JP5016758B2

JP5016758B2 - Inkjet recording head and inkjet recording apparatus

Info

Publication number: JP5016758B2
Application number: JP2001259694A
Authority: JP
Inventors: 真夫加藤; 宣幸松本; 陽一高田; 大策井手
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: JP2002144554A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置の分野では、特に普通紙に対する印字濃度、印字品位、耐水性、および耐光性等の堅牢性の優れた黒色画像を形成するために顔料を含有するブラックインクを用いたり、また、ブラックインクで印字された画像領域とカラーインクで印字された画像領域との境界部に生じる滲み（以下、「ブリード」という。）や、カラーインクとの境界部のブラック画像領域内に発生する白い不均一な画像乱れ（以下、「白もや」という。）を防止するインクセットを用いることが知られている。
【０００３】
代表的な技術として、特開平６−１０６８４１号公報、特開平９−１１８５０号公報、特開平１１−３３４１０１号公報、特開平１１−３４３４４１号公報、米国特許第５４２８３８３号、米国特許第５４８８４０２号、および米国特許第５９７６２３０号には、ブラックインクとカラーインクとからなるインクセットであって、カラーインクの少なくとも１つのインクがブラックインクと相互反応性を示し、他のインクがブラックインクと非反応性を示す、ブリードを低減させることのできるインクセット、およびこれを用いたインクジェット記録方法が記載されている。特に、ブラックインクによる印字領域と、ブラックインクと非反応性を示すカラーインクによる印字領域との境界における滲みを防止するため、ブラックインク印字領域に反応性を有するカラーインクの印字を重ねて行う印字方法（以下、「アンダープリンティング」という。）が開示されている。
【０００４】
アンダープリンティングにおいて用いられる、ブラックインクおよびこれに相互反応性を示すカラーインクとしては、親水性基を有する黒色色材を含むブラックインクと、金属イオンからなる反応剤を含む相互反応性カラーインクとの組み合わせが知られている。これらのインクを記録媒体上に塗布して混合させ、親水性基と金属イオンとを反応させると、黒色色材の沈殿が生じる。これにより、黒色色材が、ブラックインクの印字領域に隣接する非反応性カラーインクの印字領域に移動することが防がれるので、ブラックインクの印字領域と非反応性カラーインクの印字領域との間に生じるブリードが低減される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者らの検討によって、上記のようなアンダープリンティングを行うインクジェット記録ヘッドおよびインクジェット記録装置について、以下のような間題点が新たに明らかになった。
【０００６】
第１の問題点は、カラーインクに高い濃度の金属イオンを含ませてブラックインクとの相互反応性を高めた場合には、ブリードや白もやを低減する観点からは好ましいものの、記録ヘッドのインク吐出面に付着したインクミスト中に含まれる金属イオンによってインク吐出面が劣化しやすくなったり、インク中に添加される金属イオンの濃度が高くなることでインクの粘度が増し、インクの吐出安定性が低下してしまうことである。これを防止するためには、ブリードや白もやを低減しつつも、カラーインクに添加する金属イオンの全体量をできるだけ低く抑える必要がある。
【０００７】
また、第２の問題点は、反応性インク中に含まれる金属イオンの凝集物が、記録ヘッドのインク吐出面をワイピングするためにインクジェット記録装置に設けられたワイパの先端表面に堆積することで、ワイパによる記録ヘッドの回復性能が低下してしまうことである。ワイパをクリーニングしてワイパのワイピング性能を回復させるためのワイパークリーニング手段を備えることは公知であるが、このような手段によっても一度凝固した凝集物を取り除くのは困難であり、そのための機能を付加するとワイパークリーニング手段のコストが高くなってしまう。
【０００８】
また、第３の問題点は、インクを吐出する記録ヘッドの吐出口列のレイアウトによっては、ブリード白もやを低減するためには、印字速度が低下してしまう場合があるということである。
【０００９】
そこで本発明は、ブリードや白もやを低減しつつも、カラーインクに添加する金属イオンの全体量をできるだけ低く抑えることができるインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。さらには、記録速度の低下を防止しつつブリードや白もやの低減を実現することができるインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、反応性インク中に含まれる金属イオンの凝集物がワイパの先端表面に堆積することを防止することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。さらには、記録速度の低下を防止しつつブリードや白もやの低減を実現することができるインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、ブラックインクを吐出する第１の吐出口列と、カラーインクを吐出する複数の第２の吐出口列と、が形成された面を有するインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記録ヘッドの前記面に当接するワイパを移動させて前記面のクリーニングを行うワイピング手段と、を備えたインクジェット記録装置において、前記第１の吐出口列によるブラック印字との印字間隔が最も短い前記第２の吐出口列が吐出するカラーインクが、前記ブラック印字との印字間隔が最も長い前記第２の吐出口列が吐出するカラーインクよりも、前記ブラックインクとの反応性を示す金属イオンの濃度が高く、前記ワイピング手段は、前記複数の第２の吐出口列のクリーニングを、吐出するカラーインクの前記金属イオンの濃度が同等以下となるような順番で行うことを特徴とする。
【００１２】
上記本発明のように構成されたインクジェット記録ヘッドによれば、第１のインク以外のインク用の各吐出口列に導入されるインクの、第１のインクとの相互反応性は、第１のインク用の吐出口列による印字との印字間隔が最も短いインクを吐出する吐出口列に導入されるインクが一番高く、その印字間隔が長くなるにつれて低くなる。このように、第１のインク以外のインク用の各吐出口列に導入するインクの相互反応性を第１のインクによる印字との印字間隔が長くなる順に低くすることにより、反応性インク中の反応剤（金属イオン）の濃度を全体として低くするとともに、ブリードや白もやの低減を図ることが可能となり、印字画像の高品位化と記録ヘッドの高信頼性化とを両立させることが可能となる。
【００２６】
また、前記金属イオンは、Ｍｇ²⁺、Ｃａ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｃｏ²⁺、Ｎｉ²⁺、Ｆｅ²⁺、Ｌａ³⁺、Ｎｄ³⁺、Ｙ³⁺およびＡｌ³⁺から選ばれる少なくとも１つの多価金属陽イオンである構成としてもよい。
【００２７】
さらに、前記相互反応性を示すカラーインクは、該カラーインクの全重量に対して０．１〜１５重量％の金属塩を含む構成としてもよい。
【００２８】
さらには、前記ブラックインクは塩を含有し、色材として黒色顔料が用いられている構成としてもよい。
【００３０】
上記本発明のインクジェット記録装置によれば、反応剤（金属イオン）の濃度が比較的高いインクが導入された吐出口列から反応剤の濃度が比較的低いインクが導入された吐出口列へ順次ワイピングが行われるので、ワイパに先に染み込んだ反応剤の濃度が比較的高いインクは、その後に染み込む反応剤の濃度が比較的低いインクによって薄められ、ワイパの少なくとも先端部（記録ヘッドの吐出口形成面に当接する部分）では反応剤の濃度が低くなり、反応剤の凝集物がワイパの先端表面に堆積することが容易に防止される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、下記の実施例により限定されるものではない。
【００３２】
＜インクジェット記録装置の構成について＞
図１は、後述する本発明の液体吐出ヘッド（以下、「記録ヘッド」ともいう。）を装着して適用することのできる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。
【００３３】
図１において、符号１０１はインクジェット記録ヘッドである。この記録ヘッド１０１は、駆動モータ１０２の正逆回転に連動して駆動力伝達１０３および１０４を介して回転するリードスクリュー１０５の螺旋溝１０６に対して係合するキャリッジ１０７上に搭載されており、駆動モータ１０２の動力によってキャリッジ１０７とともにガイド１０８に沿って矢印ａおよびｂ方向に往復移動される。図示しない記録媒体搬送装置によってプラテン１０９上を搬送されるプリント用紙Ｐ（記録媒体）の紙押さえ板１１０は、キャリッジ移動方向にわたってプリント用紙Ｐをプラテン１０９に対して押圧する。
【００３４】
上記のリードスクリュー１０５の一端の近傍には、フォトカプラ１１１および１１２が配設されている。これらはキャリッジ１０７のレバー１０７ａのこの域での存在を確認して駆動モータ１０２の回転方向切り替え等を行うためのホームポジション検知手段である。図において、符号１１３は上述のインクジェット記録ヘッド１０１の吐出口のある前面を覆うキャップ部材１１４を支持する支持部材である。また、符号１１５はキャップ部材１１４の内部にヘッド１０１から空吐出等されて溜まったインクを吸引するインク吸引手段である。この吸引手段１１５によりキャップ内開口部１１６を介してヘッド１０１の吸引回復が行われる。符号１１７はクリーニングワイパであり、符号１１８はワイパ１１７を移動させる移動部材であり、ワイパ１１７および移動部材１１８は本体支持体１１９に支持されている。上記のワイパ１１７はこの形態に限らず、他の周知のクリーニングワイパであってもよい。符号１２０は吸引回復操作にあたって、吸引を開始するためのレバーであり、キャリッジ１０７と係合するカム１２１の移動に伴って移動し、駆動モータ１０２からの駆動力がクラッチ切り替え等の公知の伝達手段で移動制御される。上記記録ヘッド１０１に設けられた発熱体（不図示）に信号を付与したり、前述した各機構の駆動制御を司ったりするインクジェット記録制御部は装置本体側に設けられており、ここには図示しない。
【００３５】
上述の構成を有するインクジェット記録装置１００は、図示しない記録媒体搬送装置によりプラテン１０９上を搬送されるプリント用紙Ｐ（記録媒体）に対し、記録ヘッド１０１がプリント用紙Ｐの全幅にわたって往復移動しながら記録を行う。
【００３６】
＜液体吐出ヘッドの構成について＞
図２は本発明の液体吐出ヘッドの１つの実施の形態を液流路方向で切断した断面図で示すとともに、液流路内の特徴的な現象を（ａ）〜（ｆ）の工程に分けて示したものである。
【００３７】
本形態の液体吐出ヘッドでは、液体を吐出するための吐出エネルギー発生素子として、液体に熱エネルギーを作用させる発熱体５２が平滑な素子基板５１に設けられており、素子基板５１上に発熱体５２に対応して液流路１０が配されている。液流路１０は吐出口１８に連通していると共に、複数の液流路１０に液体を供給するための共通液室１３に連通しており、吐出口１８から吐出された液体に見合う量の液体をこの共通液室１３から受け取る。符号Ｍは吐出液が形成するメニスカスを表し、メニスカスＭは、吐出口１８及びそれに連通する液流路１０の内壁によって発生する毛細管力によって通常負圧である共通液室１３の内圧に対して、吐出口１８近傍でつり合っている。
【００３８】
液流路１０は、発熱体５２を備えた素子基板５１と天板５０が接合されることで構成されており、発熱体５２と吐出液との接する面の近傍領域には、発熱体５２が急速に加熱されて吐出液に発泡を生じさせる気泡発生領域１１が存在する。この気泡発生領域１１を有する液流路１０に可動部材３１の少なくとも一部が発熱体５２と対面するように配されている。この可動部材３１は吐出口１８に向かう下流側に自由端３２を有すると共に、上流側に配置された支持部材３４に支持されている。特に本形態では、上流側へのバック波及び液体の慣性力に影響する、気泡の上流側半分の成長を抑制するため、自由端３２が気泡発生領域１１の中央付近に配されている。そして可動部材３１は気泡発生領域１１で発生する気泡の成長に伴い、支持部材３４に対して変位可能である。この変位するときの支点３３は支持部材３４における可動部材３１の支持部となっている。
【００３９】
気泡発生領域１１の中央上方にはストッパ（規制部）６４が位置していて、気泡の上流側半分の成長を抑制するために可動部材３１の変位をある範囲で規制している。共通液室１３から吐出口１８への流れにおいて、ストッパ６４を境に上流側に、液流路１０と比較して相対的に流路抵抗の低い低流路抵抗領域６５が設けられている。この領域６５における流路構造は上壁がなかったり流路断面積が大きいことなどで、液の移動に対し流路から受ける抵抗を小さくしている。
【００４０】
以上の構成により、変位した可動部材３１とストッパ６４との接触によって、気泡発生領域１１を有する液流路１０が吐出口１８を除いて、実質的に閉じた空間になるという従来にない特徴的なヘッド構造を提案している。
【００４１】
次に、本形態の液体吐出ヘッドの吐出動作について詳しく説明する。
【００４２】
図２（ａ）では、発熱体５２に電気エネルギー等のエネルギーが印加される前の状態であり、発熱体が熱を発生する前の状態を示す。ここで重要なことは、可動部材３１が、発熱体５２の発熱によって発生する気泡に対し、この気泡の上流側半分に対面する位置に設けられており、かつ、可動部材３１の変位を規制するストッパ６４が気泡発生領域１１の中央上方に設けられていることである。つまり、液流路構造と可動部材の配置位置とによって、気泡の上流側半分が可動部材３１に押え込まれるようになっている。
【００４３】
図２（ｂ）では、気泡発生領域１１内を満たす液体の一部が発熱体５２によって加熱され、膜沸騰に伴う気泡４０がほぼ最大に成長した状態を示す。このとき、気泡４０の発生に基づく圧力波が液流路１０内に伝播し、それに伴い液体は気泡発生領域の中央領域を境に下流側及び上流側に移動し、上流側においては気泡４０の成長に伴う液の流れにより可動部材３１が変位し、下流側においては吐出口１８から吐出滴６６が吐出しつつある。ここで、上流側すなわち共通液室１３方向への液体の移動は、液体の移動に対し流路からの抵抗が下流側に比較して低くなっていて液体流動がしやすい領域である低流路抵抗領域６５によって大きな流れとなるが、可動部材３１はストッパ６４に接近または接触するまで変位すると、それ以上の変位が規制されるため、上流方向への液体の移動もそこで大きく制限される。それに伴い気泡４０の上流側への成長も可動部材３１で制限される。これにより、流路の気泡発生領域よりも上流側における最大流路抵抗を形成し、気泡の上流側の成長を略一定化している。この構成により、吐出液滴の形成をより安定したものにでき、かつ、応答周波数依存特性自体を改善できるようにしている。
【００４４】
また、この時、上流方向への液体の移動力は大きいため、可動部材３１は上流方向へ引っ張られた形の応力を大きく受けている。さらに、可動部材３１で成長を制限された気泡４０の一部は、液流路１０を形成する両側壁と可動部材３１の側部との僅かな間隙を通り、可動部材３１の上面側に***している。この***した気泡を本明細書では「***気泡（４１）」と呼ぶこととする。
【００４５】
この状態において、可動部材３１に対して吐出口側への液流路の全体形状は、上流側から下流側に向かって広がってゆく構造となっている。
【００４６】
本形態においては、気泡４０の吐出口側の部分と吐出口との間は液流に対しまっすぐな流路構造を保っている「直線的連通状態」となっている。これは、より好ましくは、気泡の発生時に生じる圧力波の伝播方向とそれに伴う液体の流動方向と吐出方向とが直線的に一致させることで、吐出滴６６の吐出方向や吐出速度等の吐出状態をきわめて高いレベルで安定化させるという理想状態を形成することが望ましい。本発明では、この理想状態を達成、または近似させるための一つの定義として、吐出口１８と発熱体５２、特に気泡の吐出口側に影響力を持つ発熱体の吐出口側(下流側)とが直接直線で結ばれる構成とすればよく、これは、流路内の流体がない状態であれば、吐出口の外側から見て発熱体、特に発熱体の下流側が観察することが可能な状態である。
【００４７】
一方、前述したように気泡４０の上流側の部分は可動部材３１の変位がストッパ６４によって規制されているため、上流側への液流の慣性力によって可動部材３１を上流側へ凸形状に湾曲させ応力をチャージさせるまでにとどまった状態で小さなサイズになっている。この部分全体としては、ストッパ部及び液流路仕切壁５３と可動部材３１と支点３３とで上流側の領域に進入する量をほとんど無にしている。（ただし、可動部材３１と液流路仕切壁５３との間隙で１０μｍ以下のスペースに対する部分***気泡は許容する。）
これによって、上流側への液流を大幅に規制し、隣接したノズルへの流体クロストークや、後述する高速リフィルを阻害する供給路系における液の逆流や圧力振動を防止する。
【００４８】
図２（ｃ）では、前述した膜沸騰の後に気泡内部の負圧が液流路内の下流側への液体の移動に打ち勝って、気泡４０の収縮が開始された状態を示す。この時点では、気泡成長による液体の上流方向への力が大きく残るため、気泡４０の収縮開始後一定の間は可動部材３１は未だストッパ６４に接触された状態であり、気泡４０の収縮の多くは吐出口１８から上流方向への液移動力を生じさせる。図２（ｂ）の状態で、可動部材３１は上流側へ凸形状に湾曲した応力チャージ状態であったため、図２（ｃ）では、可動部材自身としては応力を開放する側すなわち上流側から液流を引き戻し上流方向に対し凹形状になろうとする力が発生する。このため、ある時点から前述した上流方向への液の移動力にこの上流方向からの可動部材の引き戻し力が打ち勝ってわずかながらに上流側から吐出口側への流れを生じさせ始め、可動部材３１も撓みが減じ、上流方向に凹形状への変位が始まる。すなわち、一時的に液流路内の液体がトータルとして吐出口方向に一方的に向う流れが生じるという、気泡４０の上流側と下流側でのアンバランス状態が発生するのである。
【００４９】
その直後のタイミングでは、液流路内全体としては、いまだ変位した可動部材３１とストッパ６４との接触によって、気泡発生領域１１を有する液流路１０が吐出口１８を除いて、実質的に閉じた空間になっているため、気泡４０の収縮エネルギーは全体バランスとして吐出口１８近傍の液体を上流方向へ移動させる力として強く働く。したがって、メニスカスＭはこの時点で吐出口１８から液流路１０内に大きく引き込まれ、吐出液滴６６と繋がっている液柱を強い力ですばやく切り離すことになる。その結果、図２（ｄ）に示すように、吐出口１８の外側にとり残される液滴すなわちサテライト（副滴）６７が少なくなる。
【００５０】
図２（ｄ）では、消泡工程がほぼ終了し吐出液滴６６とメニスカスＭが分断された状態を示す。低流路抵抗領域６５では液体の上流方向の移動力に対し可動部材３１の反発力と気泡４０の消泡による収縮力によって、可動部材３１の下方変位とそれに伴う低流路抵抗領域６５での下流方向への流れとが開始され、可動部材３１とストッパ６４との近接または接触状態が開放し始める。これに伴い低流路抵抗領域６５での下流方向への流れは流路抵抗が小さい為、急速に大きな流れとなってストッパ６４部分を介し液流路１０へ流れ込む。これにより、メニスカスＭを液流路１０内へと急速に引き込む流れが急に低下するため、メニスカスＭは吐出口１８から外側に残った、または吐出口１８方向に凸になっている液柱部分をできるだけ分離させず取り込みながら比較的低速で発泡前の位置へ戻り始める。特に、メニスカスＭの復帰の流れと上流からのリフィルとが合流することで吐出口１８〜ヒータ２間で流速がほとんどゼロの領域を形成することでメニスカスの収束性が良い。これはインクの粘度や表面張力にもよるが、本発明によれば、この液柱が分離しサテライトとなって印字物に付着し画品位を低下させたり、オリフィス近傍に付着し吐出方向に悪影響を及ぼしたり、吐出不良を引き起こしたりするものを激減させることができる。
【００５１】
また、メニスカスＭ自身も大きく液流路内に引き込まれる以前に復帰を開始するので、液移動速度自体はそれほど大きくなくても短時間で復帰を果たすため、メニスカスのオーバーシュート、すなわち吐出口１８で停止せず吐出口１８の外側への凸形状となる量を低減し、オーバーシュートに引き続いて発生する吐出口１８を収束点とした減衰振動現象を極めて短時間で終了させることができる。この減衰振動現象も印字品位に悪影響を及ぼすため、本発明は安定的な高速印字を可能としている。
【００５２】
また、前述した可動部材３１とストッパ６４の間の部分を介した液流路１０への流れ込みは図２（ｄ）に示すように天板５０側の壁面での流速を高めるため、この部分での微少泡などの残留も極めて少なく、吐出の安定性に寄与している。
【００５３】
一方、吐出滴６６に対し直後に存在するサテライト６７の中には図２（ｃ）における急速なメニスカス引き込みによって吐出滴と極めて近接しているものもあり、吐出滴６６の飛翔の後方に生じる空気の渦により吐出滴に引き寄せられる力を受ける現象、いわゆるスリップストリーム現象が発生する。
【００５４】
この現象について詳しく説明する。旧来からの液体吐出ヘッドでは吐出口から液体が吐出された瞬間に液滴が球体を形成することはなく、先端に球状部を持つ液柱に近い状態で吐出される。そして、尾引きの部分が主滴とメニスカスの両方に引っ張られてメニスカスより切り離されたときに尾引きの部分からサテライトドットが形成され、主滴と共に被記録体へ飛翔することが知られている。サテライトドットは主滴よりも後から飛翔するため、メニスカスにも引っ張られていた分だけ吐出速度が低く、その着弾位置が主滴とずれて、印字品位が劣化してしまう。本発明による液体吐出ヘッドでは、前述のようにメニスカスを後退させる力が旧来の液体吐出ヘッドよりも大きいため、主滴が吐出した後の尾引き部分を引っ張る力が強く、尾引き部分とメニスカスを切り離す力が強くなってこの切り離すタイミングも早くなる。したがって、尾引き部分から形成されるサテライトドットが小さくなり、また主滴とサテライトドットとの距離が短くなる。さらに、尾引き部分がいつまでもメニスカスに引っ張られ続けないため、吐出速度が低下せず、吐出滴６６の後方でいわゆるスリップストリーム現象によりサテライト６７が引き寄せられる。
【００５５】
図２（ｅ）では図２（ｄ）の状態がさらに進んだ状態を示す。サテライト６７はさらに吐出滴６６に近接し同時に引き寄せられ、スリップストリーム現象による引き力も増大する。一方、上流側から吐出口１８方向への液体移動は、気泡４０の消泡工程完了と可動部材３１の変位オーバーシュートで初期位置より下方に変位することで上流側からの液体の引き込みと吐出口１８方向への液体の押し出し現象を生じさせる。しかも、ストッパ６４が存在する液流路の断面積拡大によって吐出口１８方向への液流れが増大し、メニスカスＭの吐出口１８への復帰が加速する。この事により、本形態におけるリフィル特性は飛躍的に向上する。
【００５６】
また、気泡の消滅時に発生するキャビテーション発生時は可動部材３１の下方変位によって消泡点と吐出口１８が区分されるため、キャビテーションによる衝撃波が吐出口１８に直接伝達されず可動部材３１に多く吸収されるため、キャビテーションによる衝撃波がメニスカスに到達してメニスカスからマイクロドットと呼ばれる微小液滴が発生するがほとんどなくなるため、マイクロドットが印刷物に付着して画品位を低下させたり、吐出口１８近傍に付着して吐出を不安定にさせたりする現象が激減するのである。
【００５７】
さらに、消泡によるキャビテーション発生ポイントも可動部材３１により支点３３側にずれるため、ヒータ２に対するダメージが少なくなる。また、可動部材３１とヒーター２間での増粘インクの強制的な移動を引き起こし、この閉域から排除することで吐出耐久性が向上する。同時に、同現象によりこの領域でのヒータへのこげの付着も少なくなる為、吐出安定性が向上する。
【００５８】
図２（ｆ）では、図２（ｅ）の状態がさらに進み、サテライト６７が吐出滴６６にとり込まれた状態を示す。この吐出滴６６とサテライト６７の合体は他の実施形態でも吐出毎に必ずしも起きる現象ではなく、条件によって起きる場合と起きない場合がある。しかし、サテライトの量を少なくとも減少または消滅させることで、主滴とサテライトドットとの着弾位置が被記録体上で殆どずれず印字品位に与える影響が極めて小さくなる。すなわち、画像のシャープネスを高め印字品位を向上させるとともに、ミストとなって印字媒体や記録装置内を汚すなどの弊害を低減することができる。
【００５９】
一方、可動部材３１はそのオーバーシュートの反動で再びストッパ６４の方向への変位を生じる。これは可動部材３１の形状及びヤング率、液流路内の液体の粘度、比重で決まる減衰振動により収束し、最終的には初期位置で停止する。
【００６０】
可動部材３１の上方変位によって共通液室１３側から吐出口１８方向への液体の流れは制御され、メニスカスＭの動きは吐出口近傍ですみやかに収束する。よって、メニスカスのオーバーシュート現象などの、吐出状態を不安定にし印字品位を低下する要因を大きく低減することができる。
【００６１】
なお、本発明が適用されるのは上記のような構成の液体吐出ヘッドに限られず、例えば、発熱体上に発生した気泡が吐出口を介して大気中に連通するように構成された液体吐出ヘッドや、吐出エネルギー発生手段としてピエゾ素子等の電気機械変換素子を用いた液体吐出ヘッドにも適用することが可能である。
【００６２】
＜記録ヘッドの吐出口列の構成について＞
図３〜図５は、本発明を具現化する各種記録ヘッドの吐出口列の構成例を示す概略図である。なお、各図とも、記録用紙の印字面に対して記録ヘッドを透視した状態で示されている。
（１）記録ヘッド１
図３に示すように、記録ヘッド１は、第１のインクとしてのブラックインク用の吐出口列Ｂｋ１と、カラーインク用の吐出口列Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とが、副走査方向に並列に配置されている。各吐出口列Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３は、互いに異なる色のカラーインクを吐出するようにされており、主走査方向に一列に並べられている。ブラック用の吐出口列Ｂｋ１の幅は、３つのカラー用の吐出口列Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が一列に並べられた長さとほぼ同じ長さを有している。
【００６３】
このように構成された記録ヘッド１は、ブラックの印字速度と記録ヘッドの製造コストとを優先させたインクジェット記録ヘッドの代表的な形態である。
（２）記録ヘッド２
図４に示すように、記録ヘッド２は、第１のインクとしてのブラックインク用の吐出口列Ｂｋ２およびカラーインク用の吐出口列Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６が副走査方向に並列に配置されている。各吐出口列Ｂｋ２，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６は、互いに同じ幅を有している。
【００６４】
このように構成された記録ヘッド２は、ブラック、カラー共に印字速度を重視したインクジェット記録ヘッドの代表的な形態である。
（３）記録ヘッド３
図５に示すように、記録ヘッド３は、第１のインクとしてのブラックインク用の吐出口列Ｂｋ３およびカラーインク用の５つの吐出口列Ｃ７〜Ｃ１１が副走査方向に並列に配置されている。カラーインク用の吐出口列Ｃ７〜Ｃ１１は互いに同じ幅を有しているのに対し、ブラックインク用の吐出口列Ｂｋ３は、これらのカラーインク用吐出口列Ｃ７〜Ｃ１１のほぼ２倍の幅を有している。
【００６５】
このような記録ヘッド３の構成によれば、ブラックの印字速度を向上できることに加え、Ｃ７とＣｌｌ、Ｃ８とＣｌＯにそれぞれ同色のインクを用いることにより、記録ヘッド３の走査方向が往復いずれの方向であっても記録用紙上へ吐出するカラーインクの色順序を同じにすることができる。すなわち、記録ヘッド３が図示ａ方向に走査されるときにはＣ７，Ｃ８，Ｃ９の順にカラーインクの吐出を行い、記録ヘッド３が図示ｂ方向に走査されるときにはＣ１１，Ｃ１０，Ｃ９の順にカラーインクの吐出を行うことで、記録用紙上へ吐出するカラーインクの色順序を同じにすることができる。
【００６６】
この記録ヘッド３によれば、往方向走査時と復方向走査時とで記録用紙上へ吐出するカラーインクの色順序が異なる他の記録ヘッド（例えば図４の記録ヘッド２）とは異なり、走査方向を切り替える毎に記録用紙上でのインク同士の重ね合わせ順序が異なることで発色に違いが生じることがなくなるので、良好な往復印字が可能になり、カラー印字の高速化を図ることができる。
【００６７】
記録ヘッド３を用いて記録媒体上に印字を行う際に、ブラック印字のみを行う場合には、ブラック吐出口列Ｂｋ３の全幅を駆動して印字動作の高速化を図る。一方、ブラック印字とカラー印字とを混在させて行う場合には、ブラック吐出口列Ｂｋ３のうち、各カラー用ノズルＣ７〜Ｃ１１よりも排紙方向に関して上流側の半幅分の部分（図５におけるＡ部分）のみを用いて、カラー印字に先行してブラック印字を行い、ブラック印字領域を形成する。そして、記録媒体を排紙方向にブラック吐出口列Ｂｋ３の半幅分だけ搬送し、先のブラック印字領域に対してカラー印字を行う。
【００６８】
＜インクについて＞
（１）ブラックインクについて
ブラックインク中の黒色顔料としては、例えばカーボンブラックが好適に用いられる。そして、カーボンブラックをインク中で分散させる形態としては、自己分散型の形態であっても、分散剤による形態であってもよい。
【００６９】
（自己分散型カーボンブラック）
自己分散型のカーボンブラックとしては、例えば、少なくとも１つの親水性基（アニオン性基やカチオン性基）がイオン性基として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カーボンブラックが挙げられる。これを用いることによって、カーボンブラックを分散させるための分散剤の添加が削減あるいは不要となる。
【００７０】
アニオン性基を表面に直接もしくは他の原子団を介して結合しているカーボンブラックの場合、表面に結合されている親水性基の例として、例えば、−ＣＯＯ（Ｍ２）、−ＳＯ₃（Ｍ２）、−ＰＯ₃Ｈ（Ｍ２）、−ＰＯ₃（Ｍ２）₂等を挙げることができる。なお上記式中、「Ｍ２」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、−ＣＯＯ（Ｍ２）、−ＳＯ₃（Ｍ２）が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自己分散型カーボンブラックは、インク中での分散性が良好な為、本発明において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、「Ｍ２」として表わしたもののうち、アルカリ金属の具体例としては、例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂおよび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Ｍ２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例のインクは、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Ｍ２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Ｍ２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Ｍ２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Ｍ２をアンモニウムにする方法等が挙げられる。
【００７１】
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。
【００７２】
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。ここでフェニレン基およ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−Ｃ₂Ｈ₄ＣＯＯ（Ｍ２）、−Ｐｈ−ＳＯ₃（Ｍ２）、−Ｐｈ−ＣＯＯ（Ｍ２）等（但し、Ｐｈはフェニル基を表す）が挙げられる。
【００７３】
ところで本発明において上記した自己分散型カーボンブラックの中から２種若しくはそれ以上を適宜選択したインクの色材に用いてもよい。また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重量に対して、０．１〜１５重量％、特には１〜１０重量％の範囲とすることが好ましい。この範囲とすることで自己分散型カーボンブラックはインク中で十分な分散状態を維持することができる。更にインクの色調の調製等を目的として、自己分散型カーボンブラックに加えて染料を色材として添加してもよい。
【００７４】
（通常のカーボンブラック）
またブラックインク用の色材としては、自己分散型でない、通常のカーボンブラックを用いることもできる。このようなカーボンブラックとしては例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック顔料で、例えば、レイヴァン（Ｒａｖｅｎ）７０００、レイヴァン５７５０、レイヴァン５２５０、レイヴァン５０００ＵＬＴＲＡ−、レイヴァン３５００、レイヴァン２０００、レイヴァン１５００、レイヴァン１２５０、レイヴァン１２００、レイヴァン１１９０ＵＬＴＲＡ−ＩＩ、レイヴァン１１７０、レイヴァン１２５５（以上コロンビア社製）、ブラックパールズ（ＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ）Ｌ、リーガル（Ｒｅｇａｌ）４００Ｒ、リーガル３３０Ｒ、リーガル６６０Ｒ、モウグル（Ｍｏｇｕｌ）Ｌ、モナク（Ｍｏｎａｒｃｈ）７００、モナク８００、モナク８８０、モナク９００、モナク１０００、モナク１１００、モナク１３００、モナク１４００、ヴァルカン（Ｖａｌｃａｎ）ＸＣ−７２Ｒ（以上キャボット社製）、カラーブラック（ＣｏｌｏｒＢｌａｃｋ）ＦＷ１、カラーブラックＦＷ２、カラーブラックＦＷ２Ｖ、カラーブラックＦＷ１８、カラーブラックＦＷ２００、カラーブラックＳ１５０、カラーブラックＳ１６０、カラーブラックＳ１７０、プリンテックス（Ｐｒｉｎｔｅｘ）３５、プリンテックスＵ、プリンテックスＶ、プリンテックス１４０Ｕ、プリンテックス１４０Ｖ、スペシャルブラック（ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ）６、スペシャルブラック５、スペシャルブラック４Ａ、スペシャルブラック４（以上デグッサ社製）、Ｎｏ．２５、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４７、Ｎｏ．５２、Ｎｏ．９００、Ｎｏ．２３００、ＭＣＦ−８８、ＭＡ６００、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１００（以上三菱化学社製）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く従来公知のカーボンブラックを使用することが可能である。また、マグネタイト、フェライト等の磁性体微粒子やチタンブラック等を黒色顔料として用いても良い。
【００７５】
そしてこのような通常型のカーボンブラックをブラックインクの色材として用いる場合には、これを水性媒体に安定して分散させるために分散剤をインク中に添加することが好ましい。分散剤としては例えばイオン性基を有し、その作用によってカーボンブラックを水性媒体に安定に分散させることのできるものが好適に用いられ、そのような分散剤としては、例えば分散剤として具体的には、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸ハーフエステル共重合体、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−マレイン酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸−マレイン酸ハーフエステル共重合体、あるいは、これらの塩等が挙げられる。この中で重量平均分子量が１０００から３００００の範囲のものが好ましく、更に好ましくは３０００から１５０００の範囲である。
【００７６】
（ブラックインクが有する塩について）
ブラックインク中に、塩を共存させることによって、記録媒体の種類によって画像品質が大きく変化することがなく、また濃度の極めて高い、高品位の画像を安定的に形成することのできるインクとすることができる。
【００７７】
また、インク中に塩を共存させることで、同一ドキュメント内のブラック領域内に、ブラックインクのみで形成した部分とカラーインクとブラックインクとの混合によって形成した部分とが混在した場合にも、ブラックの画像濃度が互いに異なることがなく、視覚的に違和感のない画像を形成することが可能となる。
【００７８】
本発明に係るブラックインクが有する塩としては、（Ｍ１）₂ＳＯ₄、ＣＨ₃ＣＯＯ（Ｍ１）、Ｐｈ−ＣＯＯ（Ｍ１）、（Ｍ１）ＮＯ₃、（Ｍ１）Ｃｌ、（Ｍ１）Ｂｒ、（Ｍ１）Ｉ、（Ｍ１）₂ＳＯ₃および（Ｍ１）₂ＣＯ₃から選ばれる少なくとも一つを用いることが好ましい。ここで、「Ｍ１」はアルカリ金属、アンモニウムまたは有機アンモニウムを表し、Ｐｈはフェニル基を表す。そしてアルカリ金属の具体例としては例えばＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、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、トリ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、エタノールアンモニウム、ジエタノールアンモニウムおよびトリエタノールアンモニウム等が挙げられる。そして上記した塩の中でも硫酸塩（例えば硫酸カリウム等）、安息香酸塩（例えば安息香酸アンモニウム）は自己分散型カーボンブラックとの相性が良く、具体的には記録媒体に付与したときの固液分離効果が特に優れるためか、種々の記録媒体に特に優れた品質のインクジェット記録画像を形成することができる。
【００７９】
本発明にかかるブラックインク中の色材、例えば自己分散型カーボンブラックの含有量としては、インク全重量に対して、０．１〜１５重量％、特には１〜１０重量％の範囲とすることが好ましい。また塩の含有量としてはインク全重量に対して０．０５〜１０重量％、特には０．１〜５重量％の範囲とすることが好ましい。ブラックインク中の色材および塩の含有量を上記の範囲とすることでより一層優れた効果を享受できる。
【００８０】
（ブラックインクにおける水性媒体）
本発明に係るブラックインクに用いられる水性媒体の例としては、例えば、水、或いは水と水溶性有機溶剤との混合溶媒が挙げられる。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。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−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。水としては脱イオン水を使用することが望ましい。
【００８１】
本発明に係るブラックインク中に含有される水溶性有機溶剤の含有量は特に限定されないが、インク全重量に対して、好ましくは３〜５０ｗｔ％の範囲が好適である。又、インクに含有される水の含有量はインク全重量に対して好ましくは５０〜９５重量％の範囲である。
【００８２】
（インク特性；特にインクジェット吐出特性、記録媒体への浸透性について）本発明に係るブラックインクは、筆記具用インクやインクジェット記録用インクに用いる事ができる。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ーを作用させ、液滴を吐出する記録方法、およびインクに熱エネルギーを加えてインクの発泡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。ところで本発明に係るブラックインクをインクジェット記録用に用いる場合には、該インクはインクジェットヘッドから吐出可能である特性を有する事が好ましい。インクジェットヘッドからの吐出性という観点からは、該液体の特性としては、例えばその粘度を１〜１５ｃｐｓ、表面張力が２５ｍＮ／ｍ（ｄｙｎｅ／ｃｍ）以上、特には粘度を１〜５ｃｐｓ、表面張力が２５〜５０ｍＮ／ｍ（ｄｙｎｅ／ｃｍ）とすることが好ましい。
【００８３】
またインクの記録媒体への浸透性を表わす尺度として、ブリストウ法によって求められるＫａ値がある。即ち、インクの浸透性を１ｍ²あたりのインク量Ｖで表わすと、インク滴を吐出してから所定時間ｔが経過した後におけるインクの記録媒体への浸透量Ｖ（ｍｌ／ｍ²＝μｍ）は、下記に示すブリストウの式によって示される。
【００８４】
Ｖ＝Ｖｒ＋Ｋａ（ｔ−ｔｗ）^1/2
ここでインク滴が記録媒体表面に付着した直後には、インクは記録媒体表面の凹凸部分（記録媒体の表面の荒さの部分）において吸収されるのが殆どで、記録媒体内部へは殆ど浸透していない。その間の時間がコンタクトタイム（ｔｗ）、コンタクトタイムに記録媒体の凹凸部に吸収されたインク量がＶｒである。そしてインクが付着した後、コンタクトタイムを越えると、該コンタクトタイムを越えた時間、即ち（ｔ−ｔｗ）の１／２乗べきに比例した分だけ記録媒体への浸透量が増加する。Ｋａはこの増加分の比例係数であり、浸透速度に応じた値を示す。そしてＫａ値はブリストウ法による液体の動的浸透性試験装置（例えば、東洋精機製作所製の動的浸透性試験装置Ｓ）等を用いて測定可能である。そして前記した本発明の各実施態様にかかるインクにおいて、このＫａ値を１．５未満とすることは記録画像品質をより一層向上させるうえで好ましく、更に好ましくは０．２以上１．５未満である。即ちＫａ値が１．５未満である場合に、インクの記録媒体への浸透過程の早い段階で固液分離が起こり、フェザリングが極めて少ない高品質な画像を形成することができると思われる。なお本発明におけるブリストウ法によるＫａ値は、普通紙（例えばキヤノン株式会社製の、電子写真方式を用いた複写機やページプリンタ（レーザビームプリンタ）やインクジェット記録方式を用いたプリンタ用として用いられるＰＢ紙や電子写真方式を用いた複写機用の紙であるＰＰＣ用紙等）を記録媒体として用いて測定した値である。また測定環境としては通常のオフィス環境、例えば温度２０〜２５℃、湿度４０〜６０％を想定している。
【００８５】
そして、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の組成としては、例えばグリセリン、トリメチロールプロパン、チオジグリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、イソプロピルアルコール、およびアセチレンアルコールを含むものとする事が好ましい。
（２）カラーインクについて
本発明に係るカラーインクに用いることのできる色材としては、公知の染料や顔料を用いることができる。染料としては例えば酸性染料、直接染料、等を用いることができる。たとえばアニオン性染料としては、既存のものでも、新規に合成したものでも適度な色調と濃度を有するものであれば、たいていのものを用いることができる。またこれらのうちいずれかを混合して用いることも可能である。
【００８６】
アニオン性染料の具体例を以下に挙げる。
【００８７】
▲１▼イエロー用の色材
Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー８、１１、１２、２７、２８、３３、３９、４４、５０、５８、８５、８６、８７、８８、８９、９８、１００、１１０、１３２
Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１、３、７、１１、１７、２３、２５、２９、３６、３８、４０、４２、４４、７６、９８、９９
Ｃ．Ｉ．リィアクティブイエロー２、３、１７、２５、３７、４２
Ｃ．Ｉ．フードイエロー３
▲２▼レッド用の色材
Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド２、４、９、１１、２０、２３、２４、３１、３９、４６、６２、７５、７９、８０、８３、８９、９５、１９７、２０１、２１８、２２０、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２９、２３０
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド６、８、９、１３、１４、１８、２６、２７、３２、３５、４２、５１、５２、８０、８３、８７、８９、９２、１０６、１１４、１１５、１３３、１３４、１４５、１５８、１９８、２４９、２６５、２８９
Ｃ．Ｉ．リィアクティブレッド７、１２、１３、１５、１７、２０、２３、２４、３１、４２、４５、４６、５９
Ｃ．Ｉ．フードレッド８７、９２、９４
▲２▼ブルー用の色材
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、１５、２２、２５、４１、７６、７７、８０、８６、９０、９８、１０６、１０８、１２０、１５８、１６３、１６８、１９９、２２６
Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１、７、９、１５、２２、２３、２５、２９、４０、４３、５９、６２、７４、７８、８０、９０、１００、１０２、１０４、１１７、１２７、１３８、１５８、１６１
Ｃ．Ｉ．リィアクティブブルー４、５、７、１３、１４、１５、１８、１９、２１、２６、２７、２９、３２、３８、４０、４４、１００
▲３▼ブラック用色材
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１７、１９、２２、３１、３２、５１、６２、７１、７４、１１２、１１３、１５４、１６８、１９５
Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２、４８、５１、５２、１１０、１１５、１５６
Ｃ．Ｉ．フードブラック１、２
（溶剤）
上記したようなカラーインク用の色材を含むインク溶媒または分散媒としては例えば水、或いは水と水溶性有機溶媒が挙げられる。そして水溶性有機溶媒としては前記ブラックインクにて記載したのと同様なものが挙げられる。また該カラーインクをインクジェット法（例えばバブルジェット法等）で記録媒体に付着せしめる場合には、前述したように優れたインクジェット吐出特性を有するようにインク所望の粘度、表面張力を有するように調製する事が好ましい。
【００８８】
（色材の含有量）
ここに記載するカラーインク中の色材の含有量は、例えばインクジェット記録に用いる場合には該インクが優れたインクジェット吐出特性を備え、また所望の色調や濃度を有するように適時選択すれば良いが、目安としては例えばインク全重量に対して３〜５０ｗｔ％の範囲が好ましい。またブラック画像の視覚的な均一性を重視する場合には、先に述べた様にカラーインク中の染料の濃度を、カラーインクの重量の１０ｗｔ％以下とすることが特に好ましい。またインクに含有される水の量はインク全重量に対して５０〜９５ｗｔ％の範囲が好ましい。
【００８９】
（カラーインクの浸透性）
上記したようなカラーインクに関して、Ｋａ値を例えば５以上のインクとする事は記録媒体上に高品質なカラー画像を形成する事ができ、好ましい。即ちこのようなＫａ値を有するインクは記録媒体への浸透性が高い為、例えばイエロー、マゼンタおよびシアンから選ばれる少なくとも２つの色の画像を隣接して記録するような場合でも隣接する画像間で色のにじみ（ブリーディング）を抑える事ができ、またこれらのインクを重ね打ちして２次色の画像を形成する場合でも各々のインクの浸透性が高い為、隣接する異なる色の画像との間でブリーディングを有効に抑える事ができる。カラーインクのＫａ値をこのような値に調製する方法としては、例えば界面活性剤の添加、グリコールエーテル等の浸透性溶剤の添加等の従来公知の方法が適用できる。もちろん添加量は適時選択すれば良い。
【００９０】
次に、本実施例で調製したインクについて説明する。なお、以下の記載で、部，％とあるものは、特に断らない限り重量基準である。
【００９１】
はじめに、顔料分散体１の調製について説明する。
【００９２】
（顔料分散体１）
比表面積が２３０ｍ²／ｇでＤＢＰ吸油量が７０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック１０ｇとｐ−アミノ−Ｎ−安息香酸３．４１ｇとを水７２ｇ中に良く混合した後、これに硝酸１．６２ｇを滴下して、７０℃で撹拌した。ここに、数分後、５ｇの水に１．０７ｇの亜硝酸ナトリウムを溶かした溶液を更に加え、更に１時間撹拌した。得られたスラリーを濾紙（アドバンティス社製の東洋遽紙Ｎｏ．２）で濾過し、濾取した顔料粒子を十分に水洗いし、９０℃のオーブンで乾燥させ、更に、この顔料に水を足して顔料濃度１０重量％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、以下のような構成の親水性基を導入した。
【００９３】
【化１】

【００９４】
次に、上記の顔料分散体１を用い、以下の成分割合でブラックインク１を調製した。
【００９５】

上記のように調製されたブラックインクは、黒色色材であるカーボンブラックの表面に上記のような親水性基が導入されているため、黒色色材が高い分散性を有している。このブラックインクに対して、後述する金属イオンからなる反応剤を含む相互反応性カラーインクを混合させると、黒色色材の親水性基と金属イオンとが反応し、黒色色材の沈殿が生じる。これにより、黒色色材が、ブラックインクの印字領域に隣接する非反応性カラーインクの印字領域に移動することが防がれるので、ブラックインクの印字領域と非反応性カラーインクの印字領域との間に生じるブリードが低減される。
【００９６】
また、以下の成分を混合して各色のカラーインク（イエローインク１、マゼンダインク１、シアンインク１）を調製した。調製の際には、十分に撹拌して成分を水に溶解させた後、富士フィルム社製のポアサイズ３．０μｍのミクロフィルターにて加圧濾過した。
【００９７】

上記のシアンインク１に対して下記の表１に示す量の硝酸マグネシウムを添加し、シアンインク２，３を作成した。ただし、硝酸マグネシウムの添加量にあわせて水分量を調整し、他の成分の濃度が元のシアンインク１と異ならないようにした。
【００９８】
【表１】

【００９９】
なお、本実施例では反応性カラーインクに添加する金属塩として硝酸マグネシウムを用い、反応性カラーインク中に金属イオンとしてマグネシウム２価イオン（Ｍｇ²⁺）を溶融させているが、反応性カラーインク中に溶融させる金属イオンには、これの他にも、Ｃａ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｃｏ²⁺、Ｎｉ²⁺、Ｆｅ²⁺、Ｌａ³⁺、Ｎｄ³⁺、Ｙ³⁺およびＡｌ³⁺から選ばれる少なくとも１つの多価金属陽イオンを用いることができる。
【０１００】
また、上記では反応性カラーインク中に０．３０重量％または０．４５重量％の金属塩（硝酸マグネシウム）を含ませているが、反応性カラーインク中に含ませる金属塩の濃度は０．１〜１５重量％の範囲であればよい。
【０１０１】
＜ブリード・白もやの評価について＞
図３に示した記録ヘッド１の各吐出口列に、上記の各種インクを下記の表２に示す組み合わせ１〜５となるように導入し、キヤノン社製のインクジェットプリンタ（ＢＪＦ８００）の改造機を用いて、記録用紙に図６に示す３つの評価用の画像を記録した。
【０１０２】
【表２】

【０１０３】
このとき、ブラックインクは６００×６００ｄｐｉ格子の吐出密度で１液滴当たり３０ｎｇの吐出量で吐出させ、カラーインクは１２００×６００ｄｐｉ格子の吐出密度で１液滴当たり６．５ｎｇの吐出量で吐出させた。また、このとき、ブラック印字領域には、以下の表３に示すデューティ［％］でカラーインクをアンダープリントした。
【０１０４】
【表３】

【０１０５】
なお、ブラックとカラーとを混在させて印字する際には、１回の紙送りの幅は１つのカラー吐出口列の幅の分だけであるので、ブラック印字には、ブラック吐出口列Ｂｋ１のうち、排紙方向（主走査方向）の上流側から１つのカラー吐出口列の幅の分だけ（図３中のＢ部分）のみを用いた。
【０１０６】
また、記録用紙には、各国に流通する数種類の普通紙（キヤノン社製ＰＢ用紙、キヤノン社製ＢｒｉｌｌｉａｎｔＷｈｉｔｅＰａｐｅｒ、ＵｎｉｏｎＣａｍｐ社製ＧｒｅａｔＷｈｉｔｅＩｎｋｊｅｔ、Ｈａｍｍｅｒｍｉｌｌ社製ＪｅｔＰｒｉｎｔ、Ｘｅｒｏｘ社製Ｘｅｒｏｘ４０２４、ＨｅｗｌｅｔｔＰａｃｋａｒｄ社製ＢｒｉｇｈｔＷｈｉｔｅＩｎｋｊｅｔＰａｐｅｒ、ＡｕｓｓｄａｔＲｅｙ社製ＲｅｙＪｅｔ）を用い、各記録用紙に上記の条件で図６に示す３つのパターンをそれぞれ記録した。そして、それらのうち、各条件ごとに最もレベルが低いと判断した記録用紙のサンプルを用いて評価を行った。
【０１０７】
評価基準は、
○：ブリード・白もやの両方がほとんど気にならず実用上問題ないレベル
◎：ブリード・白もやの両方が気にならないレベル
とした。
【０１０８】
表４に評価結果を示す。
【０１０９】
【表４】

【０１１０】
上述したように、カラーインクに高い濃度の金属塩を含ませてブラックインクとの相互反応性を高めることは、ブリードや白もやを低減する観点からは好ましいものの、記録ヘッドのインク吐出面に付着したインクミスト中に含まれる金属イオンによってインク吐出面が劣化しやすくなったり、インク中に添加される金属塩の濃度が高くなることでインクの粘度が増し、インクの吐出安定性が低下してしまうため、信頼性の観点からは好ましくない。そのため、相互反応性インク中の金属イオン濃度をより低くしつつ、ブリードや白もやの低減を図ることができる形態が好ましい。
【０１１１】
表４に示す本実施例の結果から、条件１および条件４の場合にブリードおよび白もやについて良好な結果が得られることがわかる。ここで、条件１および条件４の場合の記録ヘッドの構成は、吐出口列Ｃ１から吐出されるインク中に含まれる金属イオンの濃度が一番高く、次に吐出口列Ｃ２、そして吐出口列Ｃ３の順に低くなっている。なお、隣接する吐出口列同士では金属イオン濃度が同じである場合もあるが、排紙方向（主走査方向）の下流側の吐出口列の金属イオン濃度が上流側のものよりも高くはなっていない。
【０１１２】
このように、各カラーインク吐出口列Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３から吐出される各インク中に含まれる金属イオンの濃度は、ブラックインク吐出口列Ｂｋ１のうちのインク吐出部分（Ｂ部分）によるブラック印字との印字間隔がより短いほど高くなっている。これにより、反応性インク中の金属イオン濃度を全体として低くできるとともに、ブリードや白もやの低減を図ることができ、印字画像の高品位化と記録ヘッドの高信頼性化とを両立させることが可能となる。
【０１１３】
さらに、条件２、３、５においても、印字方法を変えることにより、ブリードおよび白もやに対して、非常に良好な結果を得られることも解った。
【０１１４】
その一つの方法として、金属イオン濃度が高い反応性インクを必ずＢｋインクよりも先に被記録媒体に付与するために、先に紙送りを行い、金属イオン濃度が高い反応性インクを付与した後、紙送りを戻し、Ｂｋインクによる記録を行うような記録方法によっても、ブリードおよび白もやを低減できる。例えば、その他の条件を条件３と同じにして、この印字方法を適応すると、まず記録ヘッドの吐出口列Ｃ３が記録領域に記録できるまで記録媒体を送り、吐出口列Ｃ３による記録（Ｂｋ領域への塗布も含む）を行う。その後紙送りを逆転し、記録ヘッドの吐出口列Ｂｋ１のＢ部分および吐出口列Ｃ１で記録し、その後紙送りを行い、吐出口列Ｃ２で記録する。この場合を条件６とする。その評価結果を表５に示す。表５に示したように、ブリードおよび白もやに対しては良好な結果が得られているものの、このような記録方法では記録速度が条件３に対して非常に遅くなることが解る。
【０１１５】
【表５】

【０１１６】
また別の印字方法として、２パス記録以上のマルチパス記録を行うものがある。ここでマルチパス記録とは、記録領域に対して、各色のノズル列がｎ回スキャンして画像を形成するいわゆるマルチパス記録、分割記録のスキャン回数を記録パス数とし、パス数が増えると、それに合わせて、１スキャンあたりの記録デューティを減らし、ｎ回で画像が完成するように各スキャンで補完しながら記録を行う記録方法である。このような方法では１スキャンでの記録媒体へのインクの総付与量が少なく、各スキャンで付与されたのインクの記録媒体へのインクの定着が１パス記録時よりも向上するため、ブリードおよび白もやが低減できる。他の条件は条件３と同様にしてこのようなマルチパス記録(４パス記録)を行った場合を条件７として、評価結果を表５に示してある。表に示したように、ブリードおよび白もやに対しては良好な結果が得られているものの、このような記録方法では記録速度が条件３に対して非常に遅くなることが解る。
【０１１７】
以上の結果のように、ブリードおよび白もやを低減することが、記録方法によっては可能なことが解る。しかしながら、いずれの場合も記録速度が低下してしまう。すなわち、本発明におけるヘッド構成、すなわち各カラーインク吐出口列Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３から吐出される各インク中に含まれる金属イオンの濃度は、ブラックインク吐出口列Ｂｋ１のうちのインク吐出部分（Ｂ部分）によるブラック印字との印字間隔がより短いほど高くなるようなヘッド構成を用いることにより、記録速度の低下を防ぎつつ、良好なブリードおよび白もやが実現できるのである。
【０１１８】
なお、本実施例では、各吐出口列Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３にそれぞれ硝酸Ｍｇの添加量が異なるシアンインクを導入する例を用いて説明したが、インクの色はこれに限定されるものではなく、各吐出口列Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３から吐出される各インク中に含まれる金属イオンの濃度が、ブラック印字との印字間隔がより短いほど高くなるように構成されているのであれば、用いられるインクの色は任意である。
【０１１９】
例えば、上記の記録ヘッド１を用い、吐出口列Ｂｋ１にブラックインク１を導入し、吐出口列Ｃ１にシアンインク３（金属イオン濃度：０．０７５％）を導入し、吐出口列Ｃ２にマゼンダインク１（金属イオン濃度：０％）を導入し、吐出口列Ｃ３にイエローインク１（金属イオン濃度：０％）を導入した場合には、各カラーインク中の金属イオン濃度は上記の条件１と同様の条件となり、表４に示す条件１の場合の結果と同様に良好な結果を得られた。
【０１２０】
また、本発明が適用できるのは図３に示した構成の記録ヘッド１に限られず、例えば図４に示した構成の記録ヘッド２においては、ブラック吐出口列Ｂｋ２によるブラック印字との印字間隔（ブラック吐出口列Ｂｋ２からの距離）は吐出口列Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６という順番に長いので、吐出口列に導入されるインク中の金属イオン濃度は吐出口列Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６という順番に低くなっていればよい。
【０１２１】
また、図５に示した構成の記録ヘッド３においては、図５の矢印ａ方向に走査している間にカラー印字を行う場合にはブラック吐出口列Ｂｋ３のＡ部分によるブラック印字との印字間隔が吐出口列Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９という順番に長く、矢印ｂ方向に走査している間にカラー印字を行う場合にはブラック吐出口列Ｂｋ３のＡ部分によるブラック印字との印字間隔が吐出口列Ｃ１１，Ｃ１０，Ｃ９という順番に長いので、各吐出口列に導入されるインク中の金属イオン濃度が、吐出口列Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９という順番に、かつ吐出口列Ｃ１１，Ｃ１０，Ｃ９という順番に低くなっていればよい。つまり、両外側の吐出口列のインク中の金属イオン濃度を一番高くし、内側の吐出口列に向かうにつれてインク中の金属イオン濃度が低くなるようにすればよい。
【０１２２】
さらには、本実施例ではＢｋとカラー間でのブリード、白もやについて説明を行ったが、色の組み合わせはこれに限ったものでは無いことは言うまでも無い。また反応性を本実施例では金属イオン濃度と顔料による反応の場合について説明を行ったが、互いに反応性を有する場合に本発明のヘッド構成、記録装置を適応できることは、言うまでも無い。
【０１２３】
また、本実施例では各インクの吐出口列が一つのヘッドユニット内に構成されている場合を示したが、本発明の意図するところによれば、インク吐出口列が別ヘッドユニットになっていても、差し支えなく、インクジェット記録装置として、吐出口列がこのような構成になり、被記録媒体へ記録がなされればよいことは言うまでもない。
【０１２４】
＜記録ヘッドのインク吐出口面のワイピングについて＞
次に、図７を参照し、記録ヘッドのインク吐出面をワイピングする方法について説明する。
【０１２５】
図７（ａ）では図１に示した記録ヘッド１を例として用いており、各カラーインク吐出口列に導入されるインク中の金属イオン濃度は、吐出口列Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３という順番に低くなっている。
【０１２６】
記録ヘッド１のインク吐出面のワイピングは、記録装置に備えられたワイパ４を図７（ａ）に示すような方向に移動させることにより行う。このとき、ワイパ４は、カラーインク吐出口列をＣ１，Ｃ２，Ｃ３の順に通過していく。このとき、各ノズルからワイパ４へインクがしみ出し、ワイパ４にＣ１インク、Ｃ２インク、Ｃ３インクの順にインクが染み込む。その結果、ワイパ４に先に染み込んだ金属イオン濃度が比較的高いインクは、その後に染み込む金属イオン濃度が比較的低いインクによって薄められ、ワイパ４の少なくとも先端部（記録ヘッドのインク吐出面に当接する部分）では金属イオン濃度が低くなり、添加物の凝集物が発生することが抑えられる。
【０１２７】
このように、金属イオン濃度が比較的高いインクが導入された吐出口列から金属イオン濃度が比較的低いインクが導入された吐出口列へ順次ワイピングを行うことにより、ワイパ４の少なくとも先端部に染み込んだ金属イオンの濃度を低くすることができ、金属イオンの凝集物がワイパの先端表面に堆積することを容易に防止することができる。
【０１２８】
なお、本発明のワイピング方法を適用できるのは図３に示した構成の記録ヘッド１に限られない。例えば、図４に示した構成の記録ヘッド２において、カラーインク吐出口列に導入されるインク中の金属イオン濃度が吐出口列Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６という順番に低くなっている場合には、図７（ｂ）に示すように、図面の左方から右方へワイパを移動させて吐出口列Ｂｋ２，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の順にワイピングを行うことにより、ワイパ４の少なくとも先端部に染み込んだ金属イオンの濃度を低くし、金属イオンの凝集物がワイパの表面に堆積することを容易に防止することができる。
【０１２９】
また、図５に示した構成の記録ヘッド３において、カラーインク吐出口列に導入されるインク中の金属イオン濃度が吐出口列Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９という順番に、かつＣ１１，Ｃ１０，Ｃ９という順番に低くなっている場合には、まず、図面の左方から右方へワイパを移動させて吐出口列Ｂｋ３，Ｃ７，Ｃ８，Ｃ９の順にワイピングを行い、次に吐出口列Ｃ１１，Ｃ１０，Ｃ９の順にワイピングを行うことにより、ワイパ４の少なくとも先端部に染み込んだ金属イオンの濃度を低くし、金属イオンの凝集物がワイパの表面に堆積することを容易に防止することができる。
【０１３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェット記録ヘッドおよびそれを搭載したインクジェット記録装置は、第１のインク用の吐出口列による印字との印字間隔が相対的により短い吐出口列に、該吐出口列よりも印字間隔が相対的により長い吐出口列に導入されるインクが示す相互反応性と同等であるか相対的により高い相互反応性を示すインクが導入されるように構成され、あるいは、第１のインク用の吐出口列との距離が相対的により短い吐出口列に、該吐出口列よりも前記距離が相対的により長い吐出口列に導入されるインクが示す相互反応性と同等であるか相対的により高い相互反応性を示すインクが導入されるように構成されているので、反応性インク中の反応剤（金属イオン）の濃度を全体として低くするとともに、ブリードや白もやの低減を図ることができる。
【０１３１】
また、本発明のインクジェット記録装置は、ワイパが、インク吐出面の第１のインク用の吐出口列以外の複数の吐出口列の部分をワイピングする際に、第１のインク用の前記吐出口列による印字との印字間隔が相対的により短い吐出口列の順にワイピングを行うように構成されているので、ワイパの少なくとも先端部（記録ヘッドのインク吐出面に当接する部分）では反応剤の濃度が低くなり、反応剤の凝集物がワイパの先端表面に堆積することを容易に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体吐出ヘッドを装着して適用することのできる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２】本発明の液体吐出ヘッドの１つの実施の形態を液流路方向で切断した断面図で示すとともに、液流路内の特徴的な現象を（ａ）〜（ｆ）の工程に分けて示したものである。
【図３】本発明を具現化する記録ヘッドの吐出口列の構成例を示す概略図である。
【図４】本発明を具現化する記録ヘッドの吐出口列の構成例を示す概略図である。
【図５】本発明を具現化する記録ヘッドの吐出口列の構成例を示す概略図である。
【図６】記録用紙に記録した評価用の画像を示す図である。
【図７】記録ヘッドのインク吐出面をワイピングする方法について説明するための図である。
【符号の説明】
１，２，３，１０１インクジェット記録ヘッド
４ワイパ
１０液流路
１１気泡発生領域
１３共通液室
１８吐出口
３１可動部材
３２自由端
３３支点
３４支持部材
４０気泡
４１ ***気泡
５０天板
５１素子基板
５２発熱体
５３液流路仕切壁
６４ストッパ
６５低流路抵抗領域
６６吐出滴
６７サテライト
１００インクジェット記録装置
１０２駆動モータ
１０３，１０４駆動力伝達
１０５リードスクリュー
１０６螺旋溝
１０７キャリッジ
１０７ａレバー
１０８ガイド
１０９プラテン
１１０紙押さえ板
１１１，１１２フォトカプラ
１１３支持部材
１１４キャップ部材
１１５インク吸引手段
１１６キャップ内開口
１１７クリーニングブレード
１１８移動部材
１１９本体支持体
１２０レバー
１２１カム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet recording head and an inkjet recording apparatus that record an image by ejecting ink onto a recording medium.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in the fields of ink jet recording heads and ink jet recording apparatuses, black inks containing pigments in order to form black images with excellent fastness such as print density, print quality, water resistance, and light resistance, especially on plain paper , Or a blur (hereinafter referred to as “bleed”) generated at the boundary between an image area printed with black ink and an image area printed with color ink, or a black image at the boundary with color ink. It is known to use an ink set that prevents white uneven image disturbance (hereinafter referred to as “white haze”) that occurs in an area.
[0003]
As representative techniques, JP-A-6-106841, JP-A-9-11850, JP-A-11-334101, JP-A-11-343441, US Pat. No. 5,428,383, US Pat. No. 5,488,402, And US Pat. No. 5,976,230, an ink set comprising black and color inks, wherein at least one of the color inks is interactive with the black ink, and the other ink is non-reactive with the black ink. An ink set capable of reducing bleeding and an ink jet recording method using the same are described. In particular, in order to prevent bleeding at the boundary between the black ink print area and the black ink non-reactive color ink print area, the black ink print area is printed with reactive color inks. A method (hereinafter referred to as “underprinting”) is disclosed.
[0004]
The black ink used in underprinting and the color ink exhibiting mutual reactivity therewith include black ink containing a black color material having a hydrophilic group and an interactive color ink containing a reactive agent composed of metal ions. Combinations are known. When these inks are applied onto a recording medium and mixed to cause a hydrophilic group and a metal ion to react with each other, a black color material is precipitated. This prevents the black color material from moving to the non-reactive color ink print area adjacent to the black ink print area, so that the black ink print area and the non-reactive color ink print area Bleeding that occurs in between is reduced.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as a result of the study by the present inventors, the following problems have been newly clarified for the ink jet recording head and the ink jet recording apparatus that perform the underprinting as described above.
[0006]
The first problem is that when the color ink contains a high concentration of metal ions to increase the interaction with the black ink, it is preferable from the viewpoint of reducing bleeding and white haze, but the The ink discharge surface is liable to deteriorate due to metal ions contained in the ink mist adhering to the ink discharge surface, or added to the ink.AddedIncreasing the concentration of the metal ions increases the viscosity of the ink and decreases the ink ejection stability. In order to prevent this, it is necessary to keep the total amount of metal ions added to the color ink as low as possible while reducing bleeding and white haze.
[0007]
The second problem is that aggregates of metal ions contained in the reactive ink accumulate on the front surface of the wiper provided in the ink jet recording apparatus in order to wipe the ink discharge surface of the recording head. That is, the recovery performance of the recording head by the wiper is lowered. Although it is known to provide a wiper cleaning means for cleaning the wiper to restore the wiper's wiping performance, it is difficult to remove aggregates once solidified by such means, and a function for that purpose is added. This increases the cost of the wiper cleaning means.
[0008]
The third problem is that, depending on the layout of the ejection port array of the recording head that ejects ink, the printing speed may decrease in order to reduce bleed white haze.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink jet recording head capable of reducing the total amount of metal ions added to a color ink as much as possible while reducing bleeding and white haze. It is another object of the present invention to provide an ink jet recording head that can reduce bleed and white haze while preventing a decrease in recording speed.
[0010]
It is another object of the present invention to provide an ink jet recording apparatus capable of preventing metal ion agglomerates contained in reactive ink from being deposited on the tip surface of a wiper. It is another object of the present invention to provide an ink jet recording apparatus that can reduce bleed and white haze while preventing a decrease in recording speed.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the inkjet recording of the present invention.apparatusIsAn inkjet recording head having a surface on which a first ejection port array for ejecting black ink and a plurality of second ejection port arrays for ejecting color ink are formed, and abuts on the surface of the inkjet recording head Wiping means for moving the wiper to clean the surface,In an inkjet recording apparatus,The color ink ejected from the second ejection port array with the shortest printing interval with the black printing by the first ejection port array is ejected from the second ejection port array with the longest printing interval with the black printing. The concentration of metal ions exhibiting reactivity with the black ink is higher than that of the color ink, and the wiping means performs cleaning of the plurality of second ejection port arrays, and the concentration of the metal ions of the color ink to be ejected. In order of equal or less thanIt is characterized by that.
[0012]
According to the ink jet recording head configured as in the present invention, the mutual reactivity of the ink introduced into each ejection port array for ink other than the first ink with the first ink is as follows. The ink introduced into the ejection port array that ejects the ink with the shortest printing interval from the printing by the ejection port array for ink is the highest, and becomes lower as the printing interval becomes longer. Thus, by reducing the mutual reactivity of the ink introduced into each ejection port array for inks other than the first ink in order of increasing the printing interval with the printing with the first ink, It is possible to reduce the concentration of reactants (metal ions) as a whole and to reduce bleed and white haze, so that both high-quality printed images and high reliability of the recording head can be achieved. It becomes.
[0026]
The metal ion is Mg²⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Fe²⁺, La³⁺, Nd³⁺, Y³⁺And Al³⁺It is good also as a structure which is at least 1 polyvalent metal cation chosen from these.
[0027]
Furthermore, the color ink exhibiting the mutual reactivity may include 0.1 to 15% by weight of a metal salt with respect to the total weight of the color ink.
[0028]
Furthermore, the black ink may include a salt, and a black pigment may be used as a color material.
[0030]
According to the above-described ink jet recording apparatus of the present invention, the ejection port array into which the ink having a relatively high concentration of the reactant (metal ion) has been introduced sequentially moves from the ejection port array into which the ink having a relatively low concentration of the reactant has been introduced. Since the wiping is performed, the ink having a relatively high concentration of the reactant soaked in the wiper is diluted with the ink having the relatively low concentration of the reagent soaked thereafter, and at least the tip of the wiper (the ejection port of the recording head). In the portion abutting the forming surface), the concentration of the reactant becomes low, and the aggregate of the reactant is easily prevented from being deposited on the tip surface of the wiper.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely using an Example, this invention is not limited by the following Example, unless it deviates from the summary.
[0032]
<Configuration of Inkjet Recording Device>
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus to which a liquid discharge head (hereinafter also referred to as “recording head”) of the present invention, which will be described later, can be applied.
[0033]
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes an ink jet recording head. The recording head 101 is mounted on a carriage 107 that engages with a spiral groove 106 of a lead screw 105 that rotates via driving

force transmissions

103 and 104 in conjunction with forward and reverse rotation of a driving motor 102. The power of the drive motor 102 causes the carriage 107 to reciprocate along the guide 108 in the directions of arrows a and b. A paper pressing plate 110 for the print paper P (recording medium) conveyed on the platen 109 by a recording medium conveyance device (not shown) presses the print paper P against the platen 109 in the carriage movement direction.
[0034]

Photocouplers

111 and 112 are disposed near one end of the lead screw 105. These are home position detecting means for confirming the presence of the lever 107a of the carriage 107 in this region and switching the rotation direction of the drive motor 102 and the like. In the figure, reference numeral 113 denotes a support member that supports a cap member 114 that covers the front surface of the above-described inkjet recording head 101 where the ejection openings are located. Reference numeral 115 denotes ink suction means for sucking ink that has been discharged from the head 101 and accumulated in the cap member 114. The suction recovery of the head 101 is performed by the suction means 115 through the opening 116 in the cap. Reference numeral 117 denotes a cleaning wiper, reference numeral 118 denotes a moving member that moves the wiper 117, and the wiper 117 and the moving member 118 are supported by the main body support 119. The wiper 117 is not limited to this form, and may be another known cleaning wiper. Reference numeral 120 denotes a lever for starting suction in the suction recovery operation, which moves with the movement of the cam 121 engaged with the carriage 107, and the driving force from the drive motor 102 is known transmission means such as clutch switching. The movement is controlled by. An ink jet recording control unit that provides a signal to a heating element (not shown) provided in the recording head 101 and controls driving of each mechanism described above is provided on the apparatus main body side. Not shown.
[0035]
The inkjet recording apparatus 100 having the above-described configuration performs recording while the recording head 101 reciprocates over the entire width of the print paper P with respect to the print paper P (recording medium) transported on the platen 109 by a recording medium transport device (not shown). I do.
[0036]
<About the configuration of the liquid ejection head>
FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of the liquid discharge head of the present invention cut in the direction of the liquid flow path, and the characteristic phenomenon in the liquid flow path is divided into steps (a) to (f). It is shown.
[0037]
In the liquid ejection head of this embodiment, a heating element 52 that applies thermal energy to the liquid is provided on the smooth element substrate 51 as an ejection energy generating element for ejecting the liquid, and the heating element 52 is provided on the element substrate 51. The liquid flow path 10 is arranged corresponding to the above. The liquid flow path 10 communicates with the discharge ports 18 and also communicates with a common liquid chamber 13 for supplying liquid to the plurality of liquid flow paths 10, and has an amount corresponding to the liquid discharged from the discharge ports 18. The liquid is received from the common liquid chamber 13. The symbol M represents a meniscus formed by the discharge liquid. The meniscus M corresponds to the internal pressure of the common liquid chamber 13 which is normally a negative pressure due to the capillary force generated by the discharge port 18 and the inner wall of the liquid flow path 10 communicating therewith. It is balanced near the discharge port 18.
[0038]
The liquid flow path 10 is configured by joining an element substrate 51 including a heating element 52 and a top plate 50, and the heating element 52 is located in the vicinity of the surface where the heating element 52 and the discharge liquid are in contact with each other. There is a bubble generation region 11 that is heated rapidly to cause foaming in the discharged liquid. At least a part of the movable member 31 is arranged in the liquid flow path 10 having the bubble generation region 11 so as to face the heating element 52. The movable member 31 has a free end 32 on the downstream side toward the discharge port 18 and is supported by a support member 34 disposed on the upstream side. In particular, in this embodiment, the free end 32 is arranged near the center of the bubble generation region 11 in order to suppress the growth of the upstream half of the bubble, which affects the upstream back wave and the inertial force of the liquid. The movable member 31 can be displaced with respect to the support member 34 as the bubbles generated in the bubble generation region 11 grow. The fulcrum 33 at the time of displacement is a support portion of the movable member 31 in the support member 34.
[0039]
A stopper (regulator) 64 is located above the center of the bubble generation region 11 and restricts the displacement of the movable member 31 within a certain range in order to suppress the growth of the upstream half of the bubble. In the flow from the common liquid chamber 13 to the discharge port 18, a low flow path resistance region 65 having a relatively low flow resistance compared to the liquid flow path 10 is provided upstream from the stopper 64. The flow path structure in this region 65 has no upper wall or has a large cross-sectional area of the flow path, thereby reducing the resistance received from the flow path for liquid movement.
[0040]
With the above configuration, the liquid flow path 10 having the bubble generation region 11 becomes a substantially closed space except for the discharge port 18 due to the contact between the displaced movable member 31 and the stopper 64. A simple head structure is proposed.
[0041]
Next, the discharge operation of the liquid discharge head of this embodiment will be described in detail.
[0042]
FIG. 2A shows a state before energy such as electric energy is applied to the heating element 52, and shows a state before the heating element generates heat. What is important here is that the movable member 31 is provided at a position facing the upstream half of the bubble with respect to the bubble generated by the heat generation of the heating element 52, and restricts the displacement of the movable member 31. That is, the stopper 64 is provided above the center of the bubble generation region 11. That is, the upstream half of the bubbles is pressed into the movable member 31 depending on the liquid flow path structure and the position of the movable member.
[0043]
FIG. 2B shows a state in which a part of the liquid filling the bubble generation region 11 is heated by the heating element 52, and the bubble 40 accompanying film boiling grows to a maximum. At this time, a pressure wave based on the generation of the bubble 40 propagates in the liquid flow path 10, and accordingly, the liquid moves downstream and upstream from the central region of the bubble generation region. The movable member 31 is displaced by the flow of the liquid accompanying the growth, and the discharge droplet 66 is being discharged from the discharge port 18 on the downstream side. Here, the movement of the liquid toward the upstream side, that is, the direction of the common liquid chamber 13, is a low flow path in which the resistance from the flow path is lower than the downstream side with respect to the movement of the liquid and the liquid flow is easy. Although a large flow is caused by the resistance region 65, if the movable member 31 is displaced until it approaches or contacts the stopper 64, further displacement is restricted, so that the liquid movement in the upstream direction is also greatly limited there. Accordingly, the upstream growth of the bubbles 40 is also restricted by the movable member 31. As a result, the maximum flow path resistance upstream of the bubble generation region of the flow path is formed, and the growth of the bubbles on the upstream side is substantially constant. With this configuration, the formation of ejected droplets can be made more stable, and the response frequency dependence characteristics themselves can be improved.
[0044]
At this time, since the moving force of the liquid in the upstream direction is large, the movable member 31 receives a large amount of stress that is pulled in the upstream direction. Further, a part of the bubble 40 whose growth is restricted by the movable member 31 passes through a slight gap between both side walls forming the liquid flow path 10 and the side portion of the movable member 31, and rises on the upper surface side of the movable member 31. is doing. This raised bubble is referred to as “raised bubble (41)” in this specification.
[0045]
In this state, the entire shape of the liquid flow path toward the discharge port with respect to the movable member 31 has a structure that spreads from the upstream side toward the downstream side.
[0046]
In this embodiment, the portion on the discharge port side of the bubble 40 and the discharge port are in a “linear communication state” in which a straight channel structure is maintained with respect to the liquid flow. More preferably, the discharge direction of the discharge droplet 66 such as the discharge direction and the discharge speed of the discharge droplet 66 is linearly matched with the propagation direction of the pressure wave generated when bubbles are generated and the flow direction of the liquid and the discharge direction. It is desirable to create an ideal state that stabilizes at a very high level. In the present invention, as one definition for achieving or approximating this ideal state, the discharge port 18 and the heating element 52, particularly the discharge port side (downstream side) of the heating element that has an influence on the bubble discharge port side, Can be directly connected in a straight line. This is a state in which the heating element, particularly the downstream side of the heating element, can be observed from the outside of the discharge port when there is no fluid in the flow path. It is.
[0047]
On the other hand, as described above, since the displacement of the movable member 31 is restricted by the stopper 64 in the upstream portion of the bubble 40, the movable member 31 is curved in a convex shape upstream by the inertial force of the liquid flow upstream. It is a small size that stays until the stress is charged. As a whole of this portion, the stopper portion and the liquid flow path partition wall 53, the movable member 31, and the fulcrum 33 almost eliminate the amount of entering the upstream area. (However, a partially raised bubble is allowed for a space of 10 μm or less in the gap between the movable member 31 and the liquid flow path partition wall 53.)
This greatly restricts the liquid flow to the upstream side, and prevents fluid crosstalk to adjacent nozzles and backflow of liquid and pressure oscillation in the supply path system that impedes high-speed refill described later.
[0048]
FIG. 2 (c) shows a state in which the bubble 40 starts to contract after the film boiling described above, and the negative pressure inside the bubble overcomes the movement of the liquid downstream in the liquid flow path. At this time, since the force in the upstream direction of the liquid due to the bubble growth remains large, the movable member 31 is still in contact with the stopper 64 for a certain period after the bubble 40 starts to contract, and much of the bubble 40 contracts. Generates a liquid moving force in the upstream direction from the discharge port 18. In the state shown in FIG. 2B, the movable member 31 is in a stress charged state curved in a convex shape toward the upstream side. Therefore, in FIG. 2C, as the movable member itself, the liquid is released from the stress releasing side, that is, from the upstream side. A force is generated that pulls the flow back and becomes concave in the upstream direction. For this reason, the moving force of the movable member from the upstream direction overcomes the moving force of the liquid in the upstream direction from a certain point in time, and a slight flow starts from the upstream side to the discharge port side. However, the deflection is reduced and the displacement toward the concave shape starts in the upstream direction. That is, an unbalanced state between the upstream side and the downstream side of the bubble 40 is generated in which a total of the liquid in the liquid channel temporarily flows unidirectionally toward the discharge port.
[0049]
At the timing immediately after that, as a whole in the liquid flow path, the liquid flow path 10 having the bubble generation region 11 is substantially closed except for the discharge port 18 due to the contact between the movable member 31 still displaced and the stopper 64. Therefore, the contraction energy of the bubbles 40 acts strongly as a force that moves the liquid in the vicinity of the discharge port 18 in the upstream direction as a whole balance. Therefore, the meniscus M is largely drawn into the liquid flow path 10 from the discharge port 18 at this time, and the liquid column connected to the discharge droplet 66 is quickly separated with a strong force. As a result, as shown in FIG. 2 (d), the number of droplets, that is, satellites (sub-droplets) 67 left outside the discharge port 18 is reduced.
[0050]
FIG. 2D shows a state in which the defoaming process is almost finished and the discharge droplet 66 and the meniscus M are separated. In the low flow path resistance region 65, the reversing force of the movable member 31 and the contraction force due to the defoaming of the bubbles 40 against the moving force in the upstream direction of the liquid cause the downward displacement of the movable member 31 and the accompanying low flow path resistance region 65 The flow in the downstream direction is started, and the proximity or contact state between the movable member 31 and the stopper 64 starts to be released. Along with this, the flow in the downstream direction in the low flow path resistance region 65 has a small flow path resistance, so it rapidly becomes a large flow and flows into the liquid flow path 10 through the stopper 64 portion. As a result, the flow of rapidly pulling the meniscus M into the liquid flow path 10 is suddenly reduced, so that the meniscus M remains outside from the discharge port 18 or protrudes toward the discharge port 18. It begins to return to the position before foaming at a relatively low speed while taking up as much as possible without separating. In particular, the meniscus convergence is good by forming a region where the flow velocity is almost zero between the discharge port 18 and the heater 2 by the flow of the return of the meniscus M and the refill from the upstream. Although this depends on the viscosity and surface tension of the ink, according to the present invention, the liquid column separates and becomes satellites and adheres to the printed matter, lowering the image quality, or adhering to the vicinity of the orifice and adversely affecting the ejection direction. Can be drastically reduced.
[0051]
Further, since the meniscus M itself starts to be restored before it is largely drawn into the liquid flow path, the liquid movement speed itself is not so high, so that the meniscus M can be restored in a short time. It is possible to reduce the amount of the convex shape toward the outside of the discharge port 18 without stopping, and to end the damped oscillation phenomenon with the discharge port 18 generated following the overshoot as a convergence point in a very short time. Since this damped vibration phenomenon also adversely affects printing quality, the present invention enables stable high-speed printing.
[0052]
Further, the flow into the liquid flow path 10 through the portion between the movable member 31 and the stopper 64 described above increases the flow velocity on the wall surface on the top plate 50 side as shown in FIG. Residues such as microbubbles are extremely small, contributing to the stability of ejection.
[0053]
On the other hand, some of the satellites 67 that exist immediately after the ejection droplet 66 are very close to the ejection droplet due to rapid meniscus drawing in FIG. 2C, and the air generated behind the flight of the ejection droplet 66. The phenomenon of receiving the force attracted to the ejected droplets by the vortex of the so-called slip stream phenomenon occurs.
[0054]
This phenomenon will be described in detail. In a conventional liquid discharge head, a droplet does not form a sphere at the moment when the liquid is discharged from the discharge port, but is discharged in a state close to a liquid column having a spherical portion at the tip. It is known that when the tail portion is pulled by both the main droplet and the meniscus and is separated from the meniscus, satellite dots are formed from the tail portion and fly to the recording medium together with the main droplet. . Since the satellite dots fly after the main droplet, the discharge speed is low by the amount pulled by the meniscus, and the landing position is shifted from the main droplet, so that the print quality is deteriorated. In the liquid discharge head according to the present invention, the force for retracting the meniscus is larger than that of the conventional liquid discharge head as described above. Therefore, the force for pulling the tail portion after the main droplet is discharged is strong. The separation force becomes stronger, and the timing of this separation is also accelerated. Accordingly, the satellite dots formed from the tailing portion are reduced, and the distance between the main droplet and the satellite dots is reduced. Furthermore, since the tail portion is not continuously pulled by the meniscus, the discharge speed does not decrease, and the satellite 67 is attracted by the so-called slip stream phenomenon behind the discharge droplet 66.
[0055]
FIG. 2E shows a state in which the state of FIG. Further, the satellite 67 approaches the ejected droplet 66 and is attracted at the same time, and the pulling force due to the slip stream phenomenon is also increased. On the other hand, the movement of the liquid from the upstream side toward the discharge port 18 is caused to be displaced downward from the initial position by the completion of the defoaming process of the bubble 40 and the displacement overshoot of the movable member 31, thereby drawing in the liquid from the upstream side and the discharge port The liquid is pushed out in 18 directions. In addition, the liquid flow in the direction of the discharge port 18 increases due to the enlarged cross-sectional area of the liquid flow path in which the stopper 64 exists, and the return of the meniscus M to the discharge port 18 is accelerated. As a result, the refill characteristics in this embodiment are dramatically improved.
[0056]
Further, when cavitation occurs when the bubbles disappear, the defoaming point and the discharge port 18 are separated by the downward displacement of the movable member 31, so that the shock wave due to cavitation is not directly transmitted to the discharge port 18 but is absorbed by the movable member 31. Therefore, the shock wave due to cavitation reaches the meniscus, and micro droplets called microdots are hardly generated from the meniscus, but the microdots adhere to the printed matter and deteriorate the image quality, or near the discharge port 18. The phenomenon of adhering and destabilizing the discharge is drastically reduced.
[0057]
Furthermore, since the cavitation generation point due to defoaming is also shifted to the fulcrum 33 side by the movable member 31, damage to the heater 2 is reduced. In addition, forced ejection of the thickened ink between the movable member 31 and the heater 2 is caused and excluded from this closed region, thereby improving the discharge durability. At the same time, the same phenomenon reduces the adhesion of burns to the heater in this region, thus improving the discharge stability.
[0058]
FIG. 2 (f) shows a state in which the state of FIG. 2 (e) has further advanced and the satellite 67 has been taken into the ejection droplet 66. The combination of the ejection droplet 66 and the satellite 67 is not necessarily a phenomenon that occurs every ejection in other embodiments, and may or may not occur depending on conditions. However, by reducing or eliminating the amount of satellites at least, the landing positions of the main droplets and the satellite dots are hardly displaced on the recording medium, and the influence on the print quality is extremely reduced. That is, it is possible to improve image sharpness and improve printing quality, and to reduce adverse effects such as contamination of the printing medium and the recording apparatus as mist.
[0059]
On the other hand, the movable member 31 is displaced again in the direction of the stopper 64 due to the reaction of the overshoot. This converges by the damping vibration determined by the shape and Young's modulus of the movable member 31, the viscosity of the liquid in the liquid flow path, and the specific gravity, and finally stops at the initial position.
[0060]
The liquid flow from the common liquid chamber 13 toward the discharge port 18 is controlled by the upward displacement of the movable member 31, and the movement of the meniscus M converges immediately in the vicinity of the discharge port. Therefore, it is possible to greatly reduce factors such as meniscus overshoot and the like that make the discharge state unstable and lower the print quality.
[0061]
The present invention is not limited to the liquid discharge head having the above-described configuration. For example, the liquid discharge head is configured such that bubbles generated on the heating element communicate with the atmosphere through the discharge port. The present invention can also be applied to a head or a liquid discharge head using an electromechanical conversion element such as a piezo element as discharge energy generating means.
[0062]
<Configuration of the ejection port array of the recording head>
3 to 5 are schematic diagrams illustrating examples of the configuration of the ejection port arrays of various recording heads embodying the present invention. In each figure, the recording head is seen through the printing surface of the recording paper.
(1) Recording head 1
As shown in FIG. 3, in the recording head 1, a discharge port array Bk1 for black ink as the first ink and a discharge port array C1, C2, and C3 for color ink are arranged in parallel in the sub-scanning direction. Has been. Each of the ejection port arrays C1, C2, and C3 is configured to eject color inks of different colors, and is arranged in a line in the main scanning direction. The width of the black ejection port array Bk1 is substantially the same as the length in which the three color ejection port arrays C1, C2, and C3 are arranged in a line.
[0063]
The recording head 1 configured as described above is a typical form of an ink jet recording head in which priority is given to the black printing speed and the manufacturing cost of the recording head.
(2) Recording head 2
As shown in FIG. 4, in the recording head 2, the ejection port array Bk2 for black ink as the first ink and the ejection port arrays C4, C5, C6 for color ink are arranged in parallel in the sub-scanning direction. . The discharge port arrays Bk2, C4, C5, and C6 have the same width.
[0064]
The recording head 2 configured as described above is a typical form of an ink jet recording head in which black and color are regarded as important for printing speed.
(3) Recording head 3
As shown in FIG. 5, in the recording head 3, a discharge port array Bk3 for black ink as a first ink and five discharge port arrays C7 to C11 for color ink are arranged in parallel in the sub-scanning direction. . The color ink ejection port arrays C7 to C11 have the same width, whereas the black ink ejection port array Bk3 is almost twice as wide as the color ink ejection port arrays C7 to C11. have.
[0065]
According to such a configuration of the recording head 3, in addition to improving the black printing speed, the same color ink is used for C7 and Cll, and C8 and ClO, respectively, so that the scanning direction of the recording head 3 is reciprocal. Even so, the color order of the color inks ejected onto the recording paper can be made the same. That is, when the recording head 3 is scanned in the direction a, the color ink is discharged in the order of C7, C8, and C9. When the recording head 3 is scanned in the direction of the figure, the color ink is discharged in the order of C11, C10, and C9. By performing the ejection, the color order of the color inks ejected onto the recording paper can be made the same.
[0066]
According to this recording head 3, unlike other recording heads (for example, the recording head 2 in FIG. 4) in which the color order of the color inks discharged onto the recording paper differs during forward scanning and backward scanning, scanning is performed. Since there is no difference in color development due to the different superposition order of the inks on the recording paper every time the direction is switched, good reciprocal printing is possible, and color printing can be speeded up.
[0067]
When only black printing is performed when printing on a recording medium using the recording head 3, the entire width of the black discharge port array Bk3 is driven to increase the printing operation speed. On the other hand, when black printing and color printing are mixed, a portion of the black discharge port array Bk3 corresponding to the half width on the upstream side with respect to the paper discharge direction from the color nozzles C7 to C11 (A in FIG. 5). Using only the part), black printing is performed prior to color printing to form a black printing region. Then, the recording medium is conveyed by the half width of the black discharge port array Bk3 in the paper discharge direction, and color printing is performed on the previous black print region.
[0068]
<About ink>
(1) About black ink
For example, carbon black is preferably used as the black pigment in the black ink. The form in which carbon black is dispersed in the ink may be a self-dispersing form or a form using a dispersant.
[0069]
(Self-dispersing carbon black)
Examples of the self-dispersing carbon black include carbon in which at least one hydrophilic group (anionic group or cationic group) is bonded to the surface of the carbon black as an ionic group directly or via another atomic group. Black. By using this, the addition of a dispersant for dispersing carbon black is reduced or eliminated.
[0070]
In the case of carbon black in which an anionic group is bonded to the surface directly or through another atomic group, examples of hydrophilic groups bonded to the surface include, for example, —COO (M2), —SO_Three(M2), -PO_ThreeH (M2), -PO_Three(M2)₂Etc. In the above formula, “M2” represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium or organic ammonium. Among these, in particular, —COO (M2), —SO_ThreeThe self-dispersing carbon black in which (M2) is bonded to the carbon black surface and is anionicly charged can be used particularly preferably in the present invention because of its good dispersibility in ink. Of the hydrophilic groups represented by “M2”, specific examples of the alkali metal include Li, Na, K, Rb and Cs, and specific examples of the organic ammonium include, for example, methylammonium. Dimethylammonium, trimethylammonium, ethylammonium, diethylammonium, triethylammonium, methanolammonium, dimethanolammonium, trimethanolammonium and the like. The ink of this embodiment containing self-dispersing carbon black in which M2 is ammonium or organic ammonium can further improve the water resistance of the recorded image, and can be particularly preferably used in this respect. This is considered to be due to the fact that when the ink is applied onto the recording medium, ammonium is decomposed and ammonia is evaporated. Here, the self-dispersing carbon black in which M2 is ammonium is obtained by, for example, substituting the self-dispersing carbon black in which M2 is an alkali metal by using an ion exchange method to replace M2 with ammonium or by adding an acid to form H-type. Examples include a method of adding ammonium hydroxide to make M2 ammonium.
[0071]
An example of a method for producing an anionically charged self-dispersing carbon black is a method in which carbon black is oxidized with sodium hypochlorite. By this method, a —COONa group is chemically bonded to the carbon black surface. be able to.
[0072]
By the way, various hydrophilic groups as described above may be directly bonded to the surface of carbon black. Alternatively, other atomic groups may be interposed between the carbon black surface and the hydrophilic group, and the hydrophilic group may be indirectly bonded to the carbon black surface. Here, specific examples of the other atomic groups include, for example, a linear or branched alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted phenylene group, and a substituted or unsubstituted naphthylene group. Here, examples of the substituent for the phenylene group and the naphthylene group include linear or branched alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms. Specific examples of combinations of other atomic groups and hydrophilic groups include, for example, -C₂H_FourCOO (M2), -Ph-SO_Three(M2), -Ph-COO (M2) and the like (where Ph represents a phenyl group).
[0073]
By the way, in the present invention, two or more kinds of the above-described self-dispersing carbon blacks may be used as ink color materials appropriately selected. The addition amount of the self-dispersing carbon black in the ink is preferably 0.1 to 15% by weight, particularly 1 to 10% by weight, based on the total weight of the ink. By setting this range, the self-dispersing carbon black can maintain a sufficiently dispersed state in the ink. Furthermore, for the purpose of adjusting the color tone of the ink, a dye may be added as a coloring material in addition to the self-dispersing carbon black.
[0074]
(Normal carbon black)
In addition, as a color material for the black ink, normal carbon black that is not self-dispersing can also be used. Examples of such carbon blacks include carbon black pigments such as furnace black, lamp black, acetylene black, and channel black. For example, Raven 7000, Rayvan 5750, Rayvan 5250, Rayvan 5000 ULTRA-, Rayvan 3500, Rayvan 2000 , Ray Van 1500, Ray Van 1250, Ray Van 1200, Ray Van 1190 ULTRA-II, Ray Van 1170, Ray Van 1255 (manufactured by Columbia), Black Pearls L, Legal 400R, Legal 330R, Legal 660R, Moguul ) L, Monarch 700, Monak 800, Monak 880, Monak 90 0, Monak 1000, Monak 1100, Monak 1300, Monak 1400, Vulcan XC-72R (above Cabot), Color Black FW1, Color Black FW2, Color Black FW2V, Color Black FW18, Color Black FW200, Color Black S150, Color Black S160, Color Black S170, Printex 35, Printex U, Printex V, Printex 140U, Printex 140V, Special Black 6, Special Black 5, Special Black Black 4A, Special Black 4 (manufactured by Degussa), No. 25, no. 33, no. 40, no. 47, no. 52, no. 900, no. 2300, MCF-88, MA600, MA7, MA8, MA100 (manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) and the like can be used, but are not limited thereto, and conventionally known carbon black can be used. . Further, magnetic fine particles such as magnetite and ferrite, titanium black and the like may be used as the black pigment.
[0075]
When such normal carbon black is used as a color material for black ink, it is preferable to add a dispersant to the ink in order to stably disperse it in an aqueous medium. As the dispersant, for example, a dispersant having an ionic group and capable of stably dispersing carbon black in an aqueous medium by its action is suitably used. As such a dispersant, for example, specifically as a dispersant, Styrene-acrylic acid copolymer, styrene-acrylic acid-alkyl acrylate copolymer, styrene-maleic acid copolymer, styrene-maleic acid-alkyl acrylate copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer Polymer, styrene-methacrylic acid-acrylic acid alkyl ester copolymer, styrene-maleic acid half ester copolymer, vinyl naphthalene-acrylic acid copolymer, vinyl naphthalene-maleic acid copolymer, styrene-maleic anhydride-maleic Acid half ester copolymers, or salts thereof. That. Among these, those having a weight average molecular weight in the range of 1000 to 30000 are preferable, and more preferably in the range of 3000 to 15000.
[0076]
(About salt in black ink)
By making salt coexist in the black ink, the image quality does not change greatly depending on the type of recording medium, and the ink has a very high density and can stably form a high-quality image. Can do.
[0077]
In addition, by coexisting salt in the ink, even if the black area in the same document contains both black ink and a mixture of color ink and black ink, Therefore, it is possible to form an image that is not visually uncomfortable.
[0078]
As the salt of the black ink according to the present invention, (M1)₂SO_Four, CH_ThreeCOO (M1), Ph-COO (M1), (M1) NO_Three, (M1) Cl, (M1) Br, (M1) I, (M1)₂SO_ThreeAnd (M1)₂CO_ThreeIt is preferable to use at least one selected from Here, “M1” represents an alkali metal, ammonium or organic ammonium, and Ph represents a phenyl group. Specific examples of the alkali metal include Li, Na, K, Rb, and Cs. Specific examples of the organic ammonium include methylammonium, dimethylammonium, trimethylammonium, ethylammonium, diethylammonium, triethylammonium, Examples include trimethanol ammonium, dimethanol ammonium, trimethanol ammonium, ethanol ammonium, diethanol ammonium, and triethanol ammonium. Among the above-mentioned salts, sulfates (for example, potassium sulfate) and benzoates (for example, ammonium benzoate) are compatible with self-dispersing carbon black, and specifically, solid-liquid separation when applied to a recording medium. Because the effect is particularly excellent, it is possible to form inkjet recording images of particularly excellent quality on various recording media.
[0079]
The content of the color material in the black ink according to the present invention, for example, self-dispersing carbon black, is 0.1 to 15% by weight, particularly 1 to 10% by weight, based on the total weight of the ink. Is preferred. The salt content is preferably 0.05 to 10% by weight, particularly 0.1 to 5% by weight, based on the total weight of the ink. By setting the content of the color material and salt in the black ink within the above range, a further excellent effect can be enjoyed.
[0080]
(Aqueous medium in black ink)
Examples of the aqueous medium used in the black ink according to the present invention include water or a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent. As the water-soluble organic solvent, those having an ink drying preventing effect are particularly preferable. Specifically, for example, alkyl alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol; dimethylformamide, dimethyl Amides such as acetamide; Ketones or ketoalcohols such as acetone and diacetone alcohol; Ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; Polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol; Ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, and triethylene 2 to 6 alkylene groups such as glycol, 1,2,6-hexanetriol, thiodiglycol, hexylene glycol and diethylene glycol Alkylene glycols containing carbon atoms; lower alkyl ether acetates such as polyethylene glycol monomethyl ether acetate; glycerin; ethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, diethylene glycol methyl (or ethyl) ether, triethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, etc. Lower alkyl ethers of polyhydric alcohols; polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and trimethylolethane; N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. The water-soluble organic solvents as described above can be used alone or as a mixture. It is desirable to use deionized water as the water.
[0081]
The content of the water-soluble organic solvent contained in the black ink according to the present invention is not particularly limited, but is preferably in the range of 3 to 50 wt% with respect to the total weight of the ink. The content of water contained in the ink is preferably in the range of 50 to 95% by weight with respect to the total weight of the ink.
[0082]
(Ink characteristics; particularly, ink jet ejection characteristics and permeability to recording medium) The black ink according to the present invention can be used for ink for writing instruments and ink for ink jet recording. As an ink jet recording method, there are a recording method in which mechanical energy is applied to ink to eject droplets, and a recording method in which thermal energy is applied to ink and ink droplets are ejected by foaming of the ink. The ink of the present invention is particularly suitable. By the way, when the black ink according to the present invention is used for inkjet recording, it is preferable that the ink has a characteristic that it can be ejected from an inkjet head. From the viewpoint of ejection properties from an inkjet head, the liquid has, for example, a viscosity of 1 to 15 cps, a surface tension of 25 mN / m (dyne / cm) or more, particularly a viscosity of 1 to 5 cps, and a surface tension of It is preferable to set it as 25-50 mN / m (dyne / cm).
[0083]
A Ka value obtained by the Bristow method is a measure representing the penetrability of ink into a recording medium. That is, the ink permeability is 1 m.²The permeation amount V (ml / m) of ink into the recording medium after a predetermined time t has elapsed since the ink droplet was ejected.²= Μm) is shown by the Bristow equation shown below.
[0084]
V = Vr + Ka (t−tw)^1/2
Here, immediately after the ink droplets adhere to the surface of the recording medium, the ink is mostly absorbed in the uneven portion of the surface of the recording medium (the rough portion of the surface of the recording medium) and almost penetrates into the inside of the recording medium. Not. The time between them is the contact time (tw), and the amount of ink absorbed by the uneven portions of the recording medium at the contact time is Vr. Then, when the contact time is exceeded after the ink is deposited, the amount of penetration into the recording medium increases by an amount proportional to the time that exceeds the contact time, that is, (t-tw) to the power of 1/2. Ka is a proportional coefficient of this increase, and shows a value corresponding to the penetration rate. The Ka value can be measured using a liquid dynamic permeability test apparatus (for example, a dynamic permeability test apparatus S manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.) by the Bristow method. In the ink according to each embodiment of the present invention, the Ka value is preferably less than 1.5 in order to further improve the recorded image quality, and more preferably 0.2 or more and less than 1.5. is there. That is, when the Ka value is less than 1.5, solid-liquid separation occurs at an early stage of the ink penetration into the recording medium, and a high-quality image with very little feathering can be formed. The Ka value according to the Bristow method in the present invention is PB used for plain paper (for example, a copying machine using an electrophotographic method, a page printer (laser beam printer) manufactured by Canon Inc., or a printer using an ink jet recording method). It is a value measured by using paper or PPC paper which is paper for an electrophotographic copying machine as a recording medium. The measurement environment is assumed to be a normal office environment, for example, a temperature of 20 to 25 ° C. and a humidity of 40 to 60%.
[0085]
And as a composition of the preferable aqueous medium which carry | supports the above characteristics, it is preferable to contain glycerol, a trimethylol propane, thiodiglycol, ethylene glycol, diethylene glycol, isopropyl alcohol, and acetylene alcohol, for example.
(2) About color ink
As the color material that can be used in the color ink according to the present invention, known dyes and pigments can be used. As the dye, for example, an acid dye, a direct dye, or the like can be used. For example, as the anionic dye, any of existing ones and newly synthesized ones having appropriate color tone and density can be used. Moreover, it is also possible to mix and use any of these.
[0086]
Specific examples of the anionic dye are listed below.
[0087]
▲ 1 ▼ Yellow color material
C. I. Direct yellow 8, 11, 12, 27, 28, 33, 39, 44, 50, 58, 85, 86, 87, 88, 89, 98, 100, 110, 132
C. I.

Acid Yellow

1, 3, 7, 11, 17, 23, 25, 29, 36, 38, 40, 42, 44, 76, 98, 99
C. I. Reactive Yellow 2, 3, 17, 25, 37, 42
C. I. Food yellow 3
(2) Color material for red
C. I.

Direct Red

2, 4, 9, 11, 20, 23, 24, 31, 39, 46, 62, 75, 79, 80, 83, 89, 95, 197, 201, 218, 220, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 230
C. I.

Acid Red

6, 8, 9, 13, 14, 18, 26, 27, 32, 35, 42, 51, 52, 80, 83, 87, 89, 92, 106, 114, 115, 133, 134, 145, 158, 198, 249, 265, 289
C. I. Reactive Red 7, 12, 13, 15, 17, 20, 23, 24, 31, 42, 45, 46, 59
C. I. Food Red 87, 92, 94
▲ 2 ▼ Blue color material
C. I.

Direct Blue

1, 15, 22, 25, 41, 76, 77, 80, 86, 90, 98, 106, 108, 120, 158, 163, 168, 199, 226
C. I.

Acid Blue

1, 7, 9, 15, 22, 23, 25, 29, 40, 43, 59, 62, 74, 78, 80, 90, 100, 102, 104, 117, 127, 138, 158, 161
C. I.

Reactive Blue

4, 5, 7, 13, 14, 15, 18, 19, 21, 26, 27, 29, 32, 38, 40, 44, 100
(3) Black color material
C. I. Direct black 17, 19, 22, 31, 32, 51, 62, 71, 74, 112, 113, 154, 168, 195
C. I.

Acid Black

2, 48, 51, 52, 110, 115, 156
C. I. Food black 1, 2
(solvent)
Examples of the ink solvent or dispersion medium containing the color material for color ink as described above include water or water and a water-soluble organic solvent. Examples of the water-soluble organic solvent are the same as those described for the black ink. When the color ink is attached to a recording medium by an ink jet method (for example, bubble jet method), the ink is prepared to have a desired viscosity and surface tension so as to have excellent ink jet discharge characteristics as described above. Things are preferable.
[0088]
(Coloring material content)
The content of the color material in the color ink described here may be selected as appropriate so that, for example, when used for inkjet recording, the ink has excellent inkjet ejection characteristics and has a desired color tone and density. As a guideline, for example, a range of 3 to 50 wt% with respect to the total weight of the ink is preferable. In addition, when importance is attached to the visual uniformity of the black image, it is particularly preferable that the concentration of the dye in the color ink is 10 wt% or less of the weight of the color ink as described above. The amount of water contained in the ink is preferably in the range of 50 to 95 wt% with respect to the total weight of the ink.
[0089]
(Color ink penetration)
Regarding the color ink as described above, it is preferable that the Ka value is, for example, 5 or more because a high-quality color image can be formed on the recording medium. That is, since ink having such a Ka value has high permeability to a recording medium, for example, even in the case where images of at least two colors selected from yellow, magenta and cyan are recorded adjacent to each other, between adjacent images. Color bleeding (bleeding) can be suppressed, and even when these inks are overlaid to form a secondary color image, each ink has high penetrability, so it is possible to prevent an image between adjacent different color images. Can effectively suppress bleeding. As a method for adjusting the Ka value of the color ink to such a value, a conventionally known method such as addition of a surfactant or addition of a permeable solvent such as glycol ether can be applied. Of course, the addition amount may be selected as appropriate.
[0090]
Next, the ink prepared in this example will be described. In the following description, “part” and “%” are based on weight unless otherwise specified.
[0091]
First, preparation of the pigment dispersion 1 will be described.
[0092]
(Pigment dispersion 1)
Specific surface area is 230m²After mixing 10 g of carbon black having a DBP oil absorption of 70 ml / 100 g and 3.41 g of p-amino-N-benzoic acid in 72 g of water, 1.62 g of nitric acid was added dropwise thereto at 70 ° C. Stir with. After several minutes, a solution prepared by dissolving 1.07 g of sodium nitrite in 5 g of water was further added, and the mixture was further stirred for 1 hour. The obtained slurry was filtered with a filter paper (Toyo Roshi No. 2 manufactured by Advantis), the pigment particles collected by filtration were washed thoroughly with water, dried in an oven at 90 ° C., and water was added to the pigment. Thus, an aqueous pigment solution having a pigment concentration of 10% by weight was prepared. By the above method, hydrophilic groups having the following constitution were introduced on the surface of carbon black.
[0093]
[Chemical 1]

[0094]
Next, using the pigment dispersion 1, the black ink 1 was prepared with the following component ratios.
[0095]

In the black ink prepared as described above, since the hydrophilic group as described above is introduced on the surface of carbon black which is a black color material, the black color material has high dispersibility. When an interactive color ink containing a reactive agent composed of metal ions, which will be described later, is mixed with the black ink, the hydrophilic group of the black color material reacts with the metal ions, and the black color material is precipitated. This prevents the black color material from moving to the non-reactive color ink print area adjacent to the black ink print area, so that the black ink print area and the non-reactive color ink print area Bleeding that occurs in between is reduced.
[0096]
In addition, the following components were mixed to prepare each color ink (yellow ink 1, magenta ink 1, cyan ink 1). During the preparation, the components were sufficiently stirred to dissolve the components in water, and then pressure filtered through a microfilter having a pore size of 3.0 μm manufactured by Fuji Film.
[0097]

The amount of magnesium nitrate shown in Table 1 below was added to the cyan ink 1 to prepare cyan inks 2 and 3. However, the amount of water was adjusted in accordance with the amount of magnesium nitrate added so that the concentrations of the other components did not differ from the original cyan ink 1.
[0098]
[Table 1]

[0099]
In this embodiment, magnesium nitrate is used as a metal salt added to the reactive color ink, and magnesium divalent ions (Mg) are used as metal ions in the reactive color ink.²⁺In addition to this, the metal ions to be melted in the reactive color ink include Ca²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Fe²⁺, La³⁺, Nd³⁺, Y³⁺And Al³⁺At least one polyvalent metal cation selected from can be used.
[0100]
In the above, 0.30% by weight or 0.45% by weight of metal salt (magnesium nitrate) is included in the reactive color ink, but the concentration of the metal salt included in the reactive color ink is 0.00. It may be in the range of 1 to 15% by weight.
[0101]
<Evaluation of bleed / white haze>
The above-mentioned various inks are introduced into the respective ejection port arrays of the recording head 1 shown in FIG. 3 so that the combinations 1 to 5 shown in Table 2 below are made, and a remodeling machine for a Canon inkjet printer (BJF800) is installed. The three evaluation images shown in FIG. 6 were recorded on the recording paper.
[0102]
[Table 2]

[0103]
At this time, the black ink is discharged at a discharge density of 600 × 600 dpi lattice at a discharge amount of 30 ng per droplet, and the color ink is discharged at a discharge density of 1200 × 600 dpi lattice at a discharge amount of 6.5 ng per droplet. It was. At this time, the black ink was underprinted with color ink at a duty [%] shown in Table 3 below.
[0104]
[Table 3]

[0105]
Note that when printing is performed with black and color mixed, the width of one paper feed is only the width of one color ejection port array, and therefore black printing requires the black ejection port array Bk1. Of these, only the width of one color ejection port array from the upstream side in the paper discharge direction (main scanning direction) (B portion in FIG. 3) was used.
[0106]
The recording paper includes several types of plain paper (Canon PB paper, Canon Brillant White Paper, Union Camp Great White Inkjet, Hammermill Jet Print, Xerox 40t, Xerox 40t, etc.). The three patterns shown in FIG. 6 were recorded on each recording paper using the above-mentioned conditions (White White Inkjet Paper manufactured by Packard, Rey Jet manufactured by Aussdat Rey). Of these, evaluation was performed using a sample of recording paper determined to have the lowest level for each condition.
[0107]
Evaluation criteria are
◯: Level where there is little practical problem with both bleed and white haze
A: Level that does not bother bleed and white haze
It was.
[0108]
Table 4 shows the evaluation results.
[0109]
[Table 4]

[0110]
As described above, it is preferable from the viewpoint of reducing bleed and white haze, by adding high-concentration metal salt to the color ink to enhance the interreactivity with the black ink, but the ink discharge surface of the recording head is used. The ink discharge surface is likely to be deteriorated by the metal ions contained in the attached ink mist, or the concentration of the metal salt added to the ink is increased, thereby increasing the viscosity of the ink and decreasing the ink discharge stability. Therefore, it is not preferable from the viewpoint of reliability. For this reason, it is preferable that the metal ion concentration in the interactive ink can be lowered and the bleed and white haze can be reduced.
[0111]
From the results of this example shown in Table 4, it can be seen that good results can be obtained for bleed and white haze in the case of Condition 1 and Condition 4. Here, in the configuration of the recording head in the case of Condition 1 and Condition 4, the concentration of metal ions contained in the ink ejected from the ejection port array C1 is the highest, and then the ejection port array C2 and the ejection port array. In order of C3LowIt has become. Although the metal ion concentrations may be the same between adjacent ejection port arrays, the metal ion concentration in the downstream ejection port array in the paper discharge direction (main scanning direction) is higher than that in the upstream side. Not.
[0112]
In this way, the concentration of metal ions contained in each ink ejected from each color ink ejection port array C1, C2, C3 is determined by the black printing by the ink ejection part (B part) of the black ink ejection port array Bk1. The shorter the printing interval is, the higher it is. As a result, the metal ion concentration in the reactive ink can be lowered as a whole, and bleed and white haze can be reduced, and both high quality of the printed image and high reliability of the recording head can be achieved. Is possible.
[0113]
Furthermore, it was also found that under conditions 2, 3, and 5, very good results can be obtained for bleed and white haze by changing the printing method.
[0114]
As one of the methods, in order to apply the reactive ink having a high metal ion concentration to the recording medium before the Bk ink, the paper is fed first and the reactive ink having the high metal ion concentration is applied. Bleeding and white haze can also be reduced by a recording method in which the paper feed is returned and recording is performed with Bk ink. For example, when this printing method is applied with other conditions being the same as those in condition 3, the recording medium is first fed until the ejection port array C3 of the recording head can record in the recording area, and recording by the ejection port array C3 (to the Bk area). (Including application). Thereafter, the paper feed is reversed, and recording is performed by the B portion of the ejection port array Bk1 and the ejection port array C1 of the recording head, and then the paper feed is performed and recording is performed by the ejection port array C2. This case is defined as condition 6. The evaluation results are shown in Table 5. As shown in Table 5, although good results have been obtained for bleed and white haze, it can be seen that the recording speed is very slow with respect to Condition 3 in such a recording method.
[0115]
[Table 5]

[0116]
As another printing method, there is a method for performing multipass printing of two or more passes. Here, multi-pass printing is a so-called multi-pass printing in which each color nozzle row scans n times with respect to a printing area to form an image, and the number of scans of divided printing is the number of printing passes. Correspondingly, this is a recording method in which the recording duty per scan is reduced and recording is performed while complementing each scan so that an image is completed in n times. In such a method, the total amount of ink applied to the recording medium in one scan is small, and the ink fixing to the recording medium of the ink applied in each scan is improved as compared with the one-pass recording. White haze can be reduced. The other conditions are the same as those in condition 3, and the evaluation results are shown in Table 5 with the condition that such multi-pass printing (4-pass printing) is performed as condition 7. As shown in the table, although good results have been obtained for bleed and white haze, it can be seen that the recording speed is much slower than condition 3 in such a recording method.
[0117]
As can be seen from the above results, bleed and white haze can be reduced depending on the recording method. However, in either case, the recording speed decreases. That is, the head configuration in the present invention, that is, the concentration of metal ions contained in each ink ejected from each color ink ejection port array C1, C2, C3 is the ink ejection part (B of the black ink ejection port array Bk1). By using a head configuration that becomes higher as the printing interval with the black printing by (part) becomes shorter, good bleed and white haze can be realized while preventing a decrease in recording speed.
[0118]
In the present embodiment, an example in which cyan ink with different amounts of Mg nitrate added is introduced into each of the ejection port arrays C1, C2, and C3 has been described. However, the color of the ink is not limited to this. It is used if the concentration of metal ions contained in each ink ejected from each ejection port array C1, C2, C3 is higher as the printing interval with black printing is shorter. The color of the ink is arbitrary.
[0119]
For example, using the recording head 1 described above, black ink 1 is introduced into the ejection port array Bk1, cyan ink 3 (metal ion concentration: 0.075%) is introduced into the ejection port array C1, and magenta is introduced into the ejection port array C2. When ink 1 (metal ion concentration: 0%) is introduced and yellow ink 1 (metal ion concentration: 0%) is introduced into the ejection port array C3, the metal ion concentration in each color ink is the above condition 1. As in the case of Condition 1 shown in Table 4, good results were obtained.
[0120]
  The present invention can be applied not only to the recording head 1 having the configuration shown in FIG. 3, but, for example, in the recording head 2 having the configuration shown in FIG. The distance from the black discharge port row Bk2) is the discharge port row C4, C5, C6Long in orderTherefore, the metal ion concentration in the ink introduced into the ejection port array is the ejection port array C4, C5, C6.Lower in orderIt only has to be.
[0121]
  In the recording head 3 having the configuration shown in FIG. 5, when color printing is performed while scanning in the direction of arrow a in FIG. 5, the printing interval from the black printing by the A portion of the black discharge port array Bk3. Is a discharge port array C7, C8, C9In orderWhen color printing is performed while scanning in the direction of the arrow b, the printing interval between the black discharge by the portion A of the black discharge port array Bk3 is the discharge port array C11, C10, C9.Because it is long in orderThe metal ion concentration in the ink introduced into each ejection port array is determined by the ejection port arrays C7, C8, C9.In that order, And discharge port arrays C11, C10, C9In order of lowIt only has to be lost. That is, the metal ion concentration in the ink in the outer ejection port arrays may be made highest, and the metal ion concentration in the ink may be lowered toward the inner ejection port array.
[0122]
Furthermore, in this embodiment, bleed and white haze between Bk and color have been described, but it goes without saying that color combinations are not limited to this. Further, in this embodiment, the case of the reaction by the metal ion concentration and the pigment has been described in the present embodiment. However, it is needless to say that the head configuration and the recording apparatus of the present invention can be applied to the case of having the reactivity.
[0123]
Further, in this embodiment, the case where each ink discharge port array is configured in one head unit is shown, but according to the intention of the present invention, the ink discharge port array is a separate head unit. However, it goes without saying that the ejection port array has such a configuration as an ink jet recording apparatus, and it is only necessary to perform recording on a recording medium.
[0124]
<About wiping the ink discharge port surface of the recording head>
Next, a method for wiping the ink discharge surface of the recording head will be described with reference to FIG.
[0125]
  In FIG. 7A, the recording head 1 shown in FIG. 1 is used as an example, and the metal ion concentration in the ink introduced into each color ink ejection port array is the ejection port array C1, C2, C3.In order of lowIt has become.
[0126]
Wiping of the ink ejection surface of the recording head 1 is performed by moving the wiper 4 provided in the recording apparatus in the direction as shown in FIG. At this time, the wiper 4 passes through the color ink ejection port array in the order of C1, C2, and C3. At this time, ink oozes out from each nozzle to the wiper 4, and ink penetrates into the wiper 4 in the order of C1 ink, C2 ink, and C3 ink. As a result, the ink with a relatively high metal ion concentration that has soaked into the wiper 4 is diluted with an ink with a relatively low metal ion concentration that soaks after that, and the at least the tip of the wiper 4 (the ink discharge surface of the recording head) In the contact portion), the metal ion concentration becomes low, and the formation of aggregates of additives can be suppressed.
[0127]
In this way, wiping is sequentially performed from the ejection port array into which the ink having a relatively high metal ion concentration is introduced to the ejection port array into which the ink having a relatively low metal ion concentration is introduced, so that at least the tip of the wiper 4 is placed. The concentration of the soaked metal ions can be reduced, and the metal ion aggregates can be easily prevented from depositing on the tip surface of the wiper.
[0128]
  Note that the wiping method of the present invention is not limited to the recording head 1 having the configuration shown in FIG. For example, in the recording head 2 having the configuration shown in FIG. 4, the metal ion concentration in the ink introduced into the color ink discharge port array is determined by the discharge port arrays C4, C5, C6.In order of low7B, as shown in FIG. 7B, the wiper is moved from the left side to the right side in the drawing, and wiping is performed in the order of the discharge port arrays Bk2, C4, C5, C6. The concentration of metal ions soaked into at least the tip of 4 can be reduced, and the accumulation of metal ion aggregates on the surface of the wiper can be easily prevented.
[0129]
  Further, in the recording head 3 having the configuration shown in FIG. 5, the metal ion concentration in the ink introduced into the color ink discharge port array is the discharge port array C7, C8, C9.In that orderAnd C11, C10, C9In order of lowFirst, the wiper is moved from the left to the right in the drawing to perform wiping in the order of the discharge port rows Bk3, C7, C8, C9, and then the discharge port rows C11, C10, C9. By sequentially performing wiping, the concentration of metal ions soaked into at least the tip portion of the wiper 4 can be lowered, and the accumulation of metal ion aggregates on the surface of the wiper can be easily prevented.
[0130]
【The invention's effect】
As described above, the ink jet recording head of the present invention and the ink jet recording apparatus equipped with the ink jet recording head are arranged in the ejection port array having a relatively shorter printing interval from the printing by the first ink ejection port array. It is configured such that ink having the same or higher relative reactivity as that of the ink introduced into the ejection port array having a relatively longer printing interval than that of the array is introduced, or the first This is equivalent to the mutual reactivity exhibited by the ink introduced into the ejection port array whose distance to the ejection port array for one ink is relatively shorter than that of the ejection port array. Since it is configured such that ink having relatively higher mutual reactivity is introduced, the concentration of the reactive agent (metal ion) in the reactive ink is lowered as a whole, It is possible to reduce the haze.
[0131]
In the ink jet recording apparatus of the present invention, when the wiper wipes a plurality of ejection port arrays other than the first ink ejection port array on the ink ejection surface, the ejection port for the first ink Since the wiping is performed in the order of the discharge port row having a relatively shorter printing interval with the printing by the row, the concentration of the reactant is at least at the tip of the wiper (the portion in contact with the ink discharge surface of the recording head). And it is possible to easily prevent the aggregates of the reactants from being deposited on the tip surface of the wiper.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of an ink jet recording apparatus that can be applied with the liquid discharge head of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of the liquid discharge head of the present invention cut in the direction of the liquid flow path, and the characteristic phenomenon in the liquid flow path is represented by steps (a) to (f). They are shown separately.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an ejection port array of a recording head embodying the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an ejection port array of a recording head embodying the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an ejection port array of a recording head embodying the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an evaluation image recorded on a recording sheet.
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of wiping an ink discharge surface of a recording head.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3, 101 Inkjet recording head
4 Wiper
10 Liquid flow path
11 Bubble generation area
13 Common liquid chamber
18 Discharge port
31 Movable member
32 Free end
33 fulcrum
34 Support members
40 bubbles
41 Raised bubbles
50 Top plate
51 Element substrate
52 Heating element
53 Liquid channel partition wall
64 stopper
65 Low flow resistance region
66 Droplets
67 Satellite
100 Inkjet recording apparatus
102 Drive motor
103,104 Driving force transmission
105 Lead screw
106 Spiral groove
107 Carriage
107a lever
108 Guide
109 platen
110 Paper holding plate
111,112 Photocoupler
113 Support member
114 Cap member
115 Ink suction means
116 Opening in the cap
117 Cleaning blade
118 Moving member
119 Body support
120 lever
121 cam

Claims

ブラックインクを吐出する第１の吐出口列と、カラーインクを吐出する複数の第２の吐出口列と、が形成された面を有するインクジェット記録ヘッドと、該インクジェット記録ヘッドの前記面に当接するワイパを移動させて前記面のクリーニングを行うワイピング手段と、を備えたインクジェット記録装置において、
前記第１の吐出口列によるブラック印字との印字間隔が最も短い前記第２の吐出口列が吐出するカラーインクが、前記ブラック印字との印字間隔が最も長い前記第２の吐出口列が吐出するカラーインクよりも、前記ブラックインクと反応性を示す金属イオンの濃度が高く、
前記ワイピング手段は、前記複数の第２の吐出口列のクリーニングを、吐出するカラーインクの前記金属イオンの濃度が同等以下となるような順番で行うことを特徴とするインクジェット記録装置。 An inkjet recording head having a surface on which a first ejection port array for ejecting black ink and a plurality of second ejection port arrays for ejecting color ink are formed, and abuts on the surface of the inkjet recording head In an inkjet recording apparatus comprising: a wiping unit that moves the wiper to clean the surface ;
The color ink ejected from the second ejection port array with the shortest printing interval with the black printing by the first ejection port array is ejected from the second ejection port array with the longest printing interval with the black printing. The concentration of metal ions that are reactive with the black ink is higher than the color ink,
The ink jet recording apparatus , wherein the wiping means performs cleaning of the plurality of second ejection port arrays in an order such that the concentration of the metal ions of the color ink to be ejected is equal or less .

前記複数の第２の吐出口列は、前記第１の吐出口列からの距離が近いほど前記ブラック印字との印字間隔が短い、請求項１に記載のインクジェット記録装置。2. The inkjet recording apparatus according to claim 1, wherein the plurality of second ejection port arrays have a shorter printing interval with the black printing as the distance from the first ejection port array is shorter.

前記金属イオンは、Ｍｇ²⁺、Ｃａ²⁺、Ｃｕ²⁺、Ｃｏ²⁺、Ｎｉ²⁺、Ｆｅ²⁺、Ｌａ³⁺、Ｎｄ³⁺、Ｙ³⁺およびＡｌ³⁺から選ばれる少なくとも１つの多価金属陽イオンである、請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。The metal ion is at least one selected from Mg ²⁺ , Ca ²⁺ , Cu ²⁺ , Co ²⁺ , Ni ²⁺ , Fe ²⁺ , La ³⁺ , Nd ³⁺ , Y ³⁺ and Al ³⁺ . The inkjet recording apparatus according to claim 1 , wherein the inkjet recording apparatus is a polyvalent metal cation.

前記カラーインクは、該カラーインクの全重量に対して０．１〜１５重量％の金属塩を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。Before ask Rainku with respect to the total weight of the color ink containing 0.1 to 15 wt% of a metal salt, an ink jet recording apparatus according to any one of claims 1 to 3.

前記ブラックインクは塩を含有し、色材として黒色顔料が用いられている、請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。The black ink contains a salt, black pigment is used as a coloring material, the ink jet recording apparatus according to any one of claims 1 to 4.