比較例
１）。そして、「ノズル詰まり」を評価した。

【００４２】設定条件 ヘッドのインク吐出面と背面電極とのギャップ：５００
μｍ インク吐出口（ノズル）：断面が直径５０μｍの円形 （実施例１） 背面電極：−３．０ｋＶのバイアス電圧を印加 吐出電極：ＧＮＤに設定 制御電極 非印字時：−１００Ｖのバイアス電圧を印加 印字時：２ｋＨｚで−３００Ｖのパルス電圧を印加 （比較例１） 背面電極：＋３．０ｋＶのバイアス電圧を印加 吐出電極：ＧＮＤに設定 制御電極 非印字時：＋１００Ｖのバイアス電圧を印加 印字時：２ｋＨｚで＋３００Ｖのパルス電圧を印加

【００４３】評価項目 ・ノズル詰まり 普通紙上に、各ノズルから３００万ドットの印字を行っ
たとき、 ○：３００万ドットを問題なく全ノズルから出力でき、
印字開始直後と印字終了前とでドット径の差がない △：３００万ドットを問題なく全ノズルから出力できる
が、印字開始直後と印字終了前とでドット径の差がある ×：少なくとも一部のノズルから３００万ドットを出力
できない

【００４４】実験に使用される水性インクと該インク
の製造方法 ・水性インクＡ 市販の酸性カーボンブラック（Ｒａｖｅｎ１０６０；コ
ロンビアンカーボン社製）３００ｇを１０００ｍｌの蒸
留水によく攪拌混合し、次亜塩素酸ソーダ４５０ｇを滴
下して、１００℃で１２時間攪拌した。得られたスラリ
ーをろ紙でろ過し、十分な蒸留水で洗浄し、３０００ｍ
ｌの蒸留水に再分散して電導度が０．１５μＳになるま
で逆浸透膜で脱塩処理を行った。得られたカーボンブラ
ック分散液をロータリーエバポレータでカーボンブラッ
ク濃度が３０重量％になるまで濃縮し、アニオン性のカ
ーボンブラック水分散体を得た。そして、このようにし
て得られたアニオン性の自己分散型カーボンブラック顔
料１２、５重量部、グリセリン２５．０重量部、ソルビ
トール５．０重量部、ノニオン性界面活性剤（ノニポー
ル４０；三洋化成製）１．０重量部、蒸留水５６．５重
量部をビーカーにて混合攪拌した後、１．０μｍのメン
ブランフィルタ（アドバンテック社製）にてろ過し、ゴ
ミ及び粗大粒子を除去してインクＡを得た。

【００４５】・水性インクＢ 水性インクＡの調製に用いたアニオン性の自己分散型カ
ーボンブラック顔料１２、５重量部、アクリル樹脂エマ
ルジョン（ＡＮ１９８；大日本インキ化学工業製）２．
０重量部、グリセリン２５．０重量部、ソルビトール
５．０重量部、ノニオン性界面活性剤（ノニポール４
０；三洋化成社製）１．０重量部、蒸留水５４．５重量
部をビーカーにて混合攪拌した後、１．０μｍのメンブ
ランフィルタ（アドバンテック社製）にてろ過し、ゴミ
及び粗大粒子を除去してインクＢを得た。

【００４６】・水性インクＣ カーボンブラック顔料（Ｐｒｉｎｔｅｘ３５；デグサ社
製）１２．５重量部、顔料分散剤（スチレン−αメチル
スチレン−アクリル酸／トリエタノールアミン中和：重
量平均分子量１２５００、酸価１２０）（ジョンクリル
６２／ジョンソンポリーマー社製）４．０重量部、グリ
セリン３０．０重量部、界面活性剤０．５重量部、蒸留
水５２．０重量部を混合攪拌した後、ビーズミルにて６
時間顔料を分散しインクＣを得た。

【００４７】・水性インクＤ カーボンブラック顔料（Ｐｒｉｎｔｅｘ３５；デグサ社
製）１２．５重量部、顔料分散剤（スチレン−αメチル
スチレン−アクリル酸／トリエタノールアミン中和：重
量平均分子量１２５００、酸価１２０）（ジョンクリル
６２／ジョンソンポリーマー社製）５．０重量部、グリ
セリン３０．０重量部、界面活性剤０．５重量部、蒸留
水５１．０重量部を混合攪拌した後、ビーズミルにて６
時間顔料を分散し、その後１．０μｍのメンブランフィ
ルタで粗大粒子を除去してインクＤを得た。

【００４８】・水性インクＥ 銅フタロシアニン顔料（ＦＧ７３３０；東洋インキ製造
製）１０．０重量部、顔料分散剤（スチレン−αメチル
スチレン−アクリル酸／トリエタノールアミン中和：重
量平均分子量１２５００、酸価１２０）（ジョンクリル
６２／ジョンソンポリーマー社製）４．０重量部、グリ
セリン３０．０重量部、界面活性剤０．５重量部、蒸留
水５４．５重量部を混合攪拌した後、ビーズミルにて６
時間顔料を分散し、その後１．０μｍのメンブランフィ
ルタで粗大粒子を除去してインクＥを得た。

【００４９】・水性インクＦ キナクリドンマゼンタ顔料（Ｓｕｐｅｒ Ｍａｇｅｎｔ
ａ Ｒ；大日本インキ化学工業製）１０．０重量部、顔
料分散剤（スチレン−αメチルスチレン−アクリル酸／
トリエタノールアミン中和：重量平均分子量１２５０
０、酸価１２０）（ジョンクリル６２／ジョンソンポリ
ーマー社製）４．０重量部、グリセリン３０．０重量
部、界面活性剤０．５重量部、蒸留水５４．５重量部を
混合攪拌した後、ビーズミルにて６時間顔料を分散し、
その後１．０μｍのメンブランフィルタで粗大粒子を除
去してインクＦを得た。

【００５０】・水性インクＧ クロモファインイエロー顔料（５９３０；大日精化製）
１０．０重量部、顔料分散剤（スチレン−αメチルスチ
レン−アクリル酸／トリエタノールアミン中和：重量平
均分子量１２５００、酸価１２０）（ジョンクリル６２
／ジョンソンポリーマー社製）４．０重量部、グリセリ
ン３０．０重量部、界面活性剤０．５重量部、蒸留水５
４．５重量部を混合攪拌した後、ビーズミルにて６時間
顔料を分散し、その後１．０μｍのメンブランフィルタ
で粗大粒子を除去してインクＧを得た。

【００５１】実験結果を以下の表に示す。

【００５２】表に示すように、アニオン性の親水性基を
有する顔料を有する水性インクＡ、Ｂ及びアニオン性の
親水性基を有する樹脂を有する水性インクＣ〜Ｇを用い
る場合、印字時に背面電極及び制御電極の電位を吐出電
極の電位よりも低く設定することにより、ノズルが詰ま
ることなく、連続してインクを飛翔させてもインク滴を
安定して形成することができる。

【００５３】（実験２）以下に示すカチオン性のインク
を用い、背面電極、制御電極に印加する電圧以外は実験
１と同一の条件で、図１のインクジェット記録装置によ
り記録紙に対し各インク吐出口から３００万ドットの印
字を行った（実施例２、比較例２）。そして、上述した
「ノズル詰まり」を評価した。

【００５４】設定条件 （実施例２） 背面電極：＋３．０ｋＶのバイアス電圧を印加 吐出電極：ＧＮＤに設定 制御電極 非印字時：＋１００Ｖのバイアス電圧を印加 印字時：２ｋＨｚで＋３００Ｖのパルス電圧を印加 （比較例２） 背面電極：−３．０ｋＶのバイアス電圧を印加 吐出電極：ＧＮＤに設定 制御電極 非印字時：−１００Ｖのバイアス電圧を印加 印字時：２ｋＨｚで−３００Ｖのパルス電圧を印加 実験に使用される水性インクと該インクの製造方法 ・水性インクＨ 市販のカーボンブラック（Ｐｒｉｎｔｅｘ；デグサ社
製）１０．０ｇと、３−アミノ−Ｎ−エチルピリジウム
ブロマイド３．０６ｇとを水７２ｇによく混合した後、
これに硝酸１．６２ｇを滴下して、７０℃で攪拌した。
さらに、５ｇの水に１．０７ｇの亜硝酸ナトリウムを溶
かした溶液を加え２時間攪拌した。得られたスラリーを
ろ紙でろ過し、十分な蒸留水で洗浄し、３０００ｍｌの
蒸留水に再分散して電導度が０．１５μＳになるまで逆
浸透膜で脱塩処理を行った。得られたカーボンブラック
分散液をロータリーエバポレータでカーボンブラック濃
度が３０重量％になるまで濃縮し、カチオン性のカーボ
ンブラック水分散体を得た。そして、このようにして得
られたカチオン性の自己分散型カーボンブラック顔料１
２、５重量部、グリセリン２５．０重量部、ソルビトー
ル５．０重量部、ノニオン性界面活性剤（ノニポール４
０；三洋化成製）１．０重量部、蒸留水５６．５重量部
をビーカーにて混合攪拌した後、１．０μｍのメンブラ
ンフィルタ（アドバンテック社製）にてろ過し、ゴミ及
び粗大粒子を除去してインクＨを得た。

【００５５】・水性インクＩ 水性インクＨの調製に用いたカチオン性の自己分散型カ
ーボンブラック顔料１２、５重量部、ポリアリルアミン
／塩酸塩（ＰＡＡ−ＨＣｌ−３Ｌ；日東紡績製）２．０
重量部、グリセリン２５．０重量部、ソルビトール５．
０重量部、ノニオン性界面活性剤（ノニポール４０；三
洋化成社製）１．０重量部、蒸留水５４．５重量部をビ
ーカーにて混合攪拌した後、１．０μｍのメンブランフ
ィルタ（アドバンテック社製）にてろ過し、ゴミ及び粗
大粒子を除去してインクＩを得た。

【００５６】実験結果を以下の表に示す。

【００５７】表に示すように、カチオン性の親水性基を
有する顔料を有する水性インクＨ、Ｉを用いる場合、印
字時に背面電極及び制御電極の電位を吐出電極の電位よ
りも高く設定することにより、ノズルが詰まることな
く、連続してインクを飛翔させてもインク滴を安定して
形成することができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、水性インク内のイオン
性基がインク吐出口に形成されるインクメニスカス先端
に凝集しないように、インクを飛翔させるために発生さ
せる電界の向きを設定することにより、インク吐出口が
詰まることなく、連続でインクを飛翔させてもインク滴
が安定して形成され、したがって記録媒体上に高品位の
画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る静電式インクジェット記録装置
を示す概略部分断面図。

【図２】 本発明に係る静電式インクジェット記録装置
の一実施形態を示す斜視図。

【図３】 図２の記録装置に備えられたタイミングスリ
ットの拡大正面図。

【符号の説明】

１：インクジェット記録装置、４：インク、６：インク
室、８：インク吐出口、１６：背面電極、２０：制御電
極、２４：吐出電極、３０：記録媒体、１００：インク
ジェット記録装置、１０８：インクジェットヘッド。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを収容するインク室、インク室と
   連通した複数のインク吐出口、及び各インク吐出口の近
   傍に配置された制御電極を備えたインクジェットヘッド
   と、 インクジェットヘッドのインク吐出口に対向して配置さ
   れた背面電極とを有し、 制御電極及び背面電極の少なくとも一方に電圧を印加し
   て、インク室からインク吐出口を介して背面電極に向か
   う方向にインクを飛翔させ、インクジェットヘッドと背
   面電極との間にある記録媒体に付着させる静電式インク
   ジェット記録装置において、 前記インクは、少なくとも水、顔料、及び樹脂からな
   り、顔料及び／又は樹脂が分子中にアニオン性の親水性
   基をもつ水性インクであって、 制御電極及び背面電極の少なくとも一方に印加される電
   圧は、制御電極及び背面電極の電位がインク室内のイン
   クの電位より低くなるように設定されることを特徴とす
   る記録装置。
2. 【請求項２】 インクを収容するインク室と、インク室
   と連通した複数のインク吐出口と、各インク吐出口の近
   傍に配置された制御電極とを備えたインクジェットヘッ
   ドを有し、 前記制御電極に電圧を印加して、インク吐出口を挟んで
   インク室とは反対側にインク室内のインクを飛翔させ、
   これによりインクジェットヘッドのインク吐出口に対向
   した記録媒体に付着させる静電式インクジェット記録装
   置において、 前記インクは、少なくとも水、顔料、及び樹脂からな
   り、顔料及び／又は樹脂が分子中にアニオン性の親水性
   基をもつ水性インクであって、 制御電極に印加される電圧は、制御電極の電位がインク
   室内のインクの電位より低くなるように設定されること
   を特徴とする記録装置。
3. 【請求項３】 複数のインク吐出口に連通しインクを収
   容するインク室を備えたインクジェットヘッドを用意す
   る工程と、 インク吐出口を挟んでインク室とは反対側にインク室内
   のインクを電気的に付勢して、前記インク吐出口を介し
   てインクを飛翔させ、これにより、インクジェットヘッ
   ドのインク吐出口に対向した記録媒体に付着させる工程
   とを含む静電式インクジェット記録方法において、 前記インクは、少なくとも水、顔料、及び樹脂からな
   り、顔料及び／又は樹脂が分子中にアニオン性の親水性
   基をもつ水性インクであって、 インク室内のインクを電気的に付勢するために、電界
   を、その向きがインクを吐出する方向と略同一となるよ
   うに発生させることを特徴とする記録方法。
4. 【請求項４】 インクを収容するインク室、インク室と
   連通した複数のインク吐出口、及び各インク吐出口の近
   傍に配置された制御電極を備えたインクジェットヘッド
   と、 インクジェットヘッドのインク吐出口に対向して配置さ
   れた背面電極とを有し、 制御電極及び背面電極の少なくとも一方に電圧を印加し
   て、インク室からインク吐出口を介して背面電極に向か
   う方向にインクを飛翔させ、インクジェットヘッドと背
   面電極との間にある記録媒体に付着させる静電式インク
   ジェット記録装置において、 前記インクは、少なくとも水、顔料、及び樹脂からな
   り、顔料及び／又は樹脂が分子中にカチオン性の親水性
   基をもつ水性インクであって、 制御電極及び背面電極の少なくとも一方に印加される電
   圧は、制御電極及び背面電極の電位がインク室内のイン
   クの電位より高くなるように設定されることを特徴とす
   る記録装置。
5. 【請求項５】 インクを収容するインク室と、インク室
   と連通した複数のインク吐出口と、各インク吐出口の近
   傍に配置された制御電極とを備えたインクジェットヘッ
   ドを有し、 前記制御電極に電圧を印加して、インク吐出口を挟んで
   インク室とは反対側にインク室内のインクを飛翔させ、
   これによりインクジェットヘッドのインク吐出口に対向
   した記録媒体に付着させる静電式インクジェット記録装
   置において、 前記インクは、少なくとも水、顔料、及び樹脂からな
   り、顔料及び／又は樹脂が分子中にカチオン性の親水性
   基をもつ水性インクであって、 制御電極に印加される電圧は、制御電極の電位がインク
   室内のインクの電位より高くなるように設定されること
   を特徴とする記録装置。
6. 【請求項６】 複数のインク吐出口に連通しインクを収
   容するインク室を備えたインクジェットヘッドを用意す
   る工程と、 インク吐出口を挟んでインク室とは反対側にインク室内
   のインクを電気的に付勢して、前記インク吐出口を介し
   てインクを飛翔させ、これにより、インクジェットヘッ
   ドのインク吐出口に対向した記録媒体に付着させる工程
   とを含む静電式インクジェット記録方法において、 前記インクは、少なくとも水、顔料、及び樹脂からな
   り、顔料及び／又は樹脂が分子中にカチオン性の親水性
   基をもつ水性インクであって、 インク室内のインクを電気的に付勢するために、電界
   を、その向きがインクを吐出する方向とは略逆向きにな
   るように発生させることを特徴とする記録方法。