JP3969945B2 - Ink set, ink jet recording method using the same, recording unit, ink cartridge, ink jet recording apparatus, and bleeding mitigation method - Google Patents

Description

【００３７】
上記式中、Ｒは、炭素原子数１〜１２の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基、置換若しくは未置換のフェニル基、又は、置換若しくは未置換のナフチル基を表す。
【００３８】
上述したような親水基が結合されてカチオン性に帯電している自己分散型カーボンブラックを製造する方法としては、例えば、下記に示す構造のＮ−エチルビリジル基を結合させる方法を例にとって説明すると、カーボンブラックを、３−アミノ−Ｎ−エチルピリジウムブロマイドで処理する方法が挙げられる。
【００３９】
上記のような方法で、カーボンブラック表面へ親水性基を導入させることでカチオン性に帯電させたカーボンブラックは、イオンの反発によって優れた水分散性を有するものとなる。このため、カチオン性に帯電させたカーボンブラックは、水性インク中に含有させた場合に、分散剤等を添加しなくても良好な分散性を示し、安定した分散状態を維持する。
【００４０】
ところで、本発明において使用するカチオン性に帯電させたカーボンブラックは、上記に挙げたような種々の親水性基がカーボンブラック表面に直接結合されたものを用いてもよいし、他の原子団をカーボンブラック表面と親水性基との間に介在させて、親水性基がカーボンブラックの表面に間接的に結合した態様のものを用いてもよい。他の原子団としては、例えば、炭素原子数１〜１２のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基又は置換基を有してもよいナフチル基が挙げられる。ここで、フェニル基又はナフチル基の置換基としては、例えば、炭素数１〜６の直鎖状又は分岐状のアルキル基が挙げられる。
【００４１】
他の原子団を介してカーボンブラック表面に結合した親水性基の具体例としては、例えば、−Ｃ₂Ｈ₄ＣＯＯＭ、−ＰｈＳＯ₃Ｍ、−ＰｈＣＯＯＭ、−Ｃ₅Ｈ₁₀ ⁺ＮＨ₃等（但し、Ｍは水素原子、アルカリ金属、アンモニウム、又は、有機アンモニウムを表し、Ｐｈはフェニル基を表す。）が挙げられるが、勿論、本発明はこれらに限定されない。
アルカリ金属の具体例としては、例えば、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓ等が挙げられ、又、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、モノヒドロキシメチルアミン、ジヒドロキシメチルアミン、トリヒドロキシメチルアミン、エタノールアンモニウム、ジエタノールアンモニウム及びトリエタノールアンモニウム等が挙げられる。
【００４２】
本発明において使用する上記で説明した自己分散型カーボンブラックは、１種類に限定されるものではなく、２種以上を混合して使用することで色調を調整してもよい。又、本発明の顔料インク中における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、好ましくは０．１〜１５重量％、より好ましくは１〜１０重量％の範囲とする。この範囲内であれば、自己分散型カーボンブラックはインク中で充分な分散性を示し、良好な分散状態を維持する。
【００４３】
又、本発明のインクセットを構成するブラックインクで使用する顔料としては、上記したような自己分散型カーボンブラック等のカチオン性基を表面に有する顔料だけでなく、カチオン性基を含有する分散剤で前述した顔料を分散させた顔料分散体を使用してもよい。この際に使用するカチオン性分散剤としては、例えば、ビニルモノマーの重合によって得られるものであって、得られる重合体の少なくとも一部を構成するためのモノマーとしてカチオン性モノマーを使用した高分子分散剤、或いは、アミン塩型又は第４級アンモニウム塩型陽イオン界面活性剤が挙げられる。
【００４４】
この際に使用されるカチオン性モノマーとしては、例えば、第３級アミンモノマーの塩及びこれらの４級化された化合物が挙げられる。そのような化合物としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート〔ＣＨ₂＝Ｃ(ＣＨ₃)−ＣＯＯ−Ｃ₂Ｈ₄Ｎ(ＣＨ₃)₂〕、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート〔ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＯＯ−Ｃ₂Ｈ₄Ｎ(ＣＨ₃)₂〕、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリレート〔ＣＨ₂＝Ｃ(ＣＨ₃)−ＣＯＯ−Ｃ₃Ｈ₆Ｎ(ＣＨ₃)₂〕、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリレート〔ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＯＯ−Ｃ₃Ｈ₆Ｎ（ＣＨ₃)₂〕、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド〔ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＯＮ(ＣＨ₃)₂〕、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタクリルアミド〔ＣＨ₂＝Ｃ(ＣＨ₃)−ＣＯＮ(ＣＨ₃)₂〕、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリルアミド〔ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＯＮＨＣ₂Ｈ₄Ｎ(ＣＨ₃)₂〕、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリルアミド〔ＣＨ₂＝Ｃ(ＣＨ₃)−ＣＯＮＨＣ₂Ｈ₄Ｎ(ＣＨ₃)₂〕、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド〔ＣＨ₂＝ＣＨ−ＣＯＮＨ−Ｃ₃Ｈ₆Ｎ(ＣＨ₃)₂〕、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド〔ＣＨ₂＝Ｃ(ＣＨ₃)−ＣＯＮＨ−Ｃ₃Ｈ₆Ｎ（ＣＨ₃)₂〕等が挙げられる。
【００４５】
第３級アミン型の場合において、塩を形成するための化合物としては、塩酸、硫酸及び酢酸等が挙げられ、又、４級化に用いられる化合物としては、塩化メチル、ジメチル硫酸、ベンジルクロライド及びエピクロロヒドリン等が挙げられる。この中でも塩化メチル及びジメチル硫酸等が本発明で使用する分散剤を調製する上で好ましい。以上のような第３級アミンの塩或いは第アンモニウム化合物は、水中ではカチオンとして振るまい、中和された条件では酸性が安定溶解領域である。これらのモノマーの重合体中での含有率は２０〜６０重量％の範囲とすることが好ましい。
【００４６】
上記カチオン性高分子分散剤の構成に用いられるその他のモノマーとしては、例えば、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、長鎖のエチレンオキシド鎖を側鎖に有するアクリル酸エステル等のヒドロキシ基を有するアクリル酸エステル、スチレン系モノマー等の疎水性モノマー類、及び、ｐＨ７近傍の水に融解可能な水溶性モンマーとして、アクリルアミド類、ビニルエーテル類、ビニルピロリドン類、ビニルピリジン類及びビニルオキサゾリン類が挙げられる。疎水性モノマーとしては、例えば、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、（メタ）アクリル酸のアルキルエステル及びアクリルニトリル等の疎水性モノマーが用いられる。共重合によって得られる高分子分散剤中において疎水性モノマーは、共重合体を水溶液中で安定に存在させるために１５〜３５重量％の範囲で用い、且つ、疎水性モノマーは、共重合体の顔料に対する分散効果を高めるために２０〜４０重量％の範囲で用いることが好ましい。
【００４７】
上記したカチオン系水溶性高分子を分散剤として使用して顔料を分散させる際に、物性面から好ましい顔料としては、等電点が６以上に調節された顔料、或いは、顔料を特徴づける単純水分散体のｐＨが、中性或いは塩基性のｐＨを有するもの、例えば、ｐＨが７〜１０であるような顔料が、分散性の点で好ましい。これは、顔料とカチオン系水溶性高分子とのイオン的な相互作用が強いためと理解されている。
【００４８】
以上の如き材料を用いて顔料の微粒子水性分散体を得るには、次のような方法が挙げられる。例えば、カーボンブラックをカチオン分散剤溶液中にてプレミキシング処理を行い。引き続き高ずり速度の分散装置でミリングし、希釈後粗大粒子を除去するために遠心分離処理を行う。その後、インク処方のための所望の材料を添加し、場合によってはエイジング処理を施す。然る後、最終的に所望の平均粒径を有する水性分散体を得ることができる。このようにして作製されるブラックインクのｐＨは、３〜７の範囲とするのが好ましい。
【００４９】
（３）水性媒体、他の添加剤等
本発明のインクセットを構成するブラックインクは、上記で説明した（１）の着色剤を内包したカチオン性基を有する樹脂と、（２）のカチオン性顔料、又は、顔料とカチオン性を有する顔料分散剤とを有する顔料分散体とが、水性媒体中に分散状態で保持されて構成される。この際に使用する水性媒体の構成成分としては、少なくとも水を含むものでればよい。インク全重量に占める水の割合としては、例えば、２０〜９５重量％、特には４０〜９５重量％、更には６０〜９５重量％であることが好ましい。
【００５０】
又、水性媒体には、水に加えて下記に挙げる水溶性有機溶剤を含有させてもよい。好適に使用される水溶性有機溶媒としては、例えば、炭素数１〜４のアルキルアルコール類（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）、ケトン又はケトアルコール類（例えば、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）、エーテル類（例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン等）、ポリアルキレングリコール類（例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等）、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（例えば、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−ヘキサントリオール、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）、多価アルコール等のアルキルエーテル類（例えば、エチレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールエチルエーテル、トリエチレンモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル等）、更には、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。インク中での水溶性有機溶剤のトータルの量としては、インク全体の量に対して重量％で、２〜６０％、更に好適な範囲としては、５〜２５％である。
【００５１】
又、本発明において特に好ましい水溶性有機溶剤はグリセリンであり、その添加量はインク中の重量％として、２〜３０重量％、更には、５〜１５重量％が好適である。更に好適な水溶性有機溶剤は、グリセリンと多価アルコール（例えば、ジエチレングリコールやエチレングリコール等）とを含有する混合溶剤であり、グリセリンと他の多価アルコールとの混合比が、グリセリン：その他の多価アルコール＝１０：５〜１０：５０の範囲内のものを使用することが好ましい。グリセリンと共に用いる他の多価アルコールとしては、例えば、ジエチレングリコール、エチレングリコール、ポリエチレングリコールやプロピレングリコール等が挙げられる。これらのグリセリン、又は、グリセリンと多価アルコールとの混合溶剤は、他の水溶性有機溶剤と更に混合して用いることが可能である。
【００５２】
本発明のインクセットを構成するブラックインクは、熱的エネルギー或いは機械的エネルギー（特には、熱エネルギー）によって記録ヘッドからインクを吐出させ被記録材に付着させて画像を記録するインクジェット記録方法に好適に用いられるものである。従って、上記のような構成材料からなるブラックインクを、インクジェット記録用途に特に適したものとする場合には、インク２５℃における物性として、表面張力が１５〜６０ｍＮ／ｍ（ｄｙｎ／ｃｍ）、更には、２０〜５０ｍＮ／ｍ（ｄｙｎ／ｃｍ）、粘度を１５ｃＰ以下、特には１０ｃＰ以下、更には５ｃＰ以下にすることが好ましい。又、ｐＨの範囲としては、３〜１１が好ましく、更に好適な範囲は３．５〜８である。
【００５３】
そして、かかる特性を達成し得る具体的なブラックインクの組成としては、例えば、後述する実施例に用いた各種インクを挙げることができる。尚、上記構成材料からなるブラックインクには、上記のようにして得られた着色剤を内包する樹脂及び顔料等の他に、必要に応じて、例えば、界面活性剤、ｐＨ調整剤及び防黴剤等の各種の添加剤を添加してもよい。
【００５４】
本発明のインクセットは、上記で説明した構成のブラックインクと組み合わせて、アニオン性の染料と、更に他のアニオン性物質とを有するカラーインクを用いることを特徴とする。以下、この際に使用するカラーインクを構成する材料について説明する。
【００５５】
（１）アニオン性染料
先ず、本発明のインクセットを構成するカラーインクの成分として好ましいアニオン性の染料としては、既存のものでも、新規に合成したものでも、適度な色調と濃度とを有するものであれば、大抵のものを使用することができる。特に、スルホン基を有する染料を用いることが好ましい。又、これらのうちのいずれかを混合して用いることもできる。上記、アニオン性の染料の含有量としては、インク全重量中の０．２〜１５重量％の範囲とするのが好ましく、より好ましくは、０．５〜１０重量％の範囲とする。即ち、この範囲とすることで、例えば、良好な発色性を有し、インクの吐出安定性等のインクジェット用インクとしての信頼性をより一層向上させることができる。
【００５６】
（２）アニオン性物質
更に、本発明のインクセットを構成するアニオン性のカラーインクは、更に他のアニオン性物質を含有する。アニオン性物質としては、アニオン性を持つものであれば既存のものでも、又、新規に合成したものでも大抵のものを使用することができるが、カルボキシル基やスルホン基を持つもの、更には芳香環にスルホン基が置換されたものがより好ましい。カルボキシル基或いはスルホン基を持つアニオン性物質としては、例えば、有機酸の塩等が挙げられる。より具体的には、アルキル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、アルキル硫酸エステルナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、アルキルタウリンナトリウム、ラウリルスルホ酢酸ナトリウム、スルホコハク酸ジアルキルエステルナトリウム等のアニオン性界面活性剤、ポリスチレンスルホン酸等のアニオン性の高分子、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、ベンゼンジスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンジスルホン酸ナトリウム、ナフタレントリスルホン酸ナトリウム等のスルホン基を含有する芳香族系化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５７】
上記、アニオン性物質の含有量としては、カラーインク全重量中の０．２〜１０重量％の範囲とするのが好ましく、より好ましくは０．５〜８重量％の範囲とする。即ち、この範囲とすることで、例えば、所望の凝集効果を発現でき、更に、インクジェット用インクとしての信頼性を確保することができる。
【００５８】
又、本発明で使用するカラーインクには、所謂普通紙に対して速い浸透性を持たせるために、界面活性剤を含有させることが好ましい。界面活性剤としては、上記したアニオン性界面活性剤の他、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪族エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、多価アルコールの脂肪酸エステル、アルカノールアミンの脂肪酸アミド類の非イオン性界面活性剤、アミノ酸型或いはベタイン型の両性界面活性剤等が挙げられる。これらの界面活性剤は、適宜に選択して２種以上を混合させて使用してもよい。
【００５９】
上記のような界面活性剤のカラーインク中における添加量については特に制限はないが、インク全重量の０．０１〜１０重量％の範囲とするのが好ましい。即ち、この範囲とすることで、所望の浸透効果を発現でき、更に、インクジェット用インクとしての信頼性を確保することができる。
【００６０】
又、速い浸透性を持たせるために、カラーインク中にエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等の多価アルコールのエーテル類を含有させることも有効である。更に、浸透性が足りない場合には、ヘキシレングリコールやジプロピレングリコール等の浸透性の強い水溶性有機溶剤を添加することで、普通紙等に対する速い浸透性を補うことも可能である。
【００６１】
上記したような構成材料を用いてカラーインクを作製する場合には、上記に挙げたアニオン性染料やアニオン性物質を分散又は溶解させるための液媒体として、水と水溶性有機溶剤からなる水性媒体を用いることが好ましい。カラーインクに用いられる水性媒体としては、例えば、水、或いは水と水溶性有機溶剤との混合媒体が挙げられる。水溶性有機溶剤としては、インクの乾燥防止効果を有するものを使用することが特に好ましい。
【００６２】
具体的には、水溶性有機溶剤としては、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又はケトンアルコール類；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−ヘキサントリオール、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を使用することができる。上記の如き水溶性有機溶剤は、単独でも、或いは、混合物としても使用することができる。
【００６３】
本実施態様に係る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３〜５０重量％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。水としては脱イオンを用いることが望ましい。
【００６４】
本発明のインクセットを構成する上記のような構成を有するカラーインクは、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ことができる。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、及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、これらの記録方法に上記カラーインクは特に好適である。上記カラー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ように構成することが好ましい。即ち、インクジェットヘッドからの吐出という観点からは、インクの特性としては、例えば、その粘度を１〜１５ｃＰ、表面張力は２５ｍＮ／ｍ（ｄｙｎ／ｃｍ）以上、特には、粘度を１〜５ｃＰ、表面張力が２５〜５０ｍＮ／ｍ（ｄｙｎ／ｃｍ）とすることが好ましい。
【００６５】
上記カラーインクに上記したような特性を担持させるための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及びアセチレンアルコールを含むものとすることが好ましい。尚、アセチレンアルコールとしては、例えば、下記式で示されるアセチレンアルコールを挙げることができる。
【００６６】

【００６７】
この他、本発明のインクセットに使用するカラーインク中には、上記成分の他、必要に応じて、保湿剤としての、尿素、チオ尿素、エチレン尿素、アルキル尿素、アルキルチオ尿素、ジアルキル尿素及びジアルキルチオ尿素等の含窒素化合物や、インクに所望の性能を与えるための、ｐＨ調整剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、蒸発促進剤、防錆剤、防カビ剤及びキレート化剤等の添加剤を配合してもよい。
【００６８】
上記に説明したブラックインク及びカラーインクを組み合わせてなる本発明のインクセットは、インク滴を記録信号に応じてオリフィスから吐出させて被記録材に記録を行うインクジェット記録方法に好適に用いられるが、特に、熱エネルギーの作用により、インク滴を吐出させて記録を行うインクジェット記録方式にとりわけ好適に用いられる。本発明のインクセットを用いて好適に記録を行う記録方法としては、記録ヘッド内に収容された各色のインクに記録信号に対応した熱エネルギーを与え、該エネルギーにより液滴を発生させるインクジェット記録方法が挙げられるが、以下にこのようなインクジェット記録方法を適用した本発明のインクジェット記録装置の一例について説明する。
【００６９】
先ず、その装置の主要部であるヘッド構成例を、図１、図２及び図３に示す。図１は、インク流路に沿ったヘッド１３の断面図であり、図２は、図１のＡ−Ｂ線での断面図である。ヘッド１３は、インクを通す溝１４を有する、ガラス、セラミック又はプラスチック板等と、感熱記録に用いられる発熱ヘッド１５（図では薄膜ヘッドが示されているが、これに限定されるものではない。）とを接着して得られる。発熱ヘッド１５は、酸化シリコン等で形成される保護膜１６、アルミニウム電極１７−１及び１７−２、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層１８、蓄熱層１９、及びアルミナ等の放熱性のよい基板２０より成っている。
【００７０】
インク２１は、吐出オリフィス（微細孔）２２まで来ており、圧力Ｐによりメニスカス２３を形成している。今、アルミニウム電極１７−１及び１７−２に電気信号情報が加わると、発熱ヘッド１５のｎで示される領域が急激に発熱し、ここに接しているインク２１に気泡が発生し、その圧力でメニスカス２３が突出し、インク２１が吐出しインク小滴２４となり、吐出オリフィス２２より被記録材２５に向って飛翔する。
【００７１】
図３には、図１に示すヘッドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。該マルチヘッドは、マルチ溝２６を有するガラス板２７と、図１で説明したものと同様の発熱ヘッド２８を密着して作製されている。
【００７２】
図４に、上記ヘッドを組み込んだインクジェット記録装置の一例を示す。図４において、６１はワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブレード保持部材によって保持されて固定端となり、カンチレバーの形態をなす。ブレード６１は記録ヘッド６５による記録領域に隣接した位置に配置され、又、本例の場合、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。６２は記録ヘッド６５の吐出口面のキャップであり、ブレード６１に隣接するホームポジションに配設され、記録ヘッド６５の移動方向と垂直な方向に移動して、インク吐出口面と当接し、キャッピングを行う構成を備える。更に、６３はブレード６１に隣接して設けられるインク吸収体であり、ブレード６１と同様、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。
【００７３】
上記ブレード６１、キャップ６２及びインク吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、ブレード６１及びインク吸収体６３によってインク吐出口面の水分、塵挨等の除去が行われる。６５は吐出エネルギー発生手段を有し、吐出口を配した吐出口面に対向する被記録材にインクを吐出して記録を行う記録ヘッド、６６は記録ヘッド６５を搭載してその移動を行うためのキャリッジである。キャリッジ６６はガイド軸６７と摺動可能に係合し、キャリッジ６６の一部はモーター６８によって駆動されるベルト６９と接続（不図示）している。これによりキャリッジ６６はガイド軸６７に沿った移動が可能となり、記録ヘッド６５による記録領域及びその隣接した領域の移動が可能となる。
【００７４】
５１は被記録材を挿入するための給紙部、５２は不図示のモーターにより駆動する紙送りローラーである。これらの構成によって記録ヘッド６５の吐出口面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行するにつれて排紙ローラー５３を配した排紙部へ排紙される。
上記構成において記録ヘッド６５が記録終了等でホームポジションに戻る際、吐出回復部６４のキャップ６２は記録ヘッド６５の移動経路から退避しているが、ブレード６１は移動経路中に突出している。この結果、記録ヘッド６５の吐出口面がワイピングされる。尚、キャップ６２が記録ヘッド６５の吐出面に当接してキャッピングを行う場合、キャップ６２は記録ヘッドの移動経路中に突出するように移動する。
【００７５】
記録ヘッド６５がホームポジションから記録開始位置へ移動する場合、キャップ６２及びブレード６１は、上述したワイピング時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動においても記録ヘッド６５の吐出口面はワイピングされる。上述の記録ヘッド６５のホームポジションへの移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘッド６５が記録のために記録領域を移動する間に所定の間隔で記録領域に隣接したホームポジションへ移動し、この移動に伴って上記ワイピングが行われる。
【００７６】
図５は、ヘッドにインク供給部材、例えば、チューブを介して供給されるインクを収容したインクカートリッジ４５の一例を示す図である。ここで、４０は供給用インクを収容したインク収容部、例えば、インク袋であり、その先端にはゴム製の栓４２が設けられている。この栓４２に針（不図示）を挿入することにより、インク袋４０中のインクをヘッドに供給可能ならしめる。４４は廃インクを受容するインク吸収体である。インク収容部としては、インクとの接液面がポリオレフィン、特にポリエチレンで形成されているものが本発明にとって好ましい。
【００７７】
本発明のインクジェット記録装置は、上記の如きヘッドとインクカートリッジとが別体となったものに限らず、図６に示す如きそれらが一体になったものにも好適に用いられる。図６において、７０は記録ユニットであって、この中にはインクを収容したインク収容部、例えば、インク吸収体が収納されており、かかるインク吸収体中のインクが複数のオリフィスを有するヘッド部７１からインク滴として吐出される構成になっている。
【００７８】
インク吸収体の材料としては、ポリウレタン、セルロース、ポリビニルアセテート又はポリオレフィン系樹脂を用いることが好ましい。７２は、記録ユニット内部を大気に連通させるための大気連通口である。この記録ユニット７０は、図４で示す記録ヘッドに代えて用いられるものであって、キャリッジ６６に対し着脱自在になっている。
【００７９】
図７は、本発明に適用可能なインクジェット記録装置を示す斜視図である。記録装置の給紙位置に挿入された被記録材１０６は、送りローラ１０９によって記録ヘッドユニットｌ０３の記録可能領城へ搬送される。記録可能領域における被記録材の下部には、プラテン１０８が設けられる。キャリッジ１１１は、ガイド軸ｌ０４とガイド軸ｌ０５の２つのガイド軸によって定められた方向に移動可能な構成となっており、記録領域を往復走査する。キャリッジ１１１には、複数の色インクを吐出する記録ヘッドと、夫々の記録ヘッドにインクを供給するインクタンクを含む記録ヘッドユニット１０３が搭載されている。
この例のインクジェット記録装置に設けられる複数の色のインクは、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）の４色のインクである。
【００８０】
キャリッジが移動可能な領域の左端には、下部に回復系ユニット１ｌ０があり、非記録時に記録ヘッドの吐出口部をキャップしたりする。この左端を記録ヘッドのホームポジションと呼ぶ。１０７は、スイッチ部と表示素子部であり、スイッチ部は記録装置の電源のオン／オフや各種記録モードの設定時等に使用され、スイッチ部は記録装置の状態を表示する役割をする。
【００８１】
図８は、図７の記録ヘッドユニットを示す斜視図である。
キャリッジ１１１には、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色のインクを吐出する記録ヘッド１０２と、Ｂｋ用インクタンク２０Ｂｋ、Ｃ用インクタンク２０Ｃ、Ｍ用インクタンク２０Ｍ、Ｙ用インクタンク２０Ｙが搭載される。各タンクは記録ヘッドとの接続部を介して記録ヘッドと接続し、吐出口にインクを供給する。
この例以外にも、例えば、ＣとＭとＹの各色インクのタンクが一体構造であってもよい。
【００８２】
図９は、記録ヘッドの発熱体付近の拡大断面図である。この例のインクジェット記録装置は、各インク吐出口に対応して、電気・熱変換体である発熱体を配置し、記録情報に対応する駆動信号を発熱体に印加して、ノズルからインクを吐出させる記録方式を採用するものである。発熱体３１は、全てのノズルに対して夫々独立に発熱可能な構成となっている。
【００８３】
発熱体３１の発熱により急速に加熱されたノズル内のインクは、膜沸騰により気泡を形成し、この気泡生成の圧力により、図９に示すようにインク滴３５が被記録材１０６に向かって吐出され、被記録材上に文字や画像を形成される。吐出口３７の各々には、吐出口に連通するインク液路３８が設けられており、インク液路３８が配設される部位の後方には、これら液路にインクを供給するための共通液室３２が設けられている。吐出口の各々に対応するインク液路には、これら吐出口からインク滴を吐出するために利用される熱エネルギーを発生する電気・熱変換体である発熱体３１や、これに電力を供給するための電極配線が設けられている。これら、発熱体３１や電極配線は、シリコン等からなる基板３３上に成膜技術によって形成される。発熱体３１の上には、インクと発熱体が直接接触しないように、保護膜３６が形成されている。更に、この基板上に、樹脂やガラス材よりなる隔壁３４を積層することによって、上記の吐出口、インク液路、共通液室等が構成される。
【００８４】
このように、電気・熱変換体である発熱体を使用した記録方式は、インク滴吐出時に熱エネルギー印加により形成される気泡を使用しているため、通称バブルジェット記録方式と呼ばれている。尚、上記した本発明の記録装置においては、インクに熱エネルギーを作用させてインク液滴を吐出するインクジェット記録装置を例に挙げて説明したが、その他、圧電素子を使用するピエゾ方式等、その他の方式のインクジェット記録装置としてもよい。
【００８５】
次に、本発明に好適に使用できる記録装置および記録ヘッドの他の具体例を説明する。図１０は、本発明に係る吐出時に気泡を大気と連通する吐出方式の液体吐出ヘッドとしての液体吐出ヘッドおよびこのヘッドを用いる液体吐出装置としてのインクジェットプリンタの一例の要部を示す概略斜視図である。
【００８６】
図１０においては、インクジェットプリンタは、ケーシング１００８内に長手方向に沿って設けられる被記録材としての用紙１０２８を図中に示す矢印Ｐで示す方向に間欠的に搬送する搬送装置１０３０と、搬送装置１０３０による用紙１０２８の搬送方向Ｐに略直交する矢印Ｓ方向に、ガイド軸１０１４に沿って略平行に往復運動せしめられる記録部１０１０と、記録部１０１０を往復運動させる駆動手段としての移動駆動部１００６とを含んで構成されている。
【００８７】
移動駆動部１００６は、所定の間隔をもって対向配置される回転軸に配されるプーリ１０２６ａ、及び、プーリ１０２６ｂに巻きかけられるベルト１０１６、ローラユニット１０２２ａ、及び、ローラユニット１０２２ｂに略平行に配置され記録部１０１０のキャリッジ部材１０１０ａに連結されるベルト１０１６を順方向及び逆方向に駆動させるモータ１０１８とを含んで構成されている。
【００８８】
モータ１０１８が作動状態とされてベルト１０１６が図１０の矢印Ｒ方向に回転したとき、記録部１０１０のキャリッジ部材１０１０ａは図１０の矢印Ｓ方向に所定の移動量だけ移動される。又、モータ１０１８が作動状態とされてベルト１０１６が図中に示した矢印Ｒ方向とは逆方向に回転したとき、記録部１０１０のキャリッジ部材１０１０ａは図１０の矢印Ｓ方向とは反対の方向に所定の移動量だけ移動されることとなる。更に、移動駆動部１００６の一端部には、キャリッジ部材１０１０ａのホームポジションとなる位置に、記録部１０１０の吐出回復処理を行うための回復ユニット１０２６が記録部１０１０のインク吐出口配列に対向して設けられている。
【００８９】
記録部１０１０は、インクジェットカートリッジ（以下、単にカートリッジと記述する場合がある）１０１２Ｙ、１０１２Ｍ、１０１２Ｃおよび１０１２Ｂが各色、例えばイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック毎にそれぞれ、キャリッジ部材１０１０ａに対して着脱自在に備えられる。
【００９０】
図１１は上述のインクジェット記録装置に搭載可能なインクジェットカートリッジの一例を示す。本例におけるカートリッジ１０１２は、シリアルタイプのものであり、インクジェット記録ヘッド１００と、インク等の液体を収容する液体タンク１００１とで主要部が構成されている。
【００９１】
インクジェット記録ヘッド１００は液体を吐出するための多数の吐出口８３２が形成されており、インク等の液体は、液体タンク１００１から図示しない液体供給通路を介して液体吐出ヘッド１００の共通液室（図１２参照）へと導かれるようになっている。図１１に示したカートリッジ１０１２は、インクジェット記録ヘッド１００と液体タンク１００１とを一体的に形成し、必要に応じて液体タンク１００１内に液体を補給できるようにしたものであるが、この液体吐出ヘッド１００に対し、液体タンク１００１を交換可能に連結した構造を採用するようにしてもよい。
【００９２】
このような構成のインクジェットプリンタに搭載され得る上述の液体吐出ヘッドの具体例を以下に更に詳しく説明する。
【００９３】
図１２は、本発明のインクジェット記録装置に好適な液体吐出ヘッドの要部を模式的に示す概略斜視図であり、図１３〜図１６は図１２に示した液体吐出ヘッドの吐出口形状を示す正面図である。尚、これらの図において電気熱変換素子を駆動するための電気的な配線等は省略している。
【００９４】
本例の液体吐出ヘッドにおいては、例えば図１２に示されるような、ガラス、セラミックス、プラスチック或いは金属等からなる基板９３４が用いられる。このような基板の材質は、本発明の本質ではなく、流路構成部材の一部として機能し、インク吐出エネルギー発生素子、及び後述する液流路、吐出口を形成する材料層の支持体として、機能し得るものであれば特に限定されるものではない。そこで、本例では、Ｓｉ基板（ウエハ）を用いた場合で説明する。このような基板９３４上にインク吐出口を形成するが、その方法としては、レーザー光による形成方法の他、例えば後述するオリフィスプレート（吐出口プレート）９３５を感光性樹脂として、ＭＰＡ（Ｍｉｒｒｏｒ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ａｌｉｎｅｒ）等の露光装置により吐出口を形成する方法も挙げられる。
【００９５】
図１２において９３４は電気熱変換素子（以下、ヒータと記述する場合がある）９３１および共通液室部としての長溝状の貫通口からなるインク供給口９３３を備える基板であり、インク供給口９３３の長手方向の両側には、熱エネルギー発生手段であるヒータ９３１がそれぞれ１列ずつ千鳥状に、電気熱変換素子の間隔が、例えば、３００ｄｐｉで配列されている。又、この基板９３４上には、インク流路を形成するためのインク流路壁９３６が設けられている。このインク流路壁９３６には、更に吐出口８３２を備える吐出口プレート９３５が設けられている。
【００９６】
ここで、図１２においてはインク流路壁９３６と吐出口プレート９３５とは、別部材として示されているが、このインク流路壁９３６を例えばスピンコート等の手法によって基板９３４上に形成することによりインク流路壁９３６と吐出口プレート９３５とを同一部材として同時に形成することも可能である。ここでは、更に、吐出口面（上面）９３５ａ側は撥水処理が施されている。
【００９７】
例示した装置では、図１０の矢印Ｓ方向に走査しながら記録を行うシリアルタイプのヘッドを用い、例えば、１，２００ｄｐｉで記録を行う。駆動周波数は１０ｋＨｚであり、一つの吐出口では最短時間間隔１００μｓ毎に吐出を行うことになる。
【００９８】
又、ヘッドの実例寸法の一例としては、例えば、図１３に示すように、隣接するノズルを流体的に隔離する隔壁９３６ａは、幅ｗ＝１４μｍである。図１６に示すように、インク流路壁９３６により形成される発泡室１３３７は、Ｎ₁（発泡室の幅寸法）＝３３μｍ、Ｎ₂（発泡室の長さ寸法）＝３５μｍである。ヒータ９３１のサイズは３０μｍ×３０μｍでヒータ抵抗値は５３Ωであり、駆動電圧は１０．３Ｖである。又、インク流路壁９３６及び隔壁９３６ａの高さは１２μｍで、吐出口プレート厚は１１μｍのものが使用できる。
【００９９】
図１２に示したように、吐出口８３２を含む吐出口プレートに設けられた吐出口部９４０の断面のうち、インクの吐出方向（オリフィスプレート９３５の厚み方向）に交差する方向で切断してみた断面の形状は、図１４に示したように、概略星形となっており、鈍角の角を有する６つの起部８３２ａと、これら起部８３２ａの間に交互に配され、且つ、鋭角の角を有する６つの伏部８３２ｂとから概略構成されている。即ち、吐出口の中心Ｏから局所的に離れた領域としての伏部８３２ｂをその頂部、この領域に隣接する吐出口の中心Ｏから局所的に近い領域としての起部８３２ａをその基部として、図１２に示すオリフィスプレートの厚み方向（液体の吐出方向）に６つの溝が形成されている（溝部の位置については図１７の１１４１ａ参照）。
【０１００】
図示した例の液体吐出ヘッドにおいては、吐出口部９４０は、例えばその厚み方向に交差する方向で切断した断面が一辺２７μｍの二つの正三角形を６０度回転させた状態で組み合わせた形状となっており、図１４に示すＴ１は８μｍである。起部８３２ａの角度はすべて１２０度であり、伏部８３２ｂの角度はすべて６０度である。
【０１０１】
従って、吐出口の中心Ｏと、互いに隣接する溝の中心部（溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基部とを結んでできる図形の中心（重心））を結んで形成される多角形の重心Ｇとが一致するようになっている。（図１４参照）本例の吐出口８３２の開口面積は４００μｍ²であり、溝部の開口面積（溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基部とを結んでできる図形の面積）は１つあたり約３３μｍ²となっている。
図１５は図１４に示した吐出口の部分のインク付着状態を示す模式図である。
【０１０２】
次に、上述の構成のインクジェット記録ヘッドによる液体の吐出動作について図１７〜図２４を用いて説明する。
図１７〜図２４は、図１２〜図１６に記載の液体吐出ヘッドの液体吐出動作を説明するための断面図であり、図１６に示す発泡室１３３７のＸ−Ｘ断面図である。この断面において吐出口部９４０のオリフィスプレート厚み方向の端部は、溝１１４１の頂部１１４１ａとなっている。
【０１０３】
図１７はヒータ上に膜状の気泡が生成した状態を示し、図１８は図１７の約１μｓ後、図１９は図１７の約２μｓ後、図２０は図１７の約３μｓ後、図２１は図１７の約４μｓ後、図２２は図１７の約５μｓ後、図２３は図１７の約６μｓ後、図２４は図１７の約７μｓ後の状態をそれぞれ示している。尚、以下の説明において、「落下」又は「落とし込み」、「落ち込み」とは、いわゆる重力方向への落下という意味ではなく、ヘッドの取り付け方向によらず、電気熱変換素子の方向への移動をいう。
【０１０４】
先ず、図１７に示すように、記録信号などに基づいたヒータ９３１への通電に伴いヒータ９３１上の液流路１３３８内に気泡１０１が生成されると、該気泡は約２μｓ間に図１８および図１９に示すように急激に体積膨張して成長する。気泡１０１の最大体積時における高さは吐出口面９３５ａを上回るが、このとき、気泡の圧力は大気圧の数分の１から１０数分の１にまで減少している。
【０１０５】
次に、気泡１０１の生成から約２μｓ後の時点で気泡１０１は上述のように最大体積から体積減少に転じるが、これとほぼ同時にメニスカス１００４の形成も始まる。このメニスカス１００４も図１９に示すようにヒータ９３１側への方向に後退、すなわち落下してゆく。
【０１０６】
ここで、図示した例の液体吐出ヘッドにおいては、吐出口部に複数の溝１１４１が分散した状態で設けられていることにより、メニスカス１００４が後退する際に、溝１１４１の部分ではメニスカス後退方向ＦＭとは反対方向ＦＣに毛管力が作用する。その結果、仮に何らかの原因により気泡１０１の状態に多少のバラツキが認められたとしても、メニスカスの後退時のメニスカス及び主液滴（以下、液体又はインクと記述する場合がある）Ｉ_aの形状が、吐出口中心に対して略対称形状となるように補正される。
【０１０７】
そして、図示した例の液体吐出ヘッドでは、このメニスカス１００４の落下速度が気泡１０１の収縮速度よりも速いために、図２１に示したように、気泡の生成から約４μｓ後の時点で気泡１０１が吐出口８３２の下面近傍で大気に連通する。このとき、吐出口８３２の中心軸近傍の液体（インク）はヒータ９３１に向かって落ち込んでゆく。これは、大気に連通する前の気泡１０１の負圧によってヒータ９３１側に引き戻された液体（インク）Ｉ_aが、気泡１０１の大気連通後も慣性でヒータ９３１面方向の速度を保持しているからである。
【０１０８】
ヒータ９３１側に向かって落ち込んでいった液体（インク）は、図２２に示すように気泡１０１の生成から約５μｓ後の時点でヒータ９３１の表面に到達し、図２３に示すようにヒータ９３１の表面を覆うように拡がってゆく。このようにヒータ９３１の表面を覆うように拡がった液体はヒータ９３１の表面に沿った水平方向のベクトルを有するが、ヒータ９３１の表面に交差する、例えば、垂直方向のベクトルは消滅し、ヒータ９３１の表面上に留まろうとし、それよりも上側の液体、すなわち吐出方向の速度ベクトルを保つ液体を下方向に引っ張ることになる。
【０１０９】
その後、ヒータ９３１の表面に拡がった液体と上側の液体（主液滴）との間の液体部分Ｉ_bが細くなってゆき、気泡１０１の生成から約７μｓ後の時点で図２４に示すようにヒータ９３１の表面の中央で液体部分Ｉ_bが切断され、吐出方向の速度ベクトルを保つ主液滴Ｉ_aとヒータ９３１の表面上に拡がった液体Ｉ_cとに分離される。このように分離の位置は液流路１３３８内部、より好ましくは吐出口８３２よりも電気熱変換素子９３１側が望ましい。
【０１１０】
主液滴Ｉ_aは吐出方向に偏りがなく、吐出ヨレすることなく、吐出口８３２の中央部分から吐出され、被記録材の被記録面の所定位置に着弾される。又、ヒータ９３１の表面上に拡がった液体Ｉ_cは、従来であれば主液滴の後続としてサテライト滴となって飛翔するものであるが、ヒータ９３１の表面上に留まり、吐出されない。
【０１１１】
このようにサテライト滴の吐出を抑制することができるため、サテライト滴の吐出により発生し易いスプラッシュを防止することができ、霧状に浮遊するミストにより被記録材の被記録面が汚れるのを確実に防止することが可能となる。尚、図２１〜２４において、Ｉ_dは溝部に付着したインク（溝内のインク）を、又、Ｉ_eは液流路内に残存しているインクを表している。
【０１１２】
このように、図示した例の液体吐出ヘッドでは、気泡が最大体積に成長した後の体積減少段階で液体を吐出する際に、吐出口の中心に対して分散した複数の溝により、吐出時の主液滴の方向を安定化させることができる。その結果、吐出方向のヨレのない、着弾精度の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。又、高い駆動周波数での発泡ばらつきに対しても吐出を安定して行うことができることによる、高速高精細印字を実現することができる。
【０１１３】
特に、図示した例の液体吐出ヘッドでは、気泡の体積減少段階でこの気泡を始めて大気と連通させることで液体を吐出することにより、気泡を大気に連通させて液滴を吐出する際に発生するミストを防止できるので、所謂、突然不吐出の要因となる、吐出口面に液滴が付着する状態を抑制することもできる。
【０１１４】
本発明に好適に使用できる、上記したような吐出時に気泡を大気と連通する吐出方式の記録ヘッドの他の実施態様として、例えば特許第２７８３６４７号公報に記載のように、いわゆるエッジシュータータイプが挙げられる。
【０１１５】
本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記録を行うインクジェット方式の記録ヘッドや記録装置において、優れた効果をもたらすものである。
【０１１６】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４，７２３，１２９号明細書、同第４，７４０，７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。
この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて膜沸騰を超える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長及び収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、より好ましい。
【０１１７】
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４，４６３，３５９号明細書及び同第４，３４５，２６２号明細書に記載されているようなものが適している。尚、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４，３１３，１２４号明細書に記載されている条件を採用すると、更に優れた記録を行なうことができる。
【０１１８】
本発明のインクカートリッジ、記録ユニット、インクジェット記録装置を構成する記録ヘッドの構成としては、上記に挙げた各明細書に開示されているような吐出口、液路及び電気熱変換体の組み合わせ構成（直線状液流路又は直角液流路）の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号明細書を用いた構成のものを使用することも好ましい。
【０１１９】
加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構成としても本発明は有効である。
【０１２０】
更に、記録装置が記録できる最大範囲の被記録材の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮することができる。
【０１２１】
加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、或いは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【０１２２】
又、本発明のインクジェット記録装置の構成に設けられる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは、本発明の効果を一層安定できるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或いは吸引手段、電気熱変換体或いはこれとは別の加熱素子或いはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行うために有効である。
【０１２３】
更に、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、異なる色の複色カラー、又は混色によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【０１２４】
以上説明した本発明の実施例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、若しくは液体であるもの、或いは上述のインクジェット方式においては、インク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであればいずれのものでも良い。
【０１２５】
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで防止するか、又はインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとして吐出するものや、被記録材に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初めて液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能である。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報或いは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部又は貫通孔に液状又は固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても良い。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【０１２６】
更に加えて、本発明のインクジェット記録装置の形態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として一体、又は別体に設けられるものの他、リーダと組み合せた複写装置、更には送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るものであってもよい。
【０１２７】
次に、上述した液体吐出ヘッドを搭載する液体吐出装置の概略について説明する。
図２５は、上記構成を有する液体吐出ヘッドを装着して適用することのできる液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装置６００の概略斜視図である。
【０１２８】
図２５において、インクジェットヘッドカートリッジ６０１は、上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに供給するインクを保持するインクタンクとが一体となったものである。このインクジェットヘッドカートリッジ６０１は、駆動モータ６０２の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア６０３、６０４を介して回転するリードスクリュ６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキャリッジ６０７上に搭載されており、駆動モータ６０２の動力によってキャリッジ６０７とともにガイド６０８に沿って矢印ａ，ｂ方向に往復移動される。被記録材Ｐ’は、図示しない被記録材搬送手段によってプラテンローラ６０９上を搬送され、紙押え板６１０によりキャリッジ６０７の移動方向にわたってプラテンローラ６０９に対して押圧される。
【０１２９】
リードスクリュ６０５の一端の近傍には、フォトカプラ６１１及び６１２が配設されている。これらはキャリッジ６０７のレバー６０７ａのこの領域での存在を確認し、駆動モータ６０２の回転方向切り換え等を行うためのホームポジション検知手段である。
【０１３０】
支持部材６１３は、上述のインクジェットヘッドカートリッジ６０１の吐出口のある前面（吐出口面）を覆うキャップ部材６１４を支持するものである。又、インク吸引手段６１５は、キャップ部材６１４の内部にインクジェットヘッドカートリッジ６０１から空吐出等されて溜まったインクを吸引するものである。このインク吸引手段６１５によりキャップ内開口部（不図示）を介してインクジェットヘッドカートリッジ６０１の吸引回復が行われる。インクジェットヘッドカートリッジ６０１の吐出口面を払拭するためのクリーニングブレード６１７は、移動部材６１８により前後方向（上記キャリッジ６０７の移動方向に直交する方向）に移動可能に設けられている。これらクリーニングブレード６１７及び移動部材６１８は、本体支持体６１９に支持されている。クリーニングブレード６１７は、この形態に限らず、他の周知のクリーニングブレードであってもよい。
【０１３１】
液体吐出ヘッドの吸引回復操作にあたって、吸引を開始させるためのレバー６２０は、キャリッジ６０７と係合するカム６２１の移動に伴って移動し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換え等の公知の伝達手段で移動制御される。インクジェットヘッドカートリッジ６０１の液体吐出ヘッドに設けられた発熱体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。
【０１３２】
上述の構成を有するインクジェット記録装置６００は、図示しない被記録材搬送手段によりプラテンローラ６０９上を搬送される被記録材Ｐ’に対し、インクジェットヘッドカートリッジ６０１は被記録材Ｐ’の全幅にわたって往復移動しながら記録を行う。
【０１３３】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。尚、以下の記載で部及び％とあるものは、特に断りのない限り重量基準である。
（カーボンブラック分散液Ｃ−１の調製）
先ず、ブラックインクを作製するために使用するカーボンブラックの分散液として、下記のようにして、カーボンブラック分散液Ｃ−１を用意した。
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、３−アミノ−Ｎ−エチルピリジニウムブロマイド３．０６ｇとを、水７２ｇによく混合した後、これに硝酸１．６２ｇを滴下して、７０℃で攪拌した。ここに、更に数分後、５ｇの水に、１．０７ｇの亜硝酸ナトリウムを溶かした溶液を加え、更に１時間攪拌した。次に、得られたスラリーを、濾紙（商品名：東洋濾紙Ｎｏ．２；アドバンティス社製）で濾過し、顔料粒子を充分に水洗し、１１０℃のオーブンで乾燥させた後、この得られた顔料に水を足して顔料濃度１０重量％の顔料分散液Ｃ−１を作製した。
【０１３４】
以上の方法により、カーボンブラックの表面に、下記化学式で示されるカチオン性基を導入した。

【０１３５】
（着色剤内包樹脂分散液ＭＣ−１の調製）
又、本発明のブラックインクに使用するための着色剤を内包する樹脂の分散液ＭＣ−１を、下記のような手順によって用意した。
先ず、以下に示す材料を混合溶解した。
・Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック３１０重量部
・スチレン−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−
プロピルメタクリレート共重合体
（分子量４万） ４０重量部
・メチルエチルケトン ５０重量部
次に、上記混合物を酢酸を中和剤として転相乳化を行い、メチルエチルケトンを除去して、最終的に、固形分濃度２０重量％、平均粒子径０．０８μｍのマイクロカプセル化した着色樹脂を有する水系分散体ＭＣ−１を得た。
【０１３６】
（ブラックインクＡ及びＢの調製）
以上のようにして準備したカーボンブラック分散液Ｃ−１及び着色剤内包樹脂分散液ＭＣ−１の各分散液を、各固形分が表１に示す割合になるように混合した後、更に、グリセリン１６重量％、イソプロピルアルコール４．０重量％になるように各溶媒を混合し、最終的に、カーボンブラックと着色剤を内包する樹脂のインク中の総固形分が８重量％になるようにして、ブラックインクＡ及びＢを調製した。表１に示したＣ．Ｂ．／ＭＣの値は、得られたインクの最終固形分濃度を示している。即ち、ブラックインクＡでは、カーボンブラックと着色剤を内包する樹脂の固形分が、各々１．５重量％と６．５重量％に調整されていることを示している。
【０１３７】

【０１３８】
＜実施例１＞
上記で得られたブラックインクＡを用い、下記の組成からなる各カラーインクと組み合わせて実施例１のインクセットを作成した。
（１）ブラックインク（カチオン性）
・上記ブラックインクＡ
【０１３９】
（２）イエローインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー２３ ３部
・グリセリン ５部
・ヘキシレングリコール ５部
・尿素 ７部
・安息香酸ナトリウム １．５部
・水 ７８．５部
【０１４０】
（３）マゼンタインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．アシッドレッド５２ ４部
・２−ピロリドン ７部
・トリエチレングリコールモノメチル
エーテル ７部
・尿素 ７部
・アセチレノールＥＨ（商品名：川研ファ
インケミカル製） １部
・ラウリン酸ナトリウム ２部
・水 ７２部
【０１４１】
（４）シアンインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９ ３部
・ジプロピレングリコール ８部
・１，２，６−ヘキサントリオール ７部
・尿素 ６部
・安息香酸アンモニウム ２部
・水 ７４部
【０１４２】
＜実施例２＞
上記で得られたブラックインクＡを用い、下記の組成からなる各カラーインクと組み合わせて実施例２のインクセットを作成した。
（１）ブラックインク（カチオン性）
・上記ブラックインクＡ
【０１４３】
（２）イエローインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー２３ ３部
・グリセリン ５部
・ヘキシレングリコール ５部
・尿素 ７部
・ラウリル硫酸ナトリウム １．５部
・水 ７８．５部
【０１４４】
（３）マゼンタインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．アシッドレッド５２ ４部
・２−ピロリドン ７部
・トリエチレングリコールモノメチル
エーテル ７部
・尿素 ７部
・アセチレノールＥＨ（商品名：川研ファ
インケミカル製） １部
・ベンゼンスルホン酸ナトリウム ２部
・水 ７２部
【０１４５】
（４）シアンインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９ ３部
・ジプロピレングリコール ８部
・１，２，６−ヘキサントリオール ７部
・尿素 ６部
・Ｎ−ラウロイメチルタウリンナトリウム２部
・水 ７４部
【０１４６】
＜実施例３＞
上記で得られたブラックインクＡを用い、下記の組成からなる各カラーインクと組み合わせて実施例３のインクセットを作成した。
（１）ブラックインク（カチオン性）
・上記ブラックインクＡ
【０１４７】
（２）イエローインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー２３ ３部
・グリセリン ５部
・ジエチレングリコール ５部
・尿素 ７部
・アセチレノールＥＨ（商品名：川研ファ
インケミカル製） １部
・ナフタレン−１，３，６−トリスルホン
酸三ナトリウム ２部
・水 ７７部
【０１４８】
（３）マゼンタインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．アシッドレッド５２ ４部
・２−ピロリドン ７部
・トリエチレングリコールモノメチル
エーテル ７部
・尿素 ７部
・アセチレノールＥＨ（商品名：川研ファ
インケミカル製） １部
・ナフタレン−１，３，６−トリスルホン
酸三ナトリウム ２部
・水 ７２部
【０１４９】
（４）シアンインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９ ３部
・プロピレングリコール ８部
・１，２，６−ヘキサントリオール ７部
・尿素 ６部
・アセチレノールＥＨ（商品名：川研ファ
インケミカル製） １部
・１，５−ナフタレンジスルホン酸
ジナトリウム ２部
・水 ７３部
【０１５０】
＜比較例１＞
上記で得られた着色剤内包樹脂を有さないブラックインクＢを用い、下記の組成からなるアニオン性物質を有さない各カラーインクとを組み合わせて比較例１のインクセットを作成した。
（１）ブラックインク
・上記ブラックインクＢ
【０１５１】
（２）イエローインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー２３ ３部
・グリセリン ５部
・ジエチレングリコール ５部
・尿素 ７部
・アセチレノールＥＨ（商品名：川研ファ
インケミカル製） １部
・水 ７９部
【０１５２】
（３）マゼンタインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．アシッドレッド５２ ４部
・２−ピロリドン ７部
・トリエチレングリコールモノメチル
エーテル ７部
・尿素 ７部
・アセチレノールＥＨ（商品名：川研ファ
インケミカル製） １部
・水 ７４部
【０１５３】
（４）シアンインク（アニオン性）
・Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９ ３部
・プロピレングリコール ８部
・１，２，６−ヘキサントリオール ７部
・尿素 ６部
・アセチレノールＥＨ（商品名：川研ファ
インケミカル社製） １部
・水 ７５部
【０１５４】
上記で得られた本実施例１〜３及び比較例１のインクセットのブラックインクをＢＣ−６０カートリッジ（キヤノン製）に、各カラーインクをＢＣ−６２カートリッジ（キヤノン製）に充填し、インクジェットカートリッジを作製した。
次に、上記のようにして作製したインクジェットカートリッジを、記録信号に応じた熱エネルギーをインクに付与することによりインクを吐出させるインクジェット記録装置であるＢＪＦ−８００（キヤノン製）に各々搭載して、印字試験を行い、以下の評価を行った。尚、本実施例の評価に用いたＢＪＦ−８００は、各々のカラーインクと同一スキャン時にブラックインクを被記録材に付与し、更に、ブラックインクの被記録材への付与をカラーインクの直前に行うことができるように改造したものである。そして印字方法としては、上記改造に基づき、ブラックインクの付与直後に当該ブラックインクを付与した領域に隣接してカラーインクを付与するものとした。このようにして得られた結果を表１に示す。
【０１５５】
（１） ブラックインクとカラーインクとの間のブリーディング
上記印字試験は、キヤノン製コピー用紙：ＰＢ ＰＡＰＥＲ、ゼロックス製：４０２４ＰＡＰＥＲ、の２種の普通紙を使用した。
（評価方法及び評価基準）
上記２紙に各インクセットでブラックインクでベタ部を印字し、その直後に、それと隣接するようにイエロー、又はマゼンタ、又はシアンインクでベタ部を印字した。評価基準は以下の通りであり、その評価結果を表２に示した。
Ａ：全ての境界部で目視でブリードが認められない。
Ｂ：目視でわずかにブリードが見られるものの、実用上全く問題ない。
Ｃ：目視で若干のブリードが見られるものの、許容範囲内である。
Ｄ：目視で明らかなブリードが見られる。
【０１５６】

【０１５７】
（２）耐擦過性
前記ブリーディングの試験と同様のベタ部をブラックインクで、キヤノン製コピー用紙：ＰＢ ＰＡＰＥＲ、ゼロックス製：４０２４ＰＡＰＥＲの２種の普通紙の上に印字し、画像印字から４時間経過した後、印字した紙上にシルボン紙を乗せ、更にその上に一辺が５ｃｍ、重さ１ｋｇの錘を乗せた後シルボン紙を引っ張った時に記録紙（被記録材）の非印字部（白地部）及びシルボン紙に生じた印字部のこすれによって汚れが生じるか否かを目視にて観察した。評価基準は以下の通りであり、その評価結果を表３に示した。
Ａ：白地部及びシルボン紙に汚れなし。
Ｂ：シルボン紙のみ汚れあり。
Ｃ：白地部及びシルボン紙の双方に汚れあり。
【０１５８】

【０１５９】
（３）耐ラインマーカー性
パイロット社製イエロー蛍光ペンスポットライターイエローを用い、ブラックインクで文字印刷後１時間後に、文字部を通常の筆圧で１度マークした。評価基準は以下の通りであり、その評価結果を表４に示した。
Ａ：印字物に滲みや白地部分の汚れが認められず、ペン先も汚れていない。
Ｂ：印字物に白地部分の汚れが認められないが、ペン先がやや汚れている。
Ｃ：印字物に白地部分の汚れが認められる。
【０１６０】

【０１６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所謂普通紙に対してブラックインクとカラーインクを同一のスキャンで印字しても、ブラックインクとカラーインクの境界部におけるブリーディングや白モヤが発生することなく、高い印字濃度の高品位な画像を提供できるカラーインクジェット記録用インクセット、これを用いるインクジェット記録方法及び記録用機器類が提供される。更に、本発明によれば、ブラックインクに顔料インクを用いているにもかかわらず、耐擦過性や耐マーカー性に優れた高品位画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット記録装置ヘッドの縦断面図である。
【図２】インクジェット記録装置ヘッドの縦横面図である。
【図３】図１に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外観斜視図である。
【図４】インクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。
【図５】インクカートリッジの縦断面図である。
【図６】記録ユニットの一例を示す斜視図である。
【図７】インクジェッット記録装置を示す斜視図である。
【図８】図７の記録ヘッドユニットを示す斜視図である。
【図９】記録ヘッドの発熱体付近の拡大断面図である。
【図１０】液体吐出ヘッドを搭載可能なインクジェットプリンタの一例の要部を示す概略斜視図である。
【図１１】液体吐出ヘッドを備えたインクジェトカートリッジの一例を示す概略斜視図である。
【図１２】図１１に示したインクジェットカートリッッジに用いられている液体吐出ヘッドの一例の要部を模式的に示す概略斜視図である。
【図１３】図１１に示した液体吐出ヘッドの一例の一部を抽出した概念図である。
【図１４】図１３に示した吐出口の部分の拡大図である。
【図１５】図１４に示した吐出口の部分のインク付着状態を示す模式図である。
【図１６】図１３における主要部の模式図である。
【図１７】図１６中のＸ−Ｘ斜視断面形状に対応し図１８〜図２４と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１８】図１６中のＸ−Ｘ斜視断面形状に対応し図１７及び図１９〜図２４と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１９】図１６中のＸ−Ｘ斜視断面形状に対応し図１７、図１８及び図２０〜図２４と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２０】図１６中のＸ−Ｘ斜視断面形状に対応し図１７〜図１９及び図２１〜図２４と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２１】図１６中のＸ−Ｘ斜視断面形状に対応し図１７〜図２０及び図２２〜図２４と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２２】図１６中のＸ−Ｘ斜視断面形状に対応し図１７〜図２１及び図２３、図２４と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２３】図１６中のＸ−Ｘ斜視断面形状に対応し図１７〜図２２及び図２４と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２４】図１６中のＸ−Ｘ斜視断面形状に対応し図１７〜図２３と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２５】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液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装置６００の概略斜視図である。
【符号の説明】
１３：ヘッド
１４：インク溝
１５：発熱ヘッド
１６：保護膜
１７：アルミニウム電極
１８：発熱抵抗体槽
１９：蓄熱層
２０：基板
２１：インク
２２：吐出オリフィス（微細孔
２３：メニスカス
２４：インク滴
２５：被記録材
２６：マルチ溝
２７：ガラス板
２８：発熱ヘッド
３１：発熱体
３２：液室
３３：基板
３４：隔壁
３５：インク滴
３６：保護膜
３７：吐出口
３８：インク液路
４０：インク袋
４２：栓
４４：インク吸収体
４５：インクカートリッジ
５１：給紙部
５２：紙送りローラー
５３：排紙ローラー
６１：ブレード
６２：キヤップ
６３：インク吸収体
６４：吐出回復部
６５：記録ヘッド
６６：キヤリッジ
６７：ガイド軸
６８：モーター
６９：ベルト
７０：記録ユニット
７１：ヘッド部
７２：大気連通口
１００：インクジェット記録ヘッド
１０１：気泡
１０２：記録ヘッド
１０３：記録ヘッドユニット
１０４：ガイド軸
１０５：ガイド軸
１０６：被記録材
１０７：スイッチ部と表示素子部
１０８：プラテン
１０９：送りローラ
１１０：回復系ユニット
１１１：キャリッジ
２０Ｂｋ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｙ：インクのタンク
６００：インクジェット記録装置
６０１：インクジェットヘッドカートリッジ
６０２：駆動モータ
６０３、６０４：駆動力伝達ギア
６０５：リードスクリュ
６０６：螺旋溝
６０７：キャリッジ
６０７ａ：レバー
６０８：ガイド
６０９：プラテンローラ
６１０：紙押え板
６１１、６１２：フォトカプラ
６１３：支持部材
６１４：キャップ部材
６１５：インク吸引手段
６１６：キャップ内開口部
６１７：クリーニングブレード
６１８：移動部材
６１９：本体支持体
６２０：（吸引開始）レバー
６２１：カム
８３２：吐出口
８３２ａ：起部
８３２ｂ：伏部
９３１：電気熱変換素子（ヒータ、インク吐出エネルギー発生素子）
９３３：インク供給口（開口部）
９３４：基板
９３５：オリフィスプレート（吐出口プレート）
９３５ａ：吐出口面
９３６：インク流路壁
９３６ａ：隔壁
９４０：吐出口部
１３３７：発泡室
１３３８：液流路
１１４１：溝
１１４１ａ：頂部
１００４：メニスカス
１００１：液体タンク
１００６：移動駆動部
１００８：ケーシング
１０１０：記録部
１０１０ａ：キャリッジ部材
１０１２：カートリッジ
１０１２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ：インクジェットカートリッジ
１０１４：ガイド軸
１０１６：ベルト
１０１８：モータ
１０２０：駆動部
１０２２ａ、１０２２ｂ：ローラユニット
１０２４ａ、１０２４ｂ：ローラユニット
１０２６：回復ユニット
１０２６ａ、１０２６ｂ：プーリ
１０２８：用紙
１０３０：搬送装置
２７０１：カーボンブラック
２７０３：水分子
２７０５：カウンターイオン
２７０７：カリウムイオン
２７０９：ナトリウムイオン
Ｃ：濡れインク
Ｆ_M：メニスカス後退方向
Ｆ_C：メニスカス後退方向と反対方向
Ｇ：重心
Ｉ：インク
Ｉ_a：主液滴（液体，インク）
Ｉ_b，Ｉ_c：液体（インク）
Ｉ_d：溝部に付着したインク（溝内のインク）
Ｉ_e：液流路内に残存しているインク
Ｌ：液室（インク供給口）から吐出口に向かう線
Ｎ₁：発泡室の幅寸法
Ｎ₂：発泡室の長さ寸法
Ｏ：吐出口の中心
Ｐ’：被記録材
Ｐ：用紙の搬送方向
Ｒ：ベルトの回転方向
Ｓ：用紙の搬送方向と略直交する方向
Ｔ₁：吐出口伏部寸法
ｗ：隔壁の幅寸法[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the image recording by the ink jet recording method, the present invention has a good printing density and printing quality even on plain paper, and a clear and high-quality color image can be obtained. Further, the water resistance and marker resistance of the image are further improved. Relates to an ink set, an ink jet recording method, a recording unit, an ink cartridge, an ink jet recording apparatus, and a bleeding mitigation method capable of obtaining a color image with improved fixability.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in ink jet recording, black ink using a pigment to form a black image with excellent fastness such as print density, print quality, water resistance and light resistance, especially for plain paper, Ink set that does not cause bleeding between different colors (hereinafter referred to as bleed) at the boundary between an image printed with adjacent black ink and an image printed with color ink, and an ink jet recording method and apparatus using the same Has been reported. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-183046, a carbon black pigment having a cationic group on its surface is used as a colorant, and the black ink is combined with a color ink using an anionic dye as a colorant. Thus, an ink set that can reduce the occurrence of bleeding has been proposed.
[0003]
A number of means for improving the density and water resistance of recorded images have been proposed so far, and one of them is a technique of using a pigment as an ink colorant and dispersing it in water to make an ink. is there. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-239610 discloses an aqueous pigment composition for inkjet which contains a pigment, a colored resin and a humectant as essential components. For example, there is an ink using carbon black as a colorant. According to such ink, a recorded image having a high image density and excellent water resistance can be obtained. However, a recorded image formed with such an ink is not sufficient particularly in terms of scratch resistance and marker resistance on plain paper, and there is still room for improvement.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the ink described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-183046 is a method for reducing bleed by aggregation by combining a black ink using cationic carbon black and a color ink using an anionic dye. In the case of the ink for inkjet recording, the cationic colorant and the anionic colorant in the ink are used, and the aggregation reaction is performed using these colorants, and the colorant concentration in the ink is not so high. However, the cohesive strength of the colorant in the ink cannot be said to be sufficient, and there are the following problems. In other words, when black ink and color ink are printed in the same scan, bleeding occurs between adjacent black-colors, particularly on highly permeable paper such as plain paper. A phenomenon in which black ink is drawn into the recording material due to the high permeability of the color ink at the boundary between the image and the color image, and the image that should originally be black becomes whitish (hereinafter “white haze”) May be observed).
[0005]
Further, according to the study by the present inventors, in the case of the ink for ink jet recording having the pigment, coloring resin and humectant described in JP-A-08-239610 described above as essential components, it is contained in the ink. The upper limit of the amount of pigment or colored resin that can be generated is determined automatically in consideration of the ejection stability of the ink. In such a case, the image density of the recorded image in the ink containing the pigment is affected by The amount of the pigment to be used and the amount of the colored resin that influences the fixability of the recorded image must be appropriately selected in consideration of the image density and the image fixability. It was concluded that the company still cannot fully utilize the merits of using pigments as coloring materials.
[0006]
Specifically, for example, the colored resin described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-239610 is described as a dispersion of a resin dyed with a dye according to the specification, In the examples, a production method is described in which a dye is first added to an emulsion polymer of a resin, heated to about 80 ° C., and then cooled. However, the 4th page, left column, lines 38 to 41 of the above publication states, “In order to ensure that the dye is sufficiently incorporated into the resin, 10 parts or less (dye) relative to 100 parts of the resin, In particular, in the method for producing a dyed resin of Production Examples 8 to 13 described in the above publication, the mixing of the dye with respect to the solid content of the resin in the emulsion polymer is described. The ratio is about 10: 1 to 12: 1 (resin: dye).
[0007]
However, according to the study by the present inventors, when a dyeing resin as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-239610 is used, a dye for the dyeing resin to the extent described in the above-mentioned gazette is used. It was concluded that this ratio may not be sufficient. That is, when the dyeing resin is added to the ink for the purpose of improving the fixability of the pigment ink to the recording material, the amount of the pigment that can be contained in the ink decreases accordingly. In order to compensate for the decrease in the image density caused by the decrease in the amount of the pigment, more specifically, when the coloring resin is added to the pigment ink to the extent that a sufficient image density can be obtained, the ink for inkjet recording is used. It is presumed that it is necessary to add an amount of colored resin that deviates from the range that can be accurately ejected by the ink jet recording method.
As described above, in order to further improve the image density and image fixability in pigment-based inks, the present inventors have developed a new technology that is completely different from the conventional ones. I came to the conclusion that it was necessary.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to obtain an image with high print density and good print quality required for black ink when an ink set containing black ink and color ink is used as ink for inkjet recording. In addition, it has excellent storage stability of the ink, smoothness to the face of the head, clogging resistance and printing durability. Further, unlike the case of using conventional pigment inks, it is resistant to scratches, water resistance and resistance. Excellent image robustness such as marker properties, and when a color image is formed, there is no bleeding between adjacent black ink and color ink, and storage stability and reliability as an inkjet ink Is to provide an ink set, an ink jet recording method, and an ink jet recording apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  An ink set according to an embodiment of the present invention that can achieve the above object is for recording a color image on a recording material using at least two colors of ink including black ink and color ink. An ink set, wherein the black ink is a pigment having a cationic group or a pigment and a pigment dispersant having a cationic group;Contained in a microcapsule made of resinColoringAgent andAnd the color ink has an anionic dye and another anionic substance.
[0010]
An ink jet recording method according to an embodiment of the present invention capable of achieving the above object is as follows:TheA step of discharging rack ink from an orifice in accordance with a recording signal and attaching it to a recording material; andMosquitoAnd a step of causing the ink to be ejected from the orifice in accordance with a recording signal and adhered to the recording material.In the ink jet recording method, as the black ink and the color ink, the black ink and the color ink constituting the ink set used for the ink jet recording are used.It is characterized by this.
[0011]
A recording unit according to an embodiment of the present invention that can achieve the above object isTheFirst ink storage unit storing rack ink, MosquitoFor discharging each of the second ink storage unit storing the color ink, the black ink stored in the first ink storage unit, and the color ink stored in the second ink storage unit. Equipped withIn the recording unit, the black ink and the color ink are the black ink and the color ink constituting the ink set used for the above-described ink jet recording.It is characterized by this.
[0012]
An ink cartridge according to an embodiment of the present invention that can achieve the above object isTheA first ink containing portion containing rack ink; and, MosquitoA second ink containing portion for containing the large ink.In the ink cartridge, the black ink and the color ink are the black ink and the color ink constituting the ink set.It is characterized by this.
[0013]
An ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention capable of achieving the above object isTheFirst ink storage unit storing rack ink, MosquitoA second ink containing portion for containing the color ink, and a head for ejecting the black ink and the color ink, respectively.In the ink jet recording apparatus, the black ink and the color ink are black ink and color ink constituting the ink set used for the ink jet recording described above.It is characterized by this.
[0014]
In addition, the bleeding alleviating method according to an embodiment of the present invention that can achieve the above object is provided adjacently.,A method for alleviating bleeding in a boundary region between a black image formed by an inkjet method and a color image formed by an inkjet method,Consists of an ink set used for the above inkjet recordingThe black image is formed with black ink,Consists of an ink set used for the above inkjet recordingForming the color image with a color ink.thingIt is.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention.
As a result of intensive studies to solve the above-described conventional techniques, the present inventors have found a technique that can solve the problems of inks containing pigments while utilizing the merits of using pigments as color materials. The present invention has been reached. In addition to the above, the present inventors have found a technique capable of extremely effectively preventing the occurrence of bleeding when used in multicolor printing, and have reached the present invention.
[0016]
That is, the composition of the black ink includes a pigment having a cationic group or a pigment and a pigment dispersant having a cationic group and a resin containing a colorant, thereby providing high image density and excellent water resistance. This is a defect of the recorded image formed with the conventional pigment ink without impairing the merits of the ink using the pigment for the color material, such that a recorded image can be obtained. It becomes possible to solve problems such as inferiority. Furthermore, by combining an anionic dye and a color ink containing at least one kind of anionic substance with the black ink having the above-described configuration, an ink set is obtained. For example, in the case of an ink set in which bleeding is reduced by aggregation with an anionic colorant, for example, occurrence of bleeding between adjacent black-color images or a boundary portion between a black image and a color image It is possible to effectively suppress the occurrence of white haze that has occurred in, and it is possible to form a good image.
[0017]
Hereinafter, the black ink and the color ink constituting the ink set of the present invention will be described.
The black ink constituting the ink set of the present invention is characterized by containing a pigment having a cationic group or a pigment and a pigment dispersant having a cationic group and a resin containing a colorant. In many cases, an anionic color material is used as a color material of a color ink currently used for forming a color image from the viewpoint of color developability, light resistance and safety. For this reason, in order to suppress bleeding of an image formed by the black ink and the color ink, it is desirable to use a cationic color material for the black ink. Moreover, carbon black is mentioned as a suitable pigment used for black ink.
[0018]
Therefore, in the present invention, for example, when carbon black is used as a pigment for black ink, carbon black is used together with a pigment dispersant having a cationic group, or carbon black having a cationic group introduced on the surface thereof. Furthermore, when the structure is such that at least one cationic hydrophilic group is bonded to the surface of carbon black directly or through another atomic group, self-dispersibility can be imparted to carbon black. Thus, the amount of the pigment dispersant or the like that needs to be contained in the ink can be remarkably reduced or can be eliminated. As a result, if self-dispersing carbon black is used, it is possible to improve the reliability (ejection durability, ejection stability, clogging resistance, etc.) during ink jet recording, even though it is a pigment ink. Become.
[0019]
In the ink set of the present invention, an anionic dye is used as the color material of the color ink as in the conventional case. In the present invention, an anionic substance is further added to the color ink. As a result, the cohesive force when the black ink and the color ink having the above-described configuration are in contact with each other on the paper surface can be increased, and bleeding can be further suppressed.
[0020]
As the anionic substance used in this case, for example, a substance having a carboxyl group or a sulfone group is preferable, and a substance having a plurality of sulfone groups is preferably used. In particular, it is preferable to use a substance having a sulfone group substituted on an aromatic ring, more preferably a substance having a plurality of sulfone groups substituted on an aromatic ring. This reason is considered to be because the aggregation of the sulfone group to the cationic group is stronger. Furthermore, by using a substance having a plurality of sulfone groups, the cohesive force with the cationic groups can be further increased. As a result, even when black ink and color ink are printed in the same scan, the bleeding suppression effect is achieved. It is thought that it can be improved. Similarly, it is preferable to use a dye having a sulfone group as the anionic dye in the color ink.
[0021]
As described above, the ink set of the present invention is intended to suppress bleeding between adjacent black ink images and color ink images, and is not particularly treated for bleeding between color ink images of different colors. . However, since color inks are often used in images, graphs, etc., when preparing color inks, practically large prints can be obtained by giving quick penetration to sized paper. The quality can be prevented from deteriorating.
[0022]
Hereinafter, a black ink containing a pigment having a cationic group or a pigment dispersant having a cationic group, a pigment having a cationic group, and a resin containing a colorant, which constitutes the ink set of the present invention, an anionic dye, and Regarding color inks having at least one kind of anionic substance, materials constituting each ink will be described. As a more preferable form of the black ink constituting the ink set for inkjet recording of the present invention, a pigment having a cationic group or a pigment dispersant having a cationic group and a resin containing a colorant, and a resin containing a colorant are cationic on the surface. What is resin which has a hydrophilic hydrophilic group is mentioned. In addition, as a preferable form of the color ink, an anionic substance in the color ink in which a carboxyl group, a sulfone group, and an aromatic ring are substituted with sulfone groups (particularly, those having a plurality) is exemplified.
[0023]
First, the black ink constituting the ink set of the present invention will be described. The black ink used in the present invention is characterized by containing a pigment having a cationic group or a pigment, a pigment dispersant having a cationic group, and a resin containing a colorant. In addition, an aqueous medium in which the pigment or the like is dispersed, and other additives or the like as necessary are added. Each constituent material will be described in the order of (1) a resin containing a colorant, (2) a pigment dispersion in which the pigment or the pigment dispersant is cationic, and (3) an aqueous medium and other additives.
[0024]
(1) Resin encapsulating colorant
The resin containing the colorant will be described.
Examples of the resin containing the colorant (hereinafter also referred to as the colorant-containing resin) include: (i) a resin in which a colorant is microencapsulated; (ii) a dye or pigment dissolved in an oily solvent is emulsified and colored. Examples thereof include an aqueous dispersion of a resin having a cationic group encapsulating a colorant. Among these, it is particularly preferable to use a resin in which a colorant is microencapsulated.
[0025]
That is, for example, when a hydrophobic colorant such as an oil-soluble dye or pigment is used as a colorant to be encapsulated in a resin, these colorants and the hydrophobic part of the resin easily interact with each other by microencapsulation. Therefore, it is estimated that the hydrophobic portion of the resin tends to be difficult to be oriented in the aqueous system. As a result, the inkjet ink of the present invention containing the colorant-encapsulating resin as described above does not adhere or deposit the resin on the water repellent nozzle forming surface of the inkjet head when ejected from the inkjet printer. As a result, it is predicted that the ejection stability of the ink over a long period of time can be further improved.
The above-mentioned resin in which the colorant is microencapsulated means that the above-mentioned colorant is dissolved or dispersed in an oil-based solvent, and this is emulsified and dispersed in water. It is a resin dispersion obtained by microencapsulation.
[0026]
As the colorant used in the above-described colorant-containing resin, for example, a colorant insoluble in water such as a pigment or an oil-soluble dye is preferably used. That is, a water-insoluble colorant is easy to produce a resin in which a colorant is microencapsulated. Specifically, for example, as a black (Bk) pigment, carbon black or the like can be used. Here, the carbon black is, for example, carbon black produced by a furnace method or a channel method, and has a primary particle diameter of 15 to 40 nm and a specific surface area by the BET method of 50 to 300 m.²/ G, DBP oil absorption of 40 to 150 ml / 100 g, volatile content of 0.5 to 10%, pH value of 2 to 9 and the like are preferably used.
[0027]
Examples of commercially available products having such characteristics include No. 2300, no. 900, MCF88, No. 33, no. 40, no. 45, no. 52, MA7, MA8, no. 2200B (above, manufactured by Mitsubishi Chemical), RAVEN 1255 (above, made in Colombia), REGAL400R, REGAL330R, REGAL660R, MOGUL L (above, made by Cabot), Color Black FW-1, Color Black FW18, Color Black S170, Color Bla S170, Color Bla Printex 35, Printex
U (above, manufactured by Degussa) and the like.
[0028]
As oil-soluble dyes, the following dyes can be preferably used. C. I. Solvent Yellow 1, 2, 3, 13, 19, 22, 29, 36, 37, 38, 39, 40, 43, 44, 45, 47, 62, 63, 71, 76, 81, 85, 86, etc. dye.
C. I. Solvent Red 8, 27, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 58, 60, 65, 69, 81, 86, 89, 91, 92, 97, 99, 100, 109, 118, 119 and 122 etc. Magenta dye.
C. I. Solvent Blue 14, 24, 26, 34, 37, 38, 39, 42, 43, 45, 48, 52, 53, 55, 59 and 67 etc.
C. I. Cyan dyes such as Solvent Black 3, 5, 7, 8, 14, 17, 19, 20, 22, 24, 26, 27, 28, 29, 43 and 45.
Moreover, even if it is conventionally well-known various water-soluble dyes, what replaced the counter ion (usually sodium, potassium, ammonium ion) with organic amine etc. can be used.
[0029]
For example, in order to adjust or supplement the color tone of the pigment to be contained in the black ink described later, it is preferable to select those having the same color tone as that of the pigment. Thereby, the density of the recorded image can be further improved. For example, when carbon black is used for the pigment as described later, it is preferable to use carbon black for the colorant used for the colorant-containing resin. Further, as the colorant to be included in the resin, two or more kinds of colorants may be used by appropriately selecting from the above-mentioned colorants. In this case, each colorant may be separately encapsulated in a resin, or each colorant may be encapsulated in a common resin.
[0030]
Next, a method for producing a resin in which a colorant that can be used as a colorant-containing resin is microencapsulated will be described.
First, the colorant as mentioned above is dissolved or dispersed in an oily solvent, and then the oily solvent is emulsified and dispersed in water. Examples of a method for emulsifying and dispersing an oily solvent in which a colorant is dissolved or dispersed in water include a dispersion method using ultrasonic waves and a method using various dispersers and stirrers. At this time, if necessary, various emulsifiers and dispersants, and further emulsification or dispersion aids such as protective colloids may be used. As these emulsifiers or dispersion aids, anionic surfactants, nonionic surfactants, and the like can be used in addition to polymer substances such as PVA, PVP and gum arabic.
[0031]
As a microencapsulation method of the above-mentioned emulsion, a colorant and a resin are dissolved in a water-insoluble organic solvent (oil-based solvent), followed by phase inversion emulsification by phase inversion to an aqueous system, an organic phase and an aqueous phase. Interfacial polymerization method in which a polymerization reaction is caused to occur at the interface of the polymer, so-called In-Situ polymerization method in which a material forming a wall is dissolved or present only in the organic phase to form a microcapsule, pH of the aqueous solution of the polymer Examples thereof include a coacervation method in which a polymer-rich phase is phase-separated by changing temperature, concentration and the like to form microcapsules. In this case, a step of removing the oily solvent after forming the microcapsules is added. The average particle size of the resin containing the colorant obtained as described above is preferably 0.01 to 2.0 μm, and more preferably 0.05 to 1 μm.
[0032]
In the present invention, it is preferable that the resin encapsulating the colorant obtained as described above has a cationic hydrophilic group on the resin surface. In order to obtain such a resin, it is preferable to use the following monomers and salts thereof as the resin material. For example, N, N-dimethylaminoethyl methacrylate [CH₂= C (CH_Three) -COO-C₂H_FourN (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminoethyl acrylate [CH₂= CH-COO-C₂H_FourN (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminopropyl methacrylate [CH₂= C (CH_Three) -COO-C_ThreeH₆N (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminopropyl acrylate [CH₂= CH-COO-C_ThreeH₆N (CH_Three)₂], N, N-dimethylacrylamide [CH₂= CH-CON (CH_Three)₂], N, N-dimethylmethacrylamide [CH₂= C (CH_Three) -CON (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminoethylacrylamide [CH₂= CH-CONHC₂H_FourN (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminoethyl methacrylamide [CH₂= C (CH_Three) -CONHC₂H_FourN (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminopropylacrylamide [CH₂= CH-CONH-C_ThreeH₆N (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminopropyl methacrylamide [CH₂= C (CH_Three) -CONH-C_ThreeH₆N (CH_Three)₂] Etc. are mentioned.
[0033]
In addition, as a compound for forming a salt, hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid and the like can be used in the case of a tertiary amine, and as a compound used for quaternization, methyl chloride, dimethyl sulfate, benzyl are used. Chloride and epichlorohydrin can be used.
[0034]
(2) A pigment having a cationic group or a pigment dispersion in which the pigment dispersant has a cationic property
As the pigment used in the ink set of the present invention, conventionally known carbon blacks and organic pigments can be used without any problem, but as a particularly preferable one, at least one cationic hydrophilic group is directly on the surface of the carbon black. Or the self-dispersion type carbon black which joined and bonded other atomic groups is mentioned. Specific examples will be described below.
[0035]
(Cationically charged carbon black)
Examples of the cationically charged carbon black include those in which at least one selected from the following cationic groups is bonded to the surface of the carbon black.
[0036]

[0037]
In the above formula, R represents a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a substituted or unsubstituted phenyl group, or a substituted or unsubstituted naphthyl group.
[0038]
As a method for producing a self-dispersing carbon black that is cationically charged with a hydrophilic group as described above, for example, a method of binding an N-ethylbilidyl group having the structure shown below will be described as an example. A method of treating carbon black with 3-amino-N-ethylpyridinium bromide is mentioned.
[0039]
Carbon black that is cationically charged by introducing a hydrophilic group to the surface of the carbon black by the above method has excellent water dispersibility due to repulsion of ions. Therefore, the cationically charged carbon black exhibits good dispersibility without adding a dispersant or the like when it is contained in an aqueous ink, and maintains a stable dispersion state.
[0040]
By the way, the cationically charged carbon black used in the present invention may be one in which various hydrophilic groups as mentioned above are directly bonded to the surface of the carbon black, or other atomic groups may be used. An embodiment in which the hydrophilic group is indirectly bonded to the surface of the carbon black may be used by interposing between the surface of the carbon black and the hydrophilic group. Examples of other atomic groups include an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a phenyl group which may have a substituent, or a naphthyl group which may have a substituent. Here, as a substituent of a phenyl group or a naphthyl group, a C1-C6 linear or branched alkyl group is mentioned, for example.
[0041]
Specific examples of the hydrophilic group bonded to the carbon black surface through another atomic group include, for example, -C₂H_FourCOOM, -PhSO_ThreeM, -PhCOOM, -C_FiveH_Ten ⁺NH_Three(However, M represents a hydrogen atom, an alkali metal, ammonium, or organic ammonium, and Ph represents a phenyl group.) Of course, the present invention is not limited to these.
Specific examples of the alkali metal include, for example, Li, Na, K, Rb and Cs. Specific examples of the organic ammonium include, for example, methylammonium, dimethylammonium, trimethylammonium, ethylammonium, diethylammonium. , Triethylammonium, monohydroxymethylamine, dihydroxymethylamine, trihydroxymethylamine, ethanolammonium, diethanolammonium, and triethanolammonium.
[0042]
The self-dispersing carbon black described above used in the present invention is not limited to one type, and the color tone may be adjusted by mixing two or more types. Further, the addition amount of the self-dispersing carbon black in the pigment ink of the present invention is preferably 0.1 to 15% by weight, more preferably 1 to 10% by weight, based on the total weight of the ink. Within this range, the self-dispersing carbon black exhibits sufficient dispersibility in the ink and maintains a good dispersion state.
[0043]
In addition, the pigment used in the black ink constituting the ink set of the present invention includes not only a pigment having a cationic group on the surface, such as self-dispersing carbon black, but also a dispersant containing a cationic group. A pigment dispersion in which the pigment described above is dispersed may be used. The cationic dispersant used in this case is, for example, a polymer dispersion obtained by polymerization of a vinyl monomer and using a cationic monomer as a monomer for constituting at least a part of the obtained polymer. And an amine salt type or quaternary ammonium salt type cationic surfactant.
[0044]
Examples of the cationic monomer used at this time include salts of tertiary amine monomers and quaternized compounds thereof. Examples of such compounds include N, N-dimethylaminoethyl methacrylate [CH₂= C (CH_Three) -COO-C₂H_FourN (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminoethyl acrylate [CH₂= CH-COO-C₂H_FourN (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminopropyl methacrylate [CH₂= C (CH_Three) -COO-C_ThreeH₆N (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminopropyl acrylate [CH₂= CH-COO-C_ThreeH₆N (CH_Three)₂], N, N-dimethylacrylamide [CH₂= CH-CON (CH_Three)₂], N, N-dimethylmethacrylamide [CH₂= C (CH_Three) -CON (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminoethylacrylamide [CH₂= CH-CONHC₂H_FourN (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminoethyl methacrylamide [CH₂= C (CH_Three) -CONHC₂H_FourN (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminopropylacrylamide [CH₂= CH-CONH-C_ThreeH₆N (CH_Three)₂], N, N-dimethylaminopropyl methacrylamide [CH₂= C (CH_Three) -CONH-C_ThreeH₆N (CH_Three)₂] Etc. are mentioned.
[0045]
In the case of the tertiary amine type, examples of the compound for forming a salt include hydrochloric acid, sulfuric acid and acetic acid, and the compounds used for quaternization include methyl chloride, dimethyl sulfate, benzyl chloride and Epichlorohydrin and the like. Among these, methyl chloride and dimethyl sulfate are preferable for preparing the dispersant used in the present invention. The tertiary amine salt or ammonium compound as described above does not shake as a cation in water, and the acidity is a stable dissolution region under neutralized conditions. The content of these monomers in the polymer is preferably in the range of 20 to 60% by weight.
[0046]
Examples of other monomers used in the constitution of the cationic polymer dispersant include 2-hydroxyethyl methacrylate, acrylic acid esters having a hydroxy group such as acrylic acid esters having a long ethylene oxide chain in the side chain, and styrene. Examples of hydrophobic monomers such as system monomers and water-soluble monmers that can be melted in water near pH 7 include acrylamides, vinyl ethers, vinyl pyrrolidones, vinyl pyridines, and vinyl oxazolines. Examples of the hydrophobic monomer include hydrophobic monomers such as styrene, styrene derivatives, vinyl naphthalene, vinyl naphthalene derivatives, alkyl esters of (meth) acrylic acid, and acrylonitrile. In the polymer dispersant obtained by copolymerization, the hydrophobic monomer is used in the range of 15 to 35% by weight in order to make the copolymer stably present in an aqueous solution, and the hydrophobic monomer is used in the copolymer. In order to enhance the dispersion effect on the pigment, it is preferably used in the range of 20 to 40% by weight.
[0047]
When pigments are dispersed using the above cationic water-soluble polymer as a dispersant, preferred pigments from the viewpoint of physical properties include pigments having an isoelectric point adjusted to 6 or more, or simple water characterizing the pigments. A pigment having a neutral or basic pH of the dispersion, for example, a pigment having a pH of 7 to 10 is preferable in terms of dispersibility. This is understood to be due to the strong ionic interaction between the pigment and the cationic water-soluble polymer.
[0048]
In order to obtain an aqueous pigment fine particle dispersion using the materials as described above, the following method may be mentioned. For example, carbon black is premixed in a cationic dispersant solution. Subsequently, milling is performed with a high shear rate dispersing device, and after dilution, centrifugal separation is performed to remove coarse particles. Thereafter, a desired material for ink formulation is added and, optionally, an aging treatment is performed. Thereafter, an aqueous dispersion having a desired average particle diameter can be finally obtained. The pH of the black ink thus prepared is preferably in the range of 3-7.
[0049]
(3) Aqueous medium, other additives, etc.
The black ink constituting the ink set of the present invention includes a resin having a cationic group containing the colorant (1) described above and a cationic pigment (2), or a pigment having a cationic property with the pigment. A pigment dispersion having a dispersant is configured to be held in a dispersed state in an aqueous medium. A constituent component of the aqueous medium used at this time may be one containing at least water. The proportion of water in the total weight of the ink is preferably 20 to 95% by weight, particularly 40 to 95% by weight, and more preferably 60 to 95% by weight.
[0050]
In addition to water, the aqueous medium may contain the following water-soluble organic solvents. Examples of the water-soluble organic solvent suitably used include alkyl alcohols having 1 to 4 carbon atoms (for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, etc.), ketones or keto alcohols (eg, amides such as dimethylformamide, dimethylacetamide, acetone, diacetone alcohol, etc.), ethers (eg, tetrahydrofuran, dioxane, etc.), polyalkylene glycols (eg, Polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc.), alkylene glycols in which the alkylene group contains 2 to 6 carbon atoms (for example, ethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, Tylene glycol, 1,2,6-hexanetriol, thiodiglycol, hexylene glycol, diethylene glycol, etc.), alkyl ethers such as polyhydric alcohols (for example, ethylene glycol methyl ether, ethylene glycol ethyl ether, triethylene monomethyl ether, Triethylene glycol monoethyl ether and the like) and N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and the like. The total amount of the water-soluble organic solvent in the ink is 2 to 60% by weight with respect to the total amount of the ink, and more preferably 5 to 25%.
[0051]
A particularly preferred water-soluble organic solvent in the present invention is glycerin, and the addition amount is preferably 2 to 30% by weight, more preferably 5 to 15% by weight as the weight% in the ink. A more preferable water-soluble organic solvent is a mixed solvent containing glycerin and a polyhydric alcohol (for example, diethylene glycol or ethylene glycol), and the mixing ratio of glycerin and other polyhydric alcohol is glycerin: It is preferable to use a monohydric alcohol within the range of 10: 5 to 10:50. Examples of other polyhydric alcohols used with glycerin include diethylene glycol, ethylene glycol, polyethylene glycol, and propylene glycol. These glycerin or a mixed solvent of glycerin and polyhydric alcohol can be used by further mixing with other water-soluble organic solvents.
[0052]
The black ink constituting the ink set of the present invention is suitable for an ink jet recording method in which an image is recorded by ejecting ink from a recording head by thermal energy or mechanical energy (particularly thermal energy) and attaching the ink to a recording material. It is used for. Accordingly, when the black ink made of the above-described constituent material is particularly suitable for the ink jet recording application, the surface tension is 15 to 60 mN / m (dyn / cm) as the physical properties at 25 ° C. Is preferably 20 to 50 mN / m (dyn / cm) and a viscosity of 15 cP or less, particularly 10 cP or less, and more preferably 5 cP or less. Moreover, as a range of pH, 3-11 are preferable and a more suitable range is 3.5-8.
[0053]
As specific black ink compositions capable of achieving such characteristics, for example, various inks used in Examples described later can be exemplified. The black ink made of the above-described constituent material includes, for example, a surfactant, a pH adjuster, and an anti-mold, as necessary, in addition to the resin and pigment encapsulating the colorant obtained as described above. Various additives such as an agent may be added.
[0054]
The ink set of the present invention is characterized in that a color ink having an anionic dye and another anionic substance is used in combination with the black ink having the above-described configuration. Hereinafter, materials constituting the color ink used in this case will be described.
[0055]
(1) Anionic dye
First, as an anionic dye preferable as a component of the color ink constituting the ink set of the present invention, an existing one, a newly synthesized one, and any one having an appropriate color tone and density can be used. Things can be used. In particular, it is preferable to use a dye having a sulfone group. Further, any of these can be mixed and used. The content of the anionic dye is preferably in the range of 0.2 to 15% by weight, more preferably in the range of 0.5 to 10% by weight based on the total weight of the ink. That is, by setting it within this range, for example, it has good color developability and can further improve the reliability of ink jet ink such as ink ejection stability.
[0056]
(2) Anionic substances
Furthermore, the anionic color ink constituting the ink set of the present invention further contains other anionic substances. As the anionic substance, existing substances can be used as long as they have an anionic property, and even newly synthesized substances can be used, but those having a carboxyl group or a sulfone group, and further aromatic substances can be used. More preferably, the ring is substituted with a sulfone group. Examples of the anionic substance having a carboxyl group or a sulfone group include organic acid salts. More specifically, sodium alkyl sulfate, sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate, sodium alkyl sulfate ester, sodium dialkyl sulfosuccinate, sodium alkyl naphthalene sulfonate, sodium alkyl diphenyl ether disulfonate, sodium alkyl taurine, sodium lauryl sulfoacetate, sulfosuccinate Anionic surfactants such as sodium dialkyl ester, anionic polymers such as polystyrene sulfonic acid, sodium benzene sulfonate, sodium benzene disulfonate, sodium naphthalene sulfonate, sodium naphthalene disulfonate, sodium naphthalene trisulfonate, etc. Aromatic compounds containing a sulfone group are exemplified, but not limited thereto. .
[0057]
The content of the anionic substance is preferably in the range of 0.2 to 10% by weight, more preferably in the range of 0.5 to 8% by weight, based on the total weight of the color ink. That is, by setting this range, for example, a desired aggregation effect can be exhibited, and further, reliability as an inkjet ink can be ensured.
[0058]
Further, the color ink used in the present invention preferably contains a surfactant in order to impart quick permeability to so-called plain paper. As the surfactant, in addition to the above-mentioned anionic surfactant, higher alcohol ethylene oxide adduct, alkylphenol ethylene oxide adduct, aliphatic ethylene oxide adduct, polyhydric alcohol fatty acid ester ethylene oxide adduct, fatty acid amide ethylene oxide Adducts, higher alkylamine ethylene oxide adducts, polypropylene glycol ethylene oxide adducts, fatty acid esters of polyhydric alcohols, nonionic surfactants of fatty acid amides of alkanolamines, amino acid type or betaine type amphoteric surfactants, etc. Is mentioned. These surfactants may be appropriately selected and used in a mixture of two or more.
[0059]
The amount of the surfactant added in the color ink is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 to 10% by weight based on the total weight of the ink. That is, by setting it within this range, a desired permeation effect can be exhibited, and further, reliability as an inkjet ink can be ensured.
[0060]
In addition, in order to give fast permeability, in the color ink ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, It is also effective to contain polyhydric alcohol ethers such as triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether and dipropylene glycol monobutyl ether. Furthermore, when the penetrability is insufficient, the quick penetrability with respect to plain paper or the like can be supplemented by adding a water-soluble organic solvent having a strong penetrability such as hexylene glycol or dipropylene glycol.
[0061]
When producing a color ink using the constituent materials as described above, an aqueous medium comprising water and a water-soluble organic solvent is used as a liquid medium for dispersing or dissolving the anionic dyes and anionic substances listed above. Is preferably used. Examples of the aqueous medium used for the color ink include water or a mixed medium of water and a water-soluble organic solvent. As the water-soluble organic solvent, it is particularly preferable to use a solvent having an effect of preventing ink drying.
[0062]
Specifically, examples of the water-soluble organic solvent include those having 1 to 4 carbon atoms such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, and tert-butyl alcohol. Alkyl alcohols; amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; ketones or ketone alcohols 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, triethylene glycol, 1,2,6-hexanetriol, thiodiglycol, hexylene glycol, diethylene glycol Alkylene glycols in which the alkylene group contains 2 to 6 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 Lower alkyl ethers of polyhydric alcohols such as glycol monomethyl (or ethyl) ether; polyhydric alcohols such as trimethylolpropane and trimethylolethane; N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2 -Imidazolidinone or the like can be used. The above water-soluble organic solvents can be used alone or as a mixture.
[0063]
Although content of the water-soluble organic solvent contained in the ink which concerns on this embodiment is not specifically limited, The range of 3 to 50 weight% is suitable with respect to the ink total weight. 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. It is desirable to use deionized water.
[0064]
The color ink having the above-described configuration constituting the ink set of the present invention can be used for writing instrument ink and ink jet recording ink. 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 color ink is particularly suitable. When the color ink is used for inkjet recording, it is preferable that the ink has a characteristic that it can be ejected from an inkjet head. That is, from the viewpoint of ejection from an inkjet head, the ink characteristics include, for example, a viscosity of 1 to 15 cP, a surface tension of 25 mN / m (dyn / cm) or more, and in particular, a viscosity of 1 to 5 cP. The tension is preferably 25 to 50 mN / m (dyn / cm).
[0065]
The composition of a preferable aqueous medium for supporting the above-described characteristics in the color ink preferably includes, for example, glycerin, trimethylolpropane, thioglycol, ethylene glycol, diethylene glycol, isopropyl alcohol, and acetylene alcohol. In addition, as acetylene alcohol, the acetylene alcohol shown by a following formula can be mentioned, for example.
[0066]

[0067]
In addition, in the color ink used in the ink set of the present invention, in addition to the above components, urea, thiourea, ethyleneurea, alkylurea, alkylthiourea, dialkylurea and dialkylurea as moisturizers may be used as necessary. Nitrogen-containing compounds such as alkylthiourea, pH regulators, viscosity modifiers, antiseptics, antioxidants, evaporation accelerators, rust inhibitors, fungicides, chelating agents, etc. to give the ink the desired performance These additives may be blended.
[0068]
The ink set of the present invention formed by combining the black ink and the color ink described above is suitably used for an ink jet recording method in which ink droplets are ejected from an orifice in accordance with a recording signal and recording is performed on a recording material. In particular, it is particularly preferably used in an ink jet recording system in which recording is performed by ejecting ink droplets by the action of thermal energy. As a recording method for suitably recording using the ink set of the present invention, an ink jet recording method in which thermal energy corresponding to a recording signal is applied to each color ink accommodated in a recording head and droplets are generated by the energy. An example of the ink jet recording apparatus of the present invention to which such an ink jet recording method is applied will be described below.
[0069]
First, an example of a head configuration which is a main part of the apparatus is shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of the head 13 along the ink flow path, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AB of FIG. The head 13 has a groove 14 through which ink passes, and a glass, ceramic or plastic plate or the like, and a heat generating head 15 used for thermal recording (though a thin film head is shown in the figure, this is not restrictive). ) And are obtained. The heat generating head 15 has good heat dissipation such as a protective film 16 formed of silicon oxide or the like, aluminum electrodes 17-1 and 17-2, a heat generating resistor layer 18 formed of nichrome or the like, a heat storage layer 19, and alumina. It consists of a substrate 20.
[0070]
The ink 21 reaches the ejection orifice (fine hole) 22 and forms a meniscus 23 by the pressure P. Now, when electrical signal information is applied to the aluminum electrodes 17-1 and 17-2, the region indicated by n of the heat generating head 15 suddenly generates heat, and bubbles are generated in the ink 21 in contact therewith. The meniscus 23 protrudes, the ink 21 is ejected to form ink droplets 24, and fly from the ejection orifice 22 toward the recording material 25.
[0071]
FIG. 3 shows an external view of a multi-head in which a large number of heads shown in FIG. 1 are arranged. The multi-head is manufactured by closely contacting a glass plate 27 having multi-grooves 26 and a heat-generating head 28 similar to that described in FIG.
[0072]
FIG. 4 shows an example of an ink jet recording apparatus incorporating the head. In FIG. 4, reference numeral 61 denotes a blade as a wiping member. One end of the blade 61 is held by a blade holding member to become a fixed end, and forms a cantilever. The blade 61 is disposed at a position adjacent to the recording area by the recording head 65, and in this example, is held in a form protruding in the moving path of the recording head 65. Reference numeral 62 denotes a cap on the ejection port surface of the recording head 65, which is disposed at a home position adjacent to the blade 61, moves in a direction perpendicular to the moving direction of the recording head 65, contacts the ink ejection port surface, and capping. The structure which performs is provided. Further, reference numeral 63 denotes an ink absorber provided adjacent to the blade 61 and, like the blade 61, is held in a form protruding in the moving path of the recording head 65.
[0073]
The blade 61, the cap 62, and the ink absorber 63 constitute a discharge recovery unit 64, and the blade 61 and the ink absorber 63 remove moisture, dust, and the like from the ink discharge port surface. 65 has a discharge energy generating means, and a recording head that performs recording by discharging ink onto a recording material facing the discharge port surface on which the discharge ports are arranged. 66 has a recording head 65 mounted thereon and moves it. The carriage. The carriage 66 is slidably engaged with the guide shaft 67, and a part of the carriage 66 is connected to a belt 69 (not shown) driven by a motor 68. As a result, the carriage 66 can move along the guide shaft 67, and the recording area and its adjacent area can be moved by the recording head 65.
[0074]
Reference numeral 51 denotes a paper feed unit for inserting a recording material, and 52 denotes a paper feed roller driven by a motor (not shown). With these configurations, a recording material is fed to a position facing the ejection opening surface of the recording head 65, and is discharged to a paper discharge portion provided with a paper discharge roller 53 as recording progresses.
In the above configuration, when the recording head 65 returns to the home position due to the end of recording or the like, the cap 62 of the ejection recovery unit 64 is retracted from the moving path of the recording head 65, but the blade 61 protrudes into the moving path. As a result, the ejection port surface of the recording head 65 is wiped. When the cap 62 is in contact with the ejection surface of the recording head 65 to perform capping, the cap 62 moves so as to protrude into the moving path of the recording head.
[0075]
When the recording head 65 moves from the home position to the recording start position, the cap 62 and the blade 61 are at the same position as the above-described wiping position. As a result, the ejection port surface of the recording head 65 is wiped even during this movement. The above-described movement of the recording head 65 to the home position is not only at the end of recording or at the time of ejection recovery, but also at the home position adjacent to the recording area at a predetermined interval while the recording head 65 moves the recording area for recording. The wiping is performed along with this movement.
[0076]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an ink cartridge 45 that contains ink supplied to the head via an ink supply member, for example, a tube. Here, reference numeral 40 denotes an ink containing portion containing supply ink, for example, an ink bag, and a rubber plug 42 is provided at the tip thereof. By inserting a needle (not shown) into the stopper 42, the ink in the ink bag 40 can be supplied to the head. An ink absorber 44 receives waste ink. As the ink containing portion, it is preferable for the present invention that the liquid contact surface with the ink is formed of polyolefin, particularly polyethylene.
[0077]
The ink jet recording apparatus of the present invention is not limited to the one in which the head and the ink cartridge as described above are separated, and is suitably used for an apparatus in which they are integrated as shown in FIG. In FIG. 6, reference numeral 70 denotes a recording unit, in which an ink storage portion that stores ink, for example, an ink absorber is stored, and the ink in the ink absorber has a plurality of orifices. 71 is ejected as ink droplets.
[0078]
As a material for the ink absorber, it is preferable to use polyurethane, cellulose, polyvinyl acetate, or polyolefin resin. Reference numeral 72 denotes an atmosphere communication port for communicating the inside of the recording unit with the atmosphere. The recording unit 70 is used in place of the recording head shown in FIG. 4 and is detachable from the carriage 66.
[0079]
FIG. 7 is a perspective view showing an ink jet recording apparatus applicable to the present invention. The recording material 106 inserted into the paper feeding position of the recording apparatus is conveyed to the recordable castle of the recording head unit 103 by the feed roller 109. A platen 108 is provided below the recording material in the recordable area. The carriage 111 is configured to be movable in a direction determined by the two guide shafts of the guide shaft l04 and the guide shaft l05, and reciprocally scans the recording area. The carriage 111 is mounted with a recording head unit 103 that includes a recording head that ejects a plurality of color inks and an ink tank that supplies ink to each recording head.
The inks of a plurality of colors provided in the ink jet recording apparatus of this example are four color inks of black (Bk), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y).
[0080]
At the left end of the area where the carriage can move, there is a recovery system unit 10 at the bottom, which caps the ejection port of the recording head when not recording. This left end is called the home position of the recording head. Reference numeral 107 denotes a switch unit and a display element unit. The switch unit is used for turning on / off the power of the recording apparatus or setting various recording modes, and the switch unit serves to display the state of the recording apparatus.
[0081]
FIG. 8 is a perspective view showing the recording head unit of FIG.
The carriage 111 is mounted with a recording head 102 that ejects inks of Bk, C, M, and Y, and a Bk ink tank 20Bk, a C ink tank 20C, an M ink tank 20M, and a Y ink tank 20Y. The Each tank is connected to the recording head via a connection portion with the recording head, and supplies ink to the ejection port.
In addition to this example, for example, the tanks for the respective color inks of C, M, and Y may be integrated.
[0082]
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the heating element of the recording head. In the ink jet recording apparatus of this example, a heating element that is an electric / thermal converter is arranged corresponding to each ink discharge port, and a drive signal corresponding to recording information is applied to the heating element to discharge ink from the nozzles. The recording method to be used is adopted. The heating element 31 is configured to generate heat independently for all nozzles.
[0083]
The ink in the nozzle rapidly heated by the heat generated by the heating element 31 forms bubbles by film boiling, and the ink droplets 35 are ejected toward the recording material 106 as shown in FIG. Thus, characters and images are formed on the recording material. Each of the ejection ports 37 is provided with an ink liquid path 38 communicating with the ejection port, and a common liquid for supplying ink to these liquid paths is provided behind the portion where the ink liquid path 38 is disposed. A chamber 32 is provided. The ink liquid path corresponding to each of the ejection openings supplies heat to the heating element 31 that is an electrical / thermal converter that generates thermal energy used to eject ink droplets from these ejection openings, and power to the heating element 31. An electrode wiring is provided for this purpose. These heating element 31 and electrode wiring are formed on a substrate 33 made of silicon or the like by a film forming technique. A protective film 36 is formed on the heating element 31 so that the ink and the heating element are not in direct contact. Furthermore, the discharge port, the ink liquid path, the common liquid chamber, and the like are configured by stacking a partition wall 34 made of a resin or glass material on the substrate.
[0084]
As described above, the recording method using the heating element which is an electric / heat converter is called a bubble jet recording method because it uses bubbles formed by applying thermal energy when ink droplets are ejected. In the above-described recording apparatus of the present invention, the ink jet recording apparatus that ejects ink droplets by applying thermal energy to ink has been described as an example, but in addition, a piezo method using a piezoelectric element, etc. It is also possible to use an ink jet recording apparatus of this type.
[0085]
Next, other specific examples of the recording apparatus and the recording head that can be suitably used in the present invention will be described. FIG. 10 is a schematic perspective view showing a main part of an example of a liquid discharge head as a liquid discharge head of a discharge method for communicating bubbles with the atmosphere during discharge according to the present invention, and an ink jet printer as a liquid discharge apparatus using this head. is there.
[0086]
In FIG. 10, the ink jet printer includes a conveying device 1030 that intermittently conveys a sheet 1028 as a recording material provided in the casing 1008 along the longitudinal direction in a direction indicated by an arrow P in the drawing, and a conveying device. A recording unit 1010 that is reciprocated substantially in parallel with the guide shaft 1014 in an arrow S direction substantially orthogonal to the conveyance direction P of the paper 1028 by 1030, and a moving drive unit 1006 as a driving unit that reciprocates the recording unit 1010. It is comprised including.
[0087]
The movement drive unit 1006 is disposed substantially parallel to the pulley 1026a disposed on the rotation shaft opposed to the pulley 1026b with a predetermined interval, the belt 1016 wound around the pulley 1026b, the roller unit 1022a, and the roller unit 1022b. And a motor 1018 that drives a belt 1016 coupled to the carriage member 1010a of the portion 1010 in the forward and reverse directions.
[0088]
When the motor 1018 is activated and the belt 1016 rotates in the direction of arrow R in FIG. 10, the carriage member 1010a of the recording unit 1010 is moved by a predetermined amount of movement in the direction of arrow S in FIG. When the motor 1018 is activated and the belt 1016 rotates in the direction opposite to the arrow R direction shown in the figure, the carriage member 1010a of the recording unit 1010 is in the direction opposite to the arrow S direction in FIG. It is moved by a predetermined movement amount. Further, a recovery unit 1026 for performing an ejection recovery process of the recording unit 1010 is opposed to the ink ejection port array of the recording unit 1010 at one end of the movement driving unit 1006 at a position that becomes the home position of the carriage member 1010a. Is provided.
[0089]
The recording unit 1010 is detachably attached to the carriage member 1010a for each color, for example, yellow, magenta, cyan, and black, for each of the inkjet cartridges (hereinafter simply referred to as cartridges) 1012Y, 1012M, 1012C, and 1012B. Provided.
[0090]
FIG. 11 shows an example of an ink jet cartridge that can be mounted on the above-described ink jet recording apparatus. The cartridge 1012 in this example is of a serial type, and the main part is composed of the ink jet recording head 100 and a liquid tank 1001 that stores a liquid such as ink.
[0091]
The ink jet recording head 100 is formed with a large number of ejection ports 832 for ejecting liquid, and liquid such as ink is supplied from a liquid tank 1001 through a liquid supply passage (not shown) to a common liquid chamber (see FIG. 12)). A cartridge 1012 shown in FIG. 11 has an inkjet recording head 100 and a liquid tank 1001 integrally formed so that liquid can be replenished into the liquid tank 1001 as necessary. A structure in which a liquid tank 1001 is connected to 100 in a replaceable manner may be adopted.
[0092]
Specific examples of the above-described liquid discharge head that can be mounted on the ink jet printer having such a configuration will be described in more detail below.
[0093]
FIG. 12 is a schematic perspective view schematically showing the main part of a liquid discharge head suitable for the ink jet recording apparatus of the present invention, and FIGS. 13 to 16 show the discharge port shape of the liquid discharge head shown in FIG. It is a front view. In these drawings, electrical wiring and the like for driving the electrothermal transducer are omitted.
[0094]
In the liquid discharge head of this example, a substrate 934 made of glass, ceramics, plastic, metal, or the like as shown in FIG. 12 is used. The material of such a substrate is not the essence of the present invention, but functions as a part of the flow path component, as an ink discharge energy generating element, and a support for a material layer that forms a liquid flow path and a discharge port to be described later. As long as it can function, it is not particularly limited. Therefore, in this example, a case where a Si substrate (wafer) is used will be described. Ink ejection openings are formed on such a substrate 934. As a method therefor, in addition to a formation method using laser light, for example, an orifice plate (ejection opening plate) 935, which will be described later, is used as a photosensitive resin, MPA (Mirror Projection Aliner). And the like.
[0095]
In FIG. 12, reference numeral 934 denotes a substrate including an electrothermal conversion element (hereinafter also referred to as a heater) 931 and an ink supply port 933 including a long groove-like through-hole as a common liquid chamber portion. On both sides in the longitudinal direction, heaters 931 that are thermal energy generating means are arranged in a staggered pattern, one row each, and the interval between the electrothermal conversion elements is, for example, 300 dpi. In addition, an ink flow path wall 936 for forming an ink flow path is provided on the substrate 934. The ink flow path wall 936 is further provided with a discharge port plate 935 having a discharge port 832.
[0096]
In FIG. 12, the ink flow path wall 936 and the ejection port plate 935 are shown as separate members. However, the ink flow path wall 936 is formed on the substrate 934 by a method such as spin coating. Thus, the ink flow path wall 936 and the discharge port plate 935 can be formed simultaneously as the same member. Here, the discharge port surface (upper surface) 935a side is further subjected to water repellent treatment.
[0097]
In the illustrated apparatus, a serial type head that performs recording while scanning in the direction of arrow S in FIG. 10 is used, for example, recording is performed at 1,200 dpi. The driving frequency is 10 kHz, and one discharge port performs discharge at the shortest time interval of 100 μs.
[0098]
As an example of the actual dimensions of the head, for example, as shown in FIG. 13, a partition wall 936a that fluidly isolates adjacent nozzles has a width w = 14 μm. As shown in FIG. 16, the foaming chamber 1337 formed by the ink flow path wall 936 has N₁(Width dimension of foaming chamber) = 33 μm, N₂(Length of foaming chamber) = 35 μm. The size of the heater 931 is 30 μm × 30 μm, the heater resistance value is 53Ω, and the driving voltage is 10.3V. Further, the ink flow path wall 936 and the partition wall 936a can be 12 μm in height and the discharge port plate can be 11 μm in thickness.
[0099]
As shown in FIG. 12, the cross section of the discharge port portion 940 provided in the discharge port plate including the discharge port 832 was cut in a direction crossing the ink discharge direction (the thickness direction of the orifice plate 935). As shown in FIG. 14, the cross-sectional shape is substantially a star shape, and has six raised portions 832 a having obtuse angles, and alternately arranged between these raised portions 832 a, and an acute angle angle. It is comprised roughly from the six prone parts 832b which have. That is, the bottom portion 832b as a region that is locally separated from the center O of the discharge port is the top portion, and the raised portion 832a as a region that is locally close to the center O of the discharge port adjacent to this region is the base portion. Six grooves are formed in the orifice plate thickness direction (liquid discharge direction) shown in FIG. 12 (see 1141a in FIG. 17 for the positions of the groove portions).
[0100]
In the liquid discharge head of the illustrated example, the discharge port portion 940 has a shape in which, for example, two equilateral triangles each having a cross-section cut in a direction crossing its thickness direction and having a side of 27 μm are rotated by 60 degrees. T1 shown in FIG. 14 is 8 μm. The angles of the raised parts 832a are all 120 degrees, and the angles of the protuberance parts 832b are all 60 degrees.
[0101]
Therefore, a polygon formed by connecting the center O of the discharge port and the center of the groove adjacent to each other (the center (center of gravity) of the figure formed by connecting the top of the groove and the two bases adjacent to the top). The center of gravity G of the two coincides with each other. (See FIG. 14) The opening area of the discharge port 832 in this example is 400 μm.²The opening area of the groove (the area of the figure formed by connecting the top of the groove and the two bases adjacent to the top) is about 33 μm per one.²It has become.
FIG. 15 is a schematic diagram showing an ink adhering state at the discharge port portion shown in FIG.
[0102]
Next, a liquid discharge operation by the ink jet recording head having the above-described configuration will be described with reference to FIGS.
17 to 24 are cross-sectional views for explaining the liquid discharge operation of the liquid discharge head described in FIGS. 12 to 16, and are cross-sectional views taken along line XX of the foaming chamber 1337 shown in FIG. In this cross section, the end of the discharge port portion 940 in the thickness direction of the orifice plate is a top portion 1141 a of the groove 1141.
[0103]
17 shows a state in which film-like bubbles are generated on the heater, FIG. 18 shows about 1 μs after FIG. 17, FIG. 19 shows about 2 μs after FIG. 17, FIG. 20 shows about 3 μs after FIG. 17 shows a state after about 4 μs, FIG. 22 shows a state after about 5 μs in FIG. 17, FIG. 23 shows a state after about 6 μs in FIG. 17, and FIG. 24 shows a state after about 7 μs in FIG. In the following description, “falling” or “dropping” and “falling” do not mean dropping in the so-called gravitational direction, and the movement in the direction of the electrothermal conversion element is independent of the head mounting direction. Say.
[0104]
First, as shown in FIG. 17, when the bubble 101 is generated in the liquid flow path 1338 on the heater 931 as the heater 931 is energized based on the recording signal or the like, the bubble is changed to the state shown in FIG. As shown in FIG. 19, it grows with rapid volume expansion. The height of the bubble 101 at the maximum volume exceeds the discharge port surface 935a, but at this time, the pressure of the bubble is reduced from a fraction of atmospheric pressure to a fraction of ten.
[0105]
Next, at about 2 μs after the generation of the bubble 101, the bubble 101 changes from the maximum volume to the volume reduction as described above, and the formation of the meniscus 1004 also starts almost simultaneously with this. The meniscus 1004 also moves backward, that is, falls in the direction toward the heater 931 as shown in FIG.
[0106]
Here, in the liquid discharge head of the illustrated example, the plurality of grooves 1141 are provided in the discharge port portion in a dispersed state, so that when the meniscus 1004 is retracted, the meniscus retraction direction FM is formed at the groove 1141 portion. Capillary force acts in the opposite direction FC. As a result, even if some variation in the state of the bubble 101 is recognized for some reason, the meniscus and main liquid droplet (hereinafter sometimes referred to as liquid or ink) I when the meniscus is retracted I_aIs corrected so as to be substantially symmetrical with respect to the center of the discharge port.
[0107]
In the liquid discharge head of the illustrated example, since the falling speed of the meniscus 1004 is faster than the contraction speed of the bubbles 101, as shown in FIG. 21, the bubbles 101 are formed at a time point about 4 μs after the generation of the bubbles. The air communicates with the atmosphere near the lower surface of the discharge port 832. At this time, the liquid (ink) in the vicinity of the central axis of the ejection port 832 falls toward the heater 931. This is because the liquid (ink) I drawn back to the heater 931 side by the negative pressure of the bubbles 101 before communicating with the atmosphere._aThis is because the velocity in the surface direction of the heater 931 is maintained by inertia even after the bubbles 101 communicate with the atmosphere.
[0108]
The liquid (ink) that has fallen toward the heater 931 side reaches the surface of the heater 931 at about 5 μs after the generation of the bubble 101 as shown in FIG. 22, and as shown in FIG. It spreads to cover the surface. The liquid spreading so as to cover the surface of the heater 931 in this way has a horizontal vector along the surface of the heater 931, but intersects the surface of the heater 931. For example, the vertical vector disappears, and the heater 931 disappears. The liquid above the surface, that is, the liquid that maintains the velocity vector in the discharge direction is pulled downward.
[0109]
Thereafter, the liquid portion I between the liquid spread on the surface of the heater 931 and the upper liquid (main droplet)._bAs shown in FIG. 24, the liquid portion I is formed at the center of the surface of the heater 931 at about 7 μs after the bubble 101 is formed._bAnd the main droplet I which keeps the velocity vector in the discharge direction is cut_aAnd liquid I spreading on the surface of the heater 931_cAnd separated. As described above, the separation position is preferably inside the liquid flow path 1338, more preferably on the electrothermal conversion element 931 side than the discharge port 832.
[0110]
Main droplet I_aIs discharged from the central portion of the discharge port 832 without being biased in the discharge direction and landed at a predetermined position on the recording surface of the recording material. Further, the liquid I spread on the surface of the heater 931._cIn the prior art, the droplets fly as satellite droplets following the main droplets, but stay on the surface of the heater 931 and are not discharged.
[0111]
As described above, since the discharge of satellite droplets can be suppressed, splash that is likely to occur due to the discharge of satellite droplets can be prevented, and it is ensured that the recording surface of the recording material is contaminated by the mist floating in the form of mist. Can be prevented. In FIGS. 21 to 24, I_dIndicates ink adhering to the groove (ink in the groove), and I_eRepresents ink remaining in the liquid flow path.
[0112]
As described above, in the liquid discharge head of the illustrated example, when liquid is discharged at the volume reduction stage after the bubble has grown to the maximum volume, a plurality of grooves dispersed with respect to the center of the discharge port can be used. The direction of the main droplet can be stabilized. As a result, it is possible to provide a liquid ejection head that has no deviation in the ejection direction and has high landing accuracy. In addition, high-speed and high-definition printing can be realized due to stable ejection even with respect to foaming variation at a high driving frequency.
[0113]
In particular, in the liquid discharge head of the illustrated example, the liquid is discharged by first communicating the air bubbles with the air at the volume reduction stage of the air bubbles, and this occurs when the liquid droplets are discharged with the air bubbles communicating with the air. Since mist can be prevented, it is possible to suppress a state in which droplets adhere to the discharge port surface, which is a cause of sudden non-discharge.
[0114]
As another embodiment of the recording head of the above-described ejection type that can be suitably used in the present invention and communicates air bubbles with the atmosphere during ejection as described above, for example, as described in Japanese Patent No. 2783647, a so-called edge shooter type can be cited. It is done.
[0115]
The present invention provides an excellent effect particularly in an ink jet recording head or recording apparatus that performs recording by forming flying droplets using thermal energy among ink jet recording methods.
[0116]
As for the typical configuration and principle, for example, those performed using the basic principle disclosed in US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740,796 are preferable. .
This method can be applied to both the so-called on-demand type and continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, it is arranged corresponding to the sheet or liquid path holding the liquid (ink). By applying at least one drive signal corresponding to the recorded information and giving a rapid temperature rise exceeding the film boiling to the electrothermal transducer, the thermal energy is generated in the electrothermal transducer, and the recording head This is effective because film boiling occurs on the heat acting surface of the liquid and, as a result, bubbles in the liquid (ink) corresponding to the drive signal on a one-to-one basis can be formed. By the growth and contraction of the bubbles, liquid (ink) is ejected through the ejection opening to form at least one droplet. It is more preferable that the drive signal has a pulse shape, since the bubble growth and contraction is performed immediately and appropriately, and thus it is possible to achieve discharge of a liquid (ink) with particularly excellent response.
[0117]
As this pulse-shaped drive signal, those described in US Pat. Nos. 4,463,359 and 4,345,262 are suitable. Further excellent recording can be performed by employing the conditions described in US Pat. No. 4,313,124 of the invention relating to the temperature rise rate of the heat acting surface.
[0118]
As the configuration of the recording head constituting the ink cartridge, the recording unit, and the ink jet recording apparatus of the present invention, a combined configuration of an ejection port, a liquid path, and an electrothermal transducer as disclosed in each specification mentioned above ( A configuration using US Pat. No. 4,558,333 and US Pat. No. 4,459,600, which disclose a configuration in which the heat acting part is disposed in a region where the heat acting portion bends in addition to the straight liquid flow path or the right-angle liquid flow path) It is also preferable to use those.
[0119]
In addition, for a plurality of electrothermal transducers, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-123670 that discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of the electrothermal transducer, or an aperture that absorbs pressure waves of thermal energy is provided. The present invention is also effective as a configuration based on Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-138461 which discloses a configuration corresponding to the discharge unit.
[0120]
Furthermore, as a full-line type recording head having a length corresponding to the width of the maximum recording material that can be recorded by the recording apparatus, the length of the recording head is a combination of a plurality of recording heads as disclosed in the above specification. However, the present invention can exhibit the above-described effects more effectively.
[0121]
In addition, by mounting on the apparatus main body, the ink can be integrated with the replaceable chip type recording head that can be electrically connected to the apparatus main body and supplied with ink from the apparatus main body, or the recording head itself. The present invention is also effective when a cartridge type recording head provided with a tank is used.
[0122]
In addition, it is preferable to add a recovery means for the recording head, a preliminary auxiliary means, etc. provided in the configuration of the ink jet recording apparatus of the present invention, since the effects of the present invention can be further stabilized. Specifically, the capping means, the cleaning means, the pressurizing or suction means for the recording head, the preheating means by the electrothermal converter or another heating element or a combination thereof, and the recording Performing a preliminary discharge mode for performing another discharge is also effective for performing stable recording.
[0123]
Further, the recording mode of the recording apparatus is not limited to the recording mode of only the mainstream color such as black, but the recording head may be configured integrally or may be a combination of a plurality of colors. The present invention is extremely effective for an apparatus having at least one of full colors.
[0124]
In the embodiments of the present invention described above, the ink is described as a liquid. However, the ink is solidified at room temperature or lower and softens at room temperature, or is a liquid, or the above-described ink jet system. In general, the temperature of the ink itself is adjusted within a range of 30 ° C. or higher and 70 ° C. or lower to control the temperature so that the viscosity of the ink is within the stable discharge range. Any liquid material may be used.
[0125]
In addition, positive temperature rise by thermal energy is prevented by using it as energy for changing the state of the ink from the solid state to the liquid state, or ink that is solidified in the standing state is used to prevent ink evaporation. However, in any case, the ink is liquefied by the application of the thermal energy according to the recording signal, and the ink is discharged as a liquid ink, or the ink already starts to solidify when reaching the recording material. The use of ink having the property of being liquefied for the first time by energy is also applicable to the present invention. In such a case, the ink is held as a liquid or solid in a porous sheet recess or through-hole as described in JP-A-54-56847 or JP-A-60-71260, It is good also as a form which opposes with respect to an electrothermal converter. In the present invention, the most effective one for each of the above-described inks is to execute the above-described film boiling method.
[0126]
In addition, as an embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention, the image output terminal of an information processing device such as a word processor or a computer is provided integrally or separately, a copying apparatus combined with a reader, and a transmission / reception function It may be in the form of a facsimile machine having
[0127]
Next, an outline of a liquid discharge apparatus equipped with the above-described liquid discharge head will be described.
FIG. 25 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus 600 which is an example of a liquid ejecting apparatus that can be applied with the liquid ejecting head having the above-described configuration.
[0128]
In FIG. 25, an ink jet head cartridge 601 is one in which the above-described liquid discharge head and an ink tank that holds ink supplied to the liquid discharge head are integrated. The inkjet head cartridge 601 is mounted on a carriage 607 that engages with a spiral groove 606 of a lead screw 605 that rotates via driving force transmission gears 603 and 604 in conjunction with forward and reverse rotation of a driving motor 602. Then, it is reciprocated in the directions of arrows a and b along the guide 608 together with the carriage 607 by the power of the drive motor 602. The recording material P ′ is conveyed on the platen roller 609 by a recording material conveyance unit (not shown), and is pressed against the platen roller 609 by the paper pressing plate 610 in the moving direction of the carriage 607.
[0129]
Photocouplers 611 and 612 are disposed near one end of the lead screw 605. These are home position detection means for confirming the presence of the lever 607a of the carriage 607 in this region and switching the rotation direction of the drive motor 602.
[0130]
The support member 613 supports the cap member 614 that covers the front surface (discharge port surface) where the above-described inkjet head cartridge 601 has the discharge port. The ink suction means 615 sucks ink that has been discharged from the inkjet head cartridge 601 and accumulated in the cap member 614. The ink suction means 615 recovers the suction of the ink jet head cartridge 601 through the opening in the cap (not shown). A cleaning blade 617 for wiping the discharge port surface of the inkjet head cartridge 601 is provided so as to be movable in the front-rear direction (a direction perpendicular to the moving direction of the carriage 607) by a moving member 618. The cleaning blade 617 and the moving member 618 are supported by the main body support 619. The cleaning blade 617 is not limited to this form, and may be another known cleaning blade.
[0131]
In the suction recovery operation of the liquid ejection head, the lever 620 for starting suction moves with the movement of the cam 621 engaged with the carriage 607, and the driving force from the driving motor 602 is a known transmission such as clutch switching. The movement is controlled by means. An ink jet recording control unit that gives a signal to a heating element provided in the liquid discharge head of the ink jet head cartridge 601 and controls driving of each mechanism described above is provided on the apparatus main body side. Not shown.
[0132]
In the inkjet recording apparatus 600 having the above-described configuration, the inkjet head cartridge 601 reciprocates over the entire width of the recording material P ′ with respect to the recording material P ′ conveyed on the platen roller 609 by a recording material conveyance means (not shown). While recording.
[0133]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. In the following description, parts and% are based on weight unless otherwise specified.
(Preparation of carbon black dispersion C-1)
First, a carbon black dispersion C-1 was prepared as follows as a carbon black dispersion used to produce a black ink.
Surface area is 230m²After adding 10 g of carbon black having a DBP oil absorption of 70 ml / 100 g and 3.06 g of 3-amino-N-ethylpyridinium bromide in 72 g of water, 1.62 g of nitric acid was added dropwise thereto. Stir at 70 ° C. A few minutes later, a solution prepared by dissolving 1.07 g of sodium nitrite in 5 g of water was added, and the mixture was further stirred for 1 hour. Next, the obtained slurry was filtered with a filter paper (trade name: Toyo Filter Paper No. 2; manufactured by Advantis), and the pigment particles were sufficiently washed with water and dried in an oven at 110 ° C. A pigment dispersion C-1 having a pigment concentration of 10% by weight was prepared by adding water to the obtained pigment.
[0134]
By the above method, a cationic group represented by the following chemical formula was introduced on the surface of carbon black.

[0135]
(Preparation of colorant-containing resin dispersion MC-1)
A resin dispersion MC-1 containing a colorant for use in the black ink of the present invention was prepared by the following procedure.
First, the following materials were mixed and dissolved.
・ C. I. 310 parts by weight of solvent black
・ Styrene-N, N-dimethylamino-
Propyl methacrylate copolymer
(Molecular weight 40,000) 40 parts by weight
・ Methyl ethyl ketone 50 parts by weight
Next, the mixture is subjected to phase inversion emulsification using acetic acid as a neutralizing agent to remove methyl ethyl ketone, and finally has a microencapsulated colored resin having a solid content concentration of 20% by weight and an average particle size of 0.08 μm. An aqueous dispersion MC-1 was obtained.
[0136]
(Preparation of black inks A and B)
After mixing each dispersion of the carbon black dispersion C-1 and the colorant-encapsulating resin dispersion MC-1 prepared as described above so that each solid content has a ratio shown in Table 1, glycerin is further added. Each solvent is mixed so that it becomes 16% by weight and 4.0% by weight of isopropyl alcohol, and finally the total solid content in the resin ink containing carbon black and the colorant is 8% by weight. Black inks A and B were prepared. C. shown in Table 1 B. The value of / MC indicates the final solid content concentration of the obtained ink. That is, in the black ink A, the solid content of the resin containing the carbon black and the colorant is adjusted to 1.5% by weight and 6.5% by weight, respectively.
[0137]

[0138]
<Example 1>
Using the black ink A obtained above, an ink set of Example 1 was prepared in combination with each color ink having the following composition.
(1) Black ink (cationic)
・ Black ink A above
[0139]
(2) Yellow ink (anionic)
・ C. I. Acid Yellow 23 3 parts
・ Glycerin 5 parts
・ Hexylene glycol 5 parts
・ Urea 7 parts
・ Sodium benzoate 1.5 parts
・ Water 78.5 parts
[0140]
(3) Magenta ink (anionic)
・ C. I. Acid Red 52 4 parts
・ 7 parts of 2-pyrrolidone
・ Triethylene glycol monomethyl
7 parts of ether
・ Urea 7 parts
・ Acetylenol EH (trade name: Kawaken Fa
In-Chemical) 1 part
・ 2 parts of sodium laurate
・ 72 parts of water
[0141]
(4) Cyan ink (anionic)
・ C. I. Direct Blue 199 3 parts
・ Dipropylene glycol 8 parts
・ 7 parts of 1,2,6-hexanetriol
・ Urea 6 parts
・ Ammonium benzoate 2 parts
・ 74 parts of water
[0142]
<Example 2>
Using the black ink A obtained above, an ink set of Example 2 was prepared in combination with each color ink having the following composition.
(1) Black ink (cationic)
・ Black ink A above
[0143]
(2) Yellow ink (anionic)
・ C. I. Acid Yellow 23 3 parts
・ Glycerin 5 parts
・ Hexylene glycol 5 parts
・ Urea 7 parts
・ 1.5 parts of sodium lauryl sulfate
・ Water 78.5 parts
[0144]
(3) Magenta ink (anionic)
・ C. I. Acid Red 52 4 parts
・ 7 parts of 2-pyrrolidone
・ Triethylene glycol monomethyl
7 parts of ether
・ Urea 7 parts
・ Acetylenol EH (Product name: Kawaken Fa
In-Chemical) 1 part
・ Sodium benzenesulfonate 2 parts
・ 72 parts of water
[0145]
(4) Cyan ink (anionic)
・ C. I. Direct Blue 199 3 parts
・ Dipropylene glycol 8 parts
・ 7 parts of 1,2,6-hexanetriol
・ Urea 6 parts
・ N-lauromethyl taurine sodium 2 parts
・ 74 parts of water
[0146]
<Example 3>
Using the black ink A obtained above, an ink set of Example 3 was prepared in combination with each color ink having the following composition.
(1) Black ink (cationic)
・ Black ink A above
[0147]
(2) Yellow ink (anionic)
・ C. I. Acid Yellow 23 3 parts
・ Glycerin 5 parts
・ Diethylene glycol 5 parts
・ Urea 7 parts
・ Acetylenol EH (Product name: Kawaken Fa
In-Chemical) 1 part
・ Naphthalene-1,3,6-trisulfone
Trisodium acid 2 parts
・ 77 parts of water
[0148]
(3) Magenta ink (anionic)
・ C. I. Acid Red 52 4 parts
・ 7 parts of 2-pyrrolidone
・ Triethylene glycol monomethyl
7 parts of ether
・ Urea 7 parts
・ Acetylenol EH (Product name: Kawaken Fa
In-Chemical) 1 part
・ Naphthalene-1,3,6-trisulfone
Trisodium acid 2 parts
・ 72 parts of water
[0149]
(4) Cyan ink (anionic)
・ C. I. Direct Blue 199 3 parts
・ Propylene glycol 8 parts
・ 7 parts of 1,2,6-hexanetriol
・ Urea 6 parts
・ Acetylenol EH (Product name: Kawaken Fa
In-Chemical) 1 part
・ 1,5-Naphthalenedisulfonic acid
Disodium 2 parts
・ 73 parts of water
[0150]
<Comparative Example 1>
The ink set of Comparative Example 1 was prepared by using the black ink B having no colorant-containing resin obtained above and combining each color ink having the following composition and having no anionic substance.
(1) Black ink
・ Black ink B above
[0151]
(2) Yellow ink (anionic)
・ C. I. Acid Yellow 23 3 parts
・ Glycerin 5 parts
・ Diethylene glycol 5 parts
・ Urea 7 parts
・ Acetylenol EH (Product name: Kawaken Fa
In-Chemical) 1 part
・ Water 79 parts
[0152]
(3) Magenta ink (anionic)
・ C. I. Acid Red 52 4 parts
・ 7 parts of 2-pyrrolidone
・ Triethylene glycol monomethyl
7 parts of ether
・ Urea 7 parts
・ Acetylenol EH (Product name: Kawaken Fa
In-Chemical) 1 part
・ 74 parts of water
[0153]
(4) Cyan ink (anionic)
・ C. I. Direct Blue 199 3 parts
・ Propylene glycol 8 parts
・ 7 parts of 1,2,6-hexanetriol
・ Urea 6 parts
・ Acetylenol EH (Product name: Kawaken Fa
1 part made by In Chemical Co.)
・ 75 parts of water
[0154]
The black inks of the ink sets of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 obtained above were filled in a BC-60 cartridge (manufactured by Canon), and each color ink was filled in a BC-62 cartridge (manufactured by Canon). Was made.
Next, the ink jet cartridge produced as described above is mounted on BJF-800 (manufactured by Canon Inc.), which is an ink jet recording apparatus that ejects ink by applying thermal energy corresponding to a recording signal to the ink. A printing test was conducted and the following evaluations were made. The BJF-800 used in the evaluation of this example applied black ink to a recording material during the same scan as each color ink, and further applied black ink to the recording material immediately before the color ink. It has been modified so that it can be performed. As a printing method, based on the above modification, color ink is applied adjacent to a region to which the black ink is applied immediately after application of the black ink. The results thus obtained are shown in Table 1.
[0155]
(1) Bleeding between black ink and color ink
In the printing test, two types of plain papers, Canon copy paper: PB PAPER and Xerox: 4024 PAPER, were used.
(Evaluation method and evaluation criteria)
A solid portion was printed with black ink in each ink set on the two sheets, and immediately after that, a solid portion was printed with yellow, magenta, or cyan ink so as to be adjacent thereto. The evaluation criteria are as follows, and the evaluation results are shown in Table 2.
A: No bleed is visually observed at all the boundaries.
B: Although slight bleed is visually observed, there is no practical problem.
C: Although some bleed is visually observed, it is within an allowable range.
D: A clear bleed is visually observed.
[0156]

[0157]
(2) Scratch resistance
The same solid portion as in the above bleeding test was printed with black ink on two types of plain paper, Canon copy paper: PB PAPER, Xerox: 4024 PAPER, and after 4 hours had passed since image printing, When the sylbon paper was placed on it, and the sillbon paper was pulled after placing a weight of 5 cm on one side and a weight of 1 kg, it occurred on the non-printing part (white background part) of the recording paper (recording material) and the sylbon paper It was visually observed whether or not stains were caused by rubbing the printed part. The evaluation criteria are as follows, and the evaluation results are shown in Table 3.
A: No stain on the white background and the Sylbon paper.
B: Only the Sylbon paper is dirty.
C: Dirt is present on both the white background and the Sylbon paper.
[0158]

[0159]
(3) Line marker resistance
Using a yellow fluorescent pen spot lighter yellow manufactured by Pilot Corporation, the character portion was marked once with normal writing pressure one hour after printing the character with black ink. The evaluation criteria are as follows, and the evaluation results are shown in Table 4.
A: No blur or white background stain is observed on the printed matter, and the pen tip is not dirty.
B: The printed material has no white background stain, but the pen tip is slightly dirty.
C: Stain on the white background is recognized on the printed matter.
[0160]

[0161]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when black ink and color ink are printed on a so-called plain paper in the same scan, bleeding or white smearing occurs at the boundary between the black ink and color ink. There are provided an ink set for color ink jet recording that can provide a high-quality image with a high print density, an ink jet recording method using the same, and recording equipment. Furthermore, according to the present invention, a high-quality image excellent in scratch resistance and marker resistance can be obtained even though the pigment ink is used as the black ink.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an ink jet recording apparatus head.
FIG. 2 is a vertical and horizontal view of an inkjet recording apparatus head.
FIG. 3 is an external perspective view of a head in which the head shown in FIG.
FIG. 4 is a perspective view illustrating an example of an ink jet recording apparatus.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of an ink cartridge.
FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of a recording unit.
FIG. 7 is a perspective view showing an inkjet recording apparatus.
8 is a perspective view showing the recording head unit of FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a heating element of a recording head.
FIG. 10 is a schematic perspective view illustrating a main part of an example of an ink jet printer on which a liquid discharge head can be mounted.
FIG. 11 is a schematic perspective view illustrating an example of an ink jet cartridge including a liquid discharge head.
12 is a schematic perspective view schematically showing a main part of an example of a liquid discharge head used in the ink jet cartridge shown in FIG. 11. FIG.
13 is a conceptual diagram in which a part of an example of the liquid discharge head shown in FIG. 11 is extracted.
14 is an enlarged view of a portion of the discharge port shown in FIG.
15 is a schematic diagram illustrating an ink adhesion state at a discharge port portion illustrated in FIG. 14;
16 is a schematic diagram of a main part in FIG. 13;
17 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharge operation of the liquid discharge head over time corresponding to the XX perspective cross-sectional shape in FIG. 16 together with FIGS. 18 to 24. FIG.
18 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharge operation of the liquid discharge head over time corresponding to FIGS. 17 and 19 to 24 corresponding to the XX perspective cross-sectional shape in FIG.
FIG. 19 is a schematic cross-sectional view corresponding to the XX perspective cross-sectional shape in FIG. 16 for explaining the liquid discharge operation of the liquid discharge head over time together with FIG. 17, FIG. 18 and FIG.
20 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharge operation of the liquid discharge head over time in conjunction with FIGS. 17 to 19 and FIGS. 21 to 24, corresponding to the XX perspective cross-sectional shape in FIG.
FIG. 21 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharge operation of the liquid discharge head over time corresponding to FIGS. 17 to 20 and FIGS. 22 to 24 corresponding to the XX perspective cross-sectional shape in FIG.
22 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharge operation of the liquid discharge head over time in conjunction with FIGS. 17 to 21, 23, and 24 corresponding to the XX perspective cross-sectional shape in FIG.
23 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharge operation of the liquid discharge head over time in conjunction with FIGS. 17 to 22 and 24 corresponding to the XX perspective cross-sectional shape in FIG.
24 is a schematic cross-sectional view for explaining the liquid discharge operation of the liquid discharge head over time corresponding to the XX perspective cross-sectional shape in FIG. 16 together with FIGS. 17 to 23. FIG.
FIG. 25 is a schematic perspective view of an ink jet recording apparatus 600, which is an example of a liquid discharge apparatus that can be applied with the liquid discharge head of the present invention.
[Explanation of symbols]
13: Head
14: Ink groove
15: Heat generating head
16: Protective film
17: Aluminum electrode
18: Heating resistor tank
19: Thermal storage layer
20: Substrate
21: Ink
22: Discharge orifice (fine hole
23: Meniscus
24: Ink droplet
25: Recording material
26: Multi groove
27: Glass plate
28: Heat generating head
31: Heating element
32: Liquid chamber
33: Substrate
34: Bulkhead
35: Ink droplet
36: Protective film
37: Discharge port
38: Ink liquid path
40: Ink bag
42: stopper
44: Ink absorber
45: Ink cartridge
51: Paper feed unit
52: Paper feed roller
53: Paper discharge roller
61: Blade
62: Cap
63: Ink absorber
64: Discharge recovery part
65: Recording head
66: Carriage
67: Guide shaft
68: Motor
69: Belt
70: Recording unit
71: Head part
72: Air communication port
100: Inkjet recording head
101: Bubble
102: Recording head
103: Recording head unit
104: Guide shaft
105: Guide shaft
106: Recording material
107: Switch part and display element part
108: Platen
109: Feed roller
110: Recovery unit
111: Carriage
20Bk, 20C, 20M, 20Y: ink tank
600: Inkjet recording apparatus
601: Inkjet head cartridge
602: Drive motor
603, 604: Driving force transmission gear
605: Lead screw
606: Spiral groove
607: Carriage
607a: Lever
608: Guide
609: Platen roller
610: Paper holding plate
611, 612: Photocouplers
613: Support member
614: Cap member
615: Ink suction means
616: Opening in the cap
617: Cleaning blade
618: Moving member
619: Main body support
620: (Suction start) lever
621: Cam
832: Discharge port
832a: Starting part
832b: Prone
931: electrothermal conversion element (heater, ink discharge energy generating element)
933: Ink supply port (opening)
934: Substrate
935: Orifice plate (discharge port plate)
935a: discharge port surface
936: Ink channel wall
936a: partition wall
940: Discharge port
1337: Foaming chamber
1338: Liquid flow path
1141: Groove
1141a: top
1004: Meniscus
1001: Liquid tank
1006: Movement drive unit
1008: Casing
1010: Recording unit
1010a: Carriage member
1012: Cartridge
1012Y, M, C, B: Inkjet cartridge
1014: Guide shaft
1016: Belt
1018: Motor
1020: Drive unit
1022a, 1022b: Roller unit
1024a, 1024b: Roller unit
1026: Recovery unit
1026a, 1026b: pulley
1028: Paper
1030: Conveying device
2701: Carbon black
2703: Water molecule
2705: Counter ion
2707: Potassium ion
2709: Sodium ion
C: Wet ink
F_M: Meniscus backward direction
F_C: Direction opposite to meniscus retreat direction
G: Center of gravity
I: Ink
I_a: Main droplet (liquid, ink)
I_b, I_c: Liquid (ink)
I_d: Ink adhering to the groove (ink in the groove)
I_e: Ink remaining in the liquid flow path
L: Line from the liquid chamber (ink supply port) to the discharge port
N₁: Width of foaming chamber
N₂: Length of foaming chamber
O: Center of discharge port
P ′: Recording material
P: Paper transport direction
R: Belt rotation direction
S: direction substantially orthogonal to the paper transport direction
T₁: Discharge port dimension
w: Width of bulkhead

Claims (16)

An ink set for recording a color image on a recording material using at least two inks including black ink and color ink, wherein the black ink is a pigment having a cationic group or a pigment and a cation a pigment dispersant having a sex groups, and a colorant having the structure are confined within a microcapsule made of the resin, the color ink, further comprising a other anionic materials with anionic dyes Characteristic ink set.   The ink set according to claim 1, wherein the pigment is carbon black.   2. The ink set for ink jet recording according to claim 1, wherein the pigment is self-dispersing carbon black in which at least one cationic hydrophilic group is bonded to the surface directly or through another atomic group. Before Symbol wearing color agent, ink set according to claim 1 which is an oil-soluble dye or pigment. Before Bark fat, ink set according to claim 1 is a resin having a cationic hydrophilic group on the surface. The colorant is an ink set according to any one of claims 1-5 having the pigment and the same color. The anionic material is an ink set according to any one of claim 1 to 6 containing a carboxyl group or a sulfone group. The anionic material is an ink set according to any one of claims 1 to 6 sulfonic groups to the aromatic ring is a substance that has been substituted. The anionic material is an ink set according to any one of claim 1 to 6 having a plurality of sulfone groups. The anionic dye The ink set according to any one of claims 1 to 9, which is a dye containing a sulfonic group. The ink set according to any one of claims 1 to 10 , wherein the ink set is used for inkjet recording. An ink jet recording method comprising: ejecting black ink from an orifice according to a recording signal and attaching the ink to a recording material; and ejecting color ink from the orifice according to a recording signal and attaching the ink to the recording material. an ink jet recording method characterized by as the black ink and the color ink, using a black ink and a color ink constituting the ink set according to claim 1 1. A first ink containing portion containing black ink, a second ink containing portion containing color ink, and the black ink and second ink contained in the first ink containing portion in the recording unit which comprises a head for ejecting each color ink stored in the housing portion, the black ink and the color ink, the black ink constituting the ink set according to claim 1 1 and A recording unit which is a color ink. An ink cartridge comprising a first ink containing portion containing black ink and a second ink containing portion containing color ink, wherein the black ink and the color ink are claimed in claim ink cartridge which is a black ink and a color ink constituting the ink set according to any one of 1 to 1 1. In an ink jet recording apparatus having a first ink containing portion containing black ink, a second ink containing portion containing color ink, and a head for ejecting the black ink and the color ink, respectively. the black ink and the color ink-jet recording apparatus which is a black ink and a color ink constituting the ink set according to claim 1 1. Adjacent to a method of alleviating bleeding in a boundary region between a color image formed by the black image and the ink-jet method, which is formed by the inkjet method, the black ink constituting the ink set according to claim 1 1 a black image is formed and bleeding method relaxation, characterized by forming the color image in the color ink constituting the ink set according to claim 1 1.

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