JP2000301723A - インクジェット記録ヘッドのヒータへのコゲ付着低減方法、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置、記録ユニット及び記録ヘッドの長寿命化方法 - Google Patents
インクジェット記録ヘッドのヒータへのコゲ付着低減方法、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置、記録ユニット及び記録ヘッドの長寿命化方法Info
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- JP2000301723A JP2000301723A JP2000041069A JP2000041069A JP2000301723A JP 2000301723 A JP2000301723 A JP 2000301723A JP 2000041069 A JP2000041069 A JP 2000041069A JP 2000041069 A JP2000041069 A JP 2000041069A JP 2000301723 A JP2000301723 A JP 2000301723A
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Abstract
して記録ヘッドからインクを吐出させる為のヒータ表面
へのコゲの付着をより一層低減させることを目的とす
る。 【解決手段】 インクに熱エネルギーを印加してオリフ
ィスから該インクを吐出させる為のヒータを備えた記録
ヘッドを有するインクジェットプリンタの、該ヒータ表
面へのコゲの付着低減方法であって、該ヒータが金属及
び/又は金属酸化物を含む最表面保護層を備え、且つ該
インクが、(a)色材、(b)液媒体、及び(c)アル
ドン酸、γ―アルドノラクトン、δ―アルドノラクト
ン、アルドン酸塩の群から選択される少なくとも一つを
含むインクであることを特徴とする。
Description
ギーを印加する為のヒーター表面へのコゲの付着を低減
する方法、インクジェット記録方法、インクジェット記
録装置、記録ユニット、及びインクジェット記録ヘッド
の長寿命化方法に関する。
刷には様々な方式が案出されているが、その中でも例え
ば特開昭54−51837号公報などに記載されている
インクを熱エネルギーの作用によりインク滴として吐出
させるインクジェット方式(所謂バブルジェット方式)
は高密度マルチノズルが非常に簡単であるため、高画質
の画像が高速で且つ非常に安いコストで得られ、しかも
特別なコート層などを有しない普通紙にも印刷できると
いう特徴を有している。この方式は記録ヘッドのヒータ
ーが急速に加熱されることによりヒーター上の液体が気
泡を発生し、急激な体積の増大を起こす。この急激な体
積の増大に基づく作用力によって記録ヘッド部先端のノ
ズルより液滴が吐出、飛翔して被記録材に付着して印刷
が行われるものである。
インクを吐出させる為に記録ヘッドのヒーターが繰返し
加熱される結果、ヒーター面にインクの分解物(所謂コ
ゲ)が堆積することがある。コゲが堆積するとヒーター
からインクに熱エネルギーが有効に伝わらず、吐出する
液滴量や吐出する液滴の速度が初期と比べて減少し、そ
れが画像品質に影響を及ぼしてしまうといった問題が生
じることがある。この場合高い品質の印刷を続けて得よ
うとすると記録ヘッドを交換する必要があり、このよう
な状況はユーザにとってトータルでの印刷コストの上昇
につながってしまう。従って、このような状況をもたら
す可能性のあるヒータ上へのコゲの付着をより一層減少
させ、記録ヘッドのより一層の長寿命化を図ることはバ
ブルジェット方式においては常により一層の改善を目指
すべき重要な技術課題の一つとなっている。
はオキソ陰イオンを含むインクが提案されている。オキ
ソ陰イオンとしてリン酸塩、ポリリン酸塩、リン酸エス
テル、ヒ酸塩、モリブデン酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、シ
ュウ酸塩が挙げられている。
ヘッド内のインクに対して熱エネルギーを印可して、該
インクを記録ヘッドから吐出させる為のヒータ表面への
コゲの付着をより一層低減する方法を提供することを目
的とする。また本発明は、より一層の高品質な印刷を可
能とし、また記録ヘッドのより一層の長寿命化を達成す
ることのできるインクジェット記録装置を提供すること
を他の目的とする。また本発明は、より長期間に亘り高
品質な印刷を行なうことのできる記録ユニットを提供す
ることを他の目的とする。更に本発明は、優れた品質の
印刷のより一層の低コスト化を達成する記録ヘッドの長
寿命化方法を提供することを他の目的とする。
とのできるインクジェットプリンタのヒータへのコゲの
付着低減方法の一実施態様は、インクに熱エネルギーを
印加してオリフィスから該インクを吐出させる為のイン
クジェットプリンタの、金属及び/又は金属酸化物を含
む最表面保護層を備えたヒータの該最表面保護層の上へ
のコゲの付着を低減する方法であって、該インクが、
(a)色材、(b)液媒体、及び(c)アルドン酸、γ
―アルドノラクトン、δ―アルドノラクトン、アルドン
酸塩の群から選択される少なくとも一つを含むことを特
徴とする。
護層へのコゲの付着を極めて有効に低減させることが可
能である。このインクを用いることでこのような効果が
得られる理由は明らかでないが、インク中のアルドン
酸、γ―アルドノラクトン、δ―アルドノラクトン、ア
ルドン酸塩の群から選択される少なくとも一つが該ヒー
タの最表面保護層を構成する金属及び/または金属酸化
物と相互作用し、コゲの付着を防止、あるいはコゲの分
解、コゲのヒータ表面からの剥離を促進するものと考え
られる。
属をタンタル、または金属酸化物をタンタルの酸化物と
した場合、その効果はより顕著なものとなる。更に該ヒ
ータに対して投入するエネルギー量をEop、インクを吐
出させる為に最低限必要な該ヒータへの投入エネルギー
量をEthとしたときにEopが下記の関係を満たす様に該
ヒータへのエネルギー投入量を設定することで本発明の
コゲ防止効果はより一層優れたものとなる。
ンクジェット記録方法の一実施態様は、インクを熱エネ
ルギーの作用によりオリフィスから吐出させる工程を含
むインクジェット記録方法において、該インクが(a)
色材、(b)液媒体、及び(c)アルドン酸、γ―アル
ドノラクトン、δ―アルドノラクトン、アルドン酸塩の
群から選択される少なくとも一つを含むインクであるこ
とを特徴とする。
ンクジェット記録装置の一実施態様は、インクを収容し
ているインク収容部、該インク収納部から導かれたイン
ク流路内のインクに熱エネルギーを付与するヒータを有
するインクジェット記録用ヘッド、及び記録情報に応じ
て該ヒータにパルス状の電気信号を印加する手段を具備
しているインクジェット記録装置であって、該ヒータは
金属及び/又は金属酸化物を含む最表面保護層を具備
し、また該インクは(a)色材、(b)液媒体、及び
(c)アルドン酸、γ―アルドノラクトン、δ―アルド
ノラクトン、アルドン酸塩の群から選択される少なくと
も一つを含むことを特徴とする。
録ユニットの一実施態様は、インクを収容しているイン
ク収容部と、該インクを熱エネルギーの作用によりオリ
フィスから吐出させるためのインクジェット記録用ヘッ
ド部とを有する記録ユニットであって、該インクジェッ
ト記録用ヘッドは該インクに熱エネルギーを印加する為
の、金属及び/または金属酸化物の最表面保護層を備え
たヒータを具備し、且つ該インクが(a)色材、(b)
液媒体、及び(c)アルドン酸、γ―アルドノラクト
ン、δ―アルドノラクトン、アルドン酸塩の群から選択
される少なくとも一つを含むことを特徴とする。
ヘッドの長寿命化方法の一実施態様は、インクに熱エネ
ルギーを印加してオリフィスから吐出させる工程を含む
インクジェット記録方法に用いる、インクに熱エネルギ
ーを付与するヒータを具備している記録ヘッドの長寿命
化方法であって、該ヒータに金属及び金属酸化物の少な
くとも一方を含む最表面保護層を設けると共に、該イン
クとして(a)色材、(b)液媒体、及び(c)アルド
ン酸、γ―アルドノラクトン、δ―アルドノラクトン、
アルドン酸塩の群から選択される少なくとも一つを含む
インクを用いることを特徴とする。
て、本発明をより詳細に説明する。
―アルドノラクトン、アルドン酸塩)先ず、アルドン
酸、γ―アルドノラクトン、δ―アルドノラクトン、ア
ルドン酸塩について述べる。本発明者らは、インクを熱
エネルギーの作用によりインク滴として吐出させるイン
クジェット記録方法において、該インクジェット記録用
ヘッドのヒーター上に付着するコゲを低減する方法を鋭
意検討した結果、該インクにアルドン酸、γ―アルドノ
ラクトン、δ―アルドノラクトン、及びアルドン酸塩、
特に好ましくはグルコン酸、γ−グルコノラクトン、δ
−グルコノラクトン、及びグルコン酸塩から選択される
少なくとも一種を含ませることにより、非常に効果的に
コゲが低減することを知見して本発明に至った。
酸化してカルボキシル基としたものに相当するポリオキ
シカルボン酸であり、下記一般式で表される。
す。)
素原子を有するので、光学異性体が多く存在する。炭素
数5個以上(前記一般式のn=3以上)のアルドン酸は
単独で水溶液中に存在することはまれで、通常アルドン
酸の一部はγ位あるいはδ位の水酸基との間にラクトン
を形成し、それぞれγ―アルドノラクトン及びδ―アル
ドノラクトンになり、アルドン酸、γ―アルドノラクト
ン及びδ―アルドノラクトン3者の平衡混合物として存
在すると言われる。又、炭素数4個(前記一般式のn=
2)のアルドン酸も単独で水溶液中に存在することはま
れで、通常アルドン酸の一部はγ位の水酸基との間にラ
クトンを形成し、それぞれγ―アルドノラクトンにな
り、アルドン酸及びγ―アルドノラクトン2者の平衡混
合物として存在すると言われる。
個(前記一般式のn=2)のものはテトロン酸;炭素数
5個(前記一般式のn=3)のものはペントン酸;炭素
数6個(前記一般式のn=4)のものはヘキソン酸と総
称されている。アルドン酸の具体例として例えば、炭素
数2個(前記一般式のn=0)のグリコール酸(別名:
ヒドロキシ酢酸);炭素数3個(前記一般式のn=1)
のグリセリン酸;炭素数4個(前記一般式のn=2)の
エリトロン酸、トレオン酸;炭素数5個(前記一般式の
n=3)のリボン酸、アラボン酸、キシロン酸、リキソ
ン酸;炭素数6個(前記一般式のn=4)のグルコン
酸、アロン酸、アルトロン酸、マンノン酸、グロン酸、
イドン酸、ガラクトン酸、タロン酸;炭素数7個(前記
一般式のn=4)のグルコヘプトン酸等が挙げられ、そ
れぞれにD体、L体及びDL体が存在するものもある。
ルコン酸について述べる。グルコン酸は単独で水溶液中
に存在することはまれで、通常グルコン酸の一部はγ位
あるいはδ位の水酸基との間にそれぞれラクトンを形成
し、それぞれγ−グルコノラクトンやδ−グルコノラク
トンになり、グルコン酸、γ−グルコノラクトン及びδ
−グルコノラクトン3者の平衡混合物として存在すると
言われている。グルコン酸はD体、L体、DL体が存在
しており、どれを使用してもよいが、一般的にD体のD
−グルコン酸が容易に入手出来る。又、グルコン酸の光
学異性体として、アロン酸、アルトロン酸、マンノン
酸、グロン酸、イドン酸、ガラクトン酸、タロン酸等が
存在し、グルコン酸と似た性質を示すので、これらを使
用してもよい。
チウム、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸カリウム、
グルコン酸マグネシウム、グルコン酸カルシウム、、グ
ルコン酸バリウム、グルコン酸鉄(II)、グルコン酸
銅(II)等が挙げられるが、好ましくは、グルコン酸
リチウム、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸カリウム
を使用することが好ましい。又、これら化合物は単独で
使用することはもちろん、2種類以上併用して使用する
ことも出来る。
グルコノラクトン、グルコン酸塩から少なくとも一種選
択される化合物の総含有量はインク全量に対して0.0
05〜20重量%であり、好ましくは、グルコン酸、γ
−グルコノラクトン、δ−グルコノラクトン、グルコン
酸リチウム、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸カリウ
ムから少なくとも一種選択される化合物の総含有量がイ
ンク全量に対して0.05〜12重量%である。0.0
05重量%より少ないとコゲの低減効果が発現せず、2
0重量%より多くしても、もはやそれ以上の効果は期待
できない為、コスト等で不利になる。
説明する。色材としては、染料又は顔料を用いるのが好
ましい。
料、塩基性染料、分散染料などあらゆる染料を用ーいる
ことが出来る。具体的には、例えば、C.I.ダイレク
トブラック−4,−9,−11,−17,−19,−2
2,−32,−80,−151,−154,−168,
−171,−194、−195、C.I.ダイレクトブ
ルー−1,−2,−6,−8,−22,−34,−7
0,−71,−76,−78,−86,−142,−1
99,−200,−201,−202,−203,−2
07,−218,−236,−287、C.I.ダイレ
クトレッド−1,−2,−4,−8,−9,−11,−
13,−15,−20,−28,−31,−33,−3
7,−39,−51,−59,−62,−63,−7
3,−75,−80,−81,−83,−87,−9
0,−94,−95,−99,−101,−110,−
189,−225,−227,C.I.ダイレクトイエ
ロー−1,−2,−4,−8,−11,−12,−2
6,−27,−28,−33,−34,−41,−4
4,−48,−86,−87,−88,−132,−1
35,−142,−144、C.I.フードブラック−
1,−2、C.I.アシッドブラック−1,−2,−
7,−16,−24,−26,−28,−31,−4
8,−52,−63,−107,−112,−118,
−119,−121,−172,−194,−208、
C.I.アシッドブルー−1,−7,−9,−15,−
22,−23,−27,−29,−40,−43,−5
5,−59,−62,−78,−80,−81,−9
0,−102,−104,−111,−185,−25
4、C.I.アシッドレッド−1,−4,−8,−1
3,−14,−15,−18,−21,−26,−3
5,−37,−52,−249,−257、−289,
C.I.アシッドイエロー−1,−3,−4,−7,−
11,−12,−13,−14,−19,−23,−2
5,−34,−38,−41,−42,−44,−5
3,−55,−61,−71,−76,−79、C.
I.リアクティブブルー−1、−2、−3、−4、−
5、−7、−8、−9、−13、−14、−15、−1
7、−18、−19、−20、−21、−25、−2
6、−27、−28、−29、−31、−32、−3
3、−34、−37、−38、−39、−40、−4
1、−43、−44、−46、C.I.リアクティブレ
ッド−1、−2、−3、−4、−5、−6、−7、−
8、−11、−12、−13、−15、−16、−1
7、19、−20、−21、−22、−23、−24、
−28、−29、−31、−32、−33、−34、−
35、−36、−37、−38、−39、−40、−4
1、−42、−43、−45、−46、−49、−5
0、−58、−59、−63、−64、−180、C.
I.リアクティブイエロー−1、−2、−3、−4、−
6、−7、−11、−12、−13、−14、−15、
−16、−17、−18、−22、−23、−24、−
25、−26、−27、−37、−42、C.I.リア
クティブブラック−1、−3、−4、−5、−6、−
8、−9、−10、−12、−13、−14、−18、
プロジェットファストシアン2(Zeneca社)、プ
ロジェットファストマゼンタ2(Zeneca社)、プ
ロジェットファストイエロー2(Zeneca社)、プ
ロジェットファストブラック2(Zeneca社)等が
挙げられるが、これらに限定されるものではない。
などあらゆる顔料を用いることが出来る。
グメントイエロー1、−2、−3、−12、−13、−
14、−16、−17、−73、−74、−75、−8
3、−93、−95、−97,−98,−114,−1
28,−129,−151,−154、−195、C.
I.ピグメントレッド−5、−7、−12、−48(C
a)、−48(Mn)、−57(Ca)、57:1、5
7(Sr)、112、122、123、168、18
4、202.C.I.ピグメントブルー−1、−2、−
3、−15:3、−15:34、−16、−22、−6
0、C.I.ヴァットブルー−4、−6等が挙げられ
る。
顔料をインク中で安定に分散させるために分散剤を使用
することが好ましい。分散剤としては高分子分散剤や界
面活性剤系分散剤等が挙げられる。高分子分散剤の具体
例としては、ポリアクリル酸塩、スチレンーアクリル酸
共重合物塩、スチレンーメタクリル酸共重合物塩、スチ
レンーアクリル酸―アクリル酸エステル共重合物塩、ス
チレンーマレイン酸共重合物塩、アクリル酸エステルー
マレイン酸共重合物塩、スチレンーメタクリルスルホン
酸共重合物塩、ビニルナフタレンーマレイン酸共重合物
塩、β―ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポ
リビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリビ
ニルアルコール等が挙げられる。重量平均分子量は10
00〜30000で、酸価は100〜430の範囲が好
ましい。界面活性剤系分散剤としてはラウリルベンゼン
スルホン酸塩、ラウリルスルホン酸塩、ラウリルベンゼ
ンカルボン酸塩、ラウリルナフタレンスルホン酸塩、脂
肪族アミン塩、ポリエチレンオキサイド縮合物等が挙げ
られる。これらの分散剤の使用量は顔料の重量:分散剤
の重量=10:5〜10:0.5の範囲が好ましい。
6704号公報や特開平8−3498号公報に記載され
ているようなカーボンブラックの表面に水溶性基を導入
することにより自己分散が可能になったカーボンブラッ
クを使用出来る。自己分散が可能なカーボンブラックを
使用する際は、分散剤を使用しなくても良い。
または2種以上を組合わせて用いても良い。また、これ
ら染料及び顔料の濃度は通常はインク全量に対して0.
1〜20重量%の範囲から適宜選択される。
体について説明する。液媒体としては水と水溶性有機溶
剤を併用することが好ましい。
有する一般の水ではなく、脱イオン水を使用することが
望ましい。又、水の含有量としては、インク全量に対し
て、好ましくは35〜96重量%の範囲である。
ましい適当な粘度に調整するためと、インクの乾燥速度
を遅らせたり、色材の溶解性を高め記録ヘッドのノズル
の目詰まりを防止するために使用する。具体的には、例
えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロ
ピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチル
アルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブ
チルアルコール、イソブチルアルコール、n−ペンタノ
ール等の炭素数1〜5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;ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、トリプロピレングリコール、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オキシエチレン又は
オキシプロピレン共重合体;エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、トリメチレングリコール、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;グリセリン;トリメチロールエタン、トリ
メチロールプロパン;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モノメ
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)エーテル等の低級アルキルエ
ーテル類;トリエチレングリコールジメチル(又はエチ
ル)エーテル、テトラエチレングリコールジメチル(又
はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級ジアルキ
ルエーテル類;モノエタノールアミン、ジエタノールア
ミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン
類;スルホラン、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピ
ロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等
が挙げられる。上記のごとき水溶性有機溶剤は、単独で
も或いは混合物としても使用することができる。
一定にしてインク中における染料の溶解性及び顔料の分
散性を安定化させる為に、インク中にpH調整剤を含有
させてもよい。pH調整剤として具体的には、例えば、
水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及
び水酸化アンモニウム等の水酸化物、硫酸、塩酸等の酸
類、及びこれら水酸化物と酸との塩、硫酸リチウム、硫
酸ナトリウム、硫酸カリウム及び硫酸アンモニウム等の
硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナト
リウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリ
ウムカリウム、炭酸アンモニウム及び炭酸水素アンモニ
ウム等の炭酸塩、リン酸リチウム、リン酸一ナトリウ
ム、リン酸二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸
一カリウム、リン酸二カリウム、リン酸三カリウム、リ
ン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、リン酸三
アンモニウム等のリン酸塩、酢酸リチウム、酢酸ナトリ
ウム、酢酸カリウム及び酢酸アンモニウム等の酢酸塩等
が挙げられる。
て使用してもよいが、これらのうちの2種類以上の塩を
併用するのが更に好ましい。又、これらの塩の総添加量
は、好ましくは0.1〜10重量%、更に好ましくは1
〜8重量%である。該添加量が0.1重量%より少ない
とインクのpHを一定に保つことが困難であり、インク
中に含まれている水性染料の溶解安定性に効果が少な
い。一方、10重量%より多いと、これらの塩の結晶が
析出してノズルの目詰まり等を引き起こす為、かえって
好ましくない。
他に必要に応じて、従来公知の一般的な各種添加剤、例
えば、粘度調整剤、防かび剤、防腐剤、酸化防止剤、消
泡剤、界面活性剤、尿素等のノズル乾燥防止剤を適宜併
用することが出来る。
として好適な範囲は、25℃付近でpHが好ましくは3
〜12、より好ましくは4〜10、表面張力が好ましく
は10〜60dyn/cm、より好ましくは15〜50
dyn/cm、粘度が好ましくは1〜30cps、より
好ましくは1〜10cpsの範囲である。
を行うのに好適な記録方法は、記録ヘッドの室内のイン
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で
あるが、この様な本発明のインクが好適に使用される記
録装置について図を用いて以下に説明する。
ット記録装置の主要部であるヘッド構成の一例を図1及
び図2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線での切断面図で
ある。ヘッド13はインクを通す流路(ノズル)14を
有するガラス、セラミック、シリコン、ポリサルホン又
はプラスチック板等と発熱素子基板15とを接着して得
られる。発熱素子基板15は、酸化シリコン、窒化シリ
コン、炭化シリコン等で形成される保護層16−1、金
属または金属酸化物、好ましくはタンタル又はタンタル
の酸化物等で形成される最表面保護層16−2、アルミ
ニウム、金、アルミニウム−銅合金等で形成される電極
17−1及び17−2、ハフニウムボライド、窒化タン
タル、タンタルアルミニウム等の高融点材料から形成さ
れる発熱抵抗体層18、酸化シリコン、酸化アルミニウ
ム等で形成される蓄熱層19、シリコン、アルミニウ
ム、窒化アルミニウム等の放熱性のよい材料で形成され
る基板20よりなっている。
2にパルス状の電気信号が印加されると、発熱素子基板
15のnで示される領域(ヒーター)が急速に発熱し、
この表面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がヘッドの
ノズル14を通して吐出し、吐出オリフィス22よりイ
ンク小滴24となり、被記録材25に向かって飛翔す
る。図3には、図1に示したヘッドを多数並べたマルチ
ヘッドの一例の外観図を示す。このマルチヘッドは、マ
ルチノズル26を有するガラス板27と、図1に説明し
たものと同じような発熱ヘッド28を接着して作られて
いる。
タへの印加エネルギーについて説明する。バブルジェッ
トヘッドがぎりぎり吐出可能な臨界エネルギーをEthと
し、実際に投入するエネルギーをEopとしたときに、こ
れらの比(Eop/Eth)をrと表わすこととする。すなわ
ち、バブルジェットヘッドに印加するパルスの幅をPと
し(複数のパルスを分割して与える時はその合計幅)、
印加する電圧をV、ヒーターの抵抗をRとする時、投入
エネルギーEは、 E=P×V2/R (1) と表わすことができる。この時、バブルジェットヘッド
がぎりぎり吐出できるエネルギーをEthとし、実際に駆
動を行う時の投入エネルギーをEopとすれば、r値は、 r=Eop/Eth (2) で与えられる。そしてバブルジェットヘッドの駆動条件
からr値を求める方法は、例えば以下の二つの方法で行
うことが可能である。
吐出する適当な電圧を見つけて駆動する。次に、徐々に
電圧を下げてゆき、吐出が止まる電圧を見つける。この
電圧の直前の吐出可能な最小電圧をVthとする。実際に
駆動で使用されている電圧をVopとすれば、r値は、 r=(Vop/Vth)2 で求められる。
する適当なパルス幅を見つけて駆動する。次に、徐々に
パルス幅を短くしてゆき、吐出が止まるパルス幅を見つ
ける。このパルス幅の直前の吐出可能な最小パルス幅を
Pthとする。実際に駆動で使用されているパルス幅をP
opとすれば、r値は、r=Pop/Pthで求められる。
熱させるためにヒーター部に実際にかかる電圧である。
ヘッドの外部から投入した電圧は、接点や配線抵抗等で
電圧降下することがあるが、ヘッドの外部からVthとV
opの測定を行う場合、これらの電圧変動分が両方の値に
含めて測定されるので、電圧変動分が大きくない限り、
これらの値を直接用いてr値を計算しても誤差は少な
く、これによる値を r値として用いても差し支えな
い。
る際には、複数のヒーターが駆動されるために1つのヒ
ーターに対する電圧がこの影響を受けて変動する可能性
があることに注意する必要がある。
r値においては、Vの2乗とPは反比例するように見え
るが、実際には、パルス波形が矩形にならない等の電気
的問題、パルス波形が異なるとヒーター周辺の熱拡散が
異なる等の熱的問題、電圧が異なるとヒーターからイン
クへの熱流束が異なり発泡状態が変化する等のバブルジ
ェット特有の問題等があって、Vの2乗とPは単純な関
係には無い。従って、上記の方法1及び2は、それぞれ
独立して扱われなければならず、一方の値から計算で他
方の値に変換することは誤差があることを注意しなけれ
ばならない。本願では、特に断らない限り上記の方法1
で求めた値をr値として用いることとする。
1.12〜1.96程度で駆動するのが一般的である。
しかしアルドン酸、γ―アルドノラクトン、δ―アルド
ノラクトン、アルドン酸塩から含まれる少なくとも1つ
を含むインクに熱エネルギーを印加して記録ヘッドから
吐出させる場合、r値を所定の範囲、具体的には1.1〜
1.5で駆動することがヒータへのコゲの付着を防止し、
ひいては記録ヘッドのより一層の長寿命化を図ることが
でき好ましいものである。この範囲でコゲの付着が特に
有効に防止でき、また記録ヘッドの長寿命化を図れる理
由は明らかでないが、ヒーターに過大にエネルギーが供
給されることによってヒーター表面温度が過大に高くな
ることがなく、アルドン酸、γ―アルドノラクトン、δ
―アルドノラクトン、アルドン酸塩による金属の侵食が
過度に起こることが無いためであると考えられる。
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固定されており、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。
プであり、ブレード61に隣接するホームポジションに
配置され、記録ヘッド65の移動方向と垂直な方向に移
動して、インク吐出口面と当接し、キャッピングを行う
構成を備える。更に、63はブレード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。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によって吐出口面に水分、塵埃等
の除去が行われる。
吐出口を配した吐出口面に対向する被記録材にインクを
吐出して記録を行う記録ヘッド、66は記録ヘッド65
を搭載して記録ヘッド65の移動を行うためのキャリッ
ジである。キャリッジ66はガイド軸67と摺動可能に
系合し、キャリッジ66の一部はモーター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。
52は不図示のモーターにより駆動される紙送りローラ
ーである。これらの構成により記録ヘッドの65吐出口
面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行に
つれて排紙ローラー53を配した排紙部へ排紙される。
以上の構成において記録ヘッド65が記録終了してホー
ムポジションへ戻る際、吐出回復部64のキャップ62
は記録ヘッド65の移動経路から退避しているが、ブレ
ード61は移動経路中に突出している。その結果、記録
ヘッド65の吐出口がワイピングされる。
面に当接してキャッピングを行う場合、キャップ62は
記録ヘッドの移動経路中に突出するように移動する。記
録ヘッド65がホ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は上記した
ワイピングの時の位置と同一の位置にある。この結果、
この移動においても記録ヘッド65の吐出口面はワイピ
ングされる。上述の記録ヘッド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。
えば、チューブを介して供給されるインクを収容したイ
ンクカートリッジの一例を示す図である。ここでインク
カートリッジ45の一部を構成している部材40は供給
用インクを収納したインク収容部、例えば、インク袋で
あり、その先端にはゴム製の栓42が設けられている。
この栓42に針(不図示)を挿入することにより、イン
ク袋40中のインクをヘッドに供給可能にする。44は
廃インクを受容するインク吸収体である。インク収容部
としてはインクとの接液面がポリオレフィン、特にポリ
エチレンで形成されているものが好ましい。
置としては、上述のように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に示すようなそれ
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り、この中にはインクを
収容したインク収容部、例えば、インク吸収体が収納さ
れており、かかるインク吸収体中のインクが複数オリフ
ィスを有するヘッド部71からインク滴として吐出され
る構成になっている。インク吸収体の材料としてはポリ
ウレタンを用いることが本発明にとって好ましい。又、
インク吸収体を用いず、インク収容部が内部にバネ等を
仕込んだインク袋であるような構造でもよい。72はカ
ートリッジ内部を大気に連通させるための大気連通口で
ある。この記録ユニット70は図4に示す記録ヘッド6
5に換えて用いられるものであって、キャリッジ66に
対して着脱自在になっている。
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、下記実施例により限定されるものではない。尚、文
中「部」及び「%」とあるのは、特に断りのない限り重
量基準である。
後、ポアサイズ0.2μmのミクロフィルター(富士写
真フィルム(株)製)にて加圧濾過して実施例A及び実
施例Aのインクよりグルコン酸ナトリウムを抜いた比較
例Aのインクを調整した。
て、記録信号に応じた熱エネルギーをインクに付与する
ことによりインクを吐出させるオンデマンド型マルチ記
録ヘッド(BC−02(キヤノン(株)製):ヒーター
上の最表面保護層はタンタル及びタンタルの酸化物より
成る)を有するインクジェット記録装置を用いて、図7
に示す様に、パルス幅1.1μs(On)+3.0μs
(Off)+3.2μs(On)、駆動周波数6250
Hzで、Vth(吐出するぎりぎりの臨界電圧)を実測
し、r値=1.39に相当するVop(駆動電圧)で評
価をしたものを実施例1として下記の評価を行った。
尚、Vop(駆動電圧)は次の式より算出した。
1.10に相当するVop(駆動電圧)で同様の評価を
したものを実施例2、r値=1.48に相当するVop
(駆動電圧)で同様の評価をしたものを実施例3とし
た。
(駆動電圧)で同様の評価をしたものを参考例1、r値
=1.61に相当するVop(駆動電圧)で同様の評価
をしたものを参考例2、r値=1.69のVop(駆動
電圧)で同様の評価をしたものを参考例3とした。
1.39に相当するVop(駆動電圧)で同様の評価を
したものを比較例1とた。結果を第1表に示す。
を行い、1×106発おきに記録ヘッドから吐出される
液滴を容器に収集して、電子天秤で秤量した。容器の増
加量より 1×106発における平均の吐出液滴量を算出
した。尚、連続吐出は1×108発まで行い、下記の基
準で評価した。 A:9.9×107〜1×108発間の平均の吐出液滴量
が0〜1×106発後の平均の吐出液滴量と比べて90
%以上。 B:9.9×107〜1×108発間の平均の吐出液滴量
が0〜1×106発後の平均の吐出液滴量と比べて90
%未満〜70%。 C:9.9×107〜1×108発間の平均の吐出液滴量
が0〜1×106発後の平均の吐出液滴量と比べて70
%未満。 D:途中で吐出不能に陥った。
分解し、吐出耐久に使用したノズルのヒーター表面を光
学顕微鏡(倍率400倍)で目視して、コゲの付着量を
下記の基準で評価した。 A:コゲの付着が殆ど見られない。 B:コゲの付着が僅かに見られるが、実用上問題ない。 C:コゲの付着が多く見られる。 D:コゲの付着が非常に多く見られる。
後、ポアサイズ0.2μmのミクロフィルター(富士写
真フィルム(株)製)にて加圧濾過して実施例4〜24
及び比較例5〜18のインクを調整した。
℃に加温し、樹脂成分を完全に溶解させる。この溶液に
カーボンブラック「MA−100」(pH3.5;三菱
化学(株)製)15部、2ープロパノール5部を加え、
30分間プレミキシングを行った後、下記の条件で分散
処理を行った。
製) 粉砕メディア ジルコニウムビーズ1mm径 粉砕メディアの充填率50%(体積) 粉砕時間3時間
20分間)を行い、粗大粒子を除去して顔料分散液1と
した。
をビーカーにて混合し、25℃にて3時間撹拌したもの
を本発明に使用する実施例20のインクとした。 ・ 顔料分散液1 30部 ・ ジエチレングリコール 10部 ・ 2ープロパノール 2部 ・ グルコン酸ナトリウム 1部 ・ 水 57部
「MA77」(pH3;三菱化学(株)製)300gを
水1000mlによく混合した後、これに次亜塩素酸ソ
ーダ(有効塩素濃度12%)450gを滴下して、10
0〜105℃で10時間攪拌した。得られたスラリーを
東洋ろ紙No2(アドバンティス社製)でろ過し、顔料
粒子を十分に水洗した。この顔料ウェットケーキを水3
000mlに再分散し、電導度0.2μsまで逆浸透膜
で脱塩した。さらに、この顔料分散液(pH=8〜1
0)を顔料濃度10重量%に濃縮した。以上の方法によ
りカーボンブラックの表面に-COONa基を導入した。
をビーカーにて混合し、25℃にて3時間撹拌した。こ
の混合物をポアサイズ3.0μmのメンブランフィルタ
ー(住友電工(株)製)で加圧ろ過したものを本発明に
使用する実施例21のインクとした。 ・ 顔料分散液2 30部 ・ グリセリン 5部 ・ トリメチロールプロパン 5部 ・ アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH、川研ファインケミカル製) 0.2部 ・ グルコン酸ナトリウム 1.0部 ・ 水 58.8部
℃に加温し、、樹脂分を完全に溶解させた。
lloe 93を20部、イソプロピルアルコールを
1.0部加え、30分間プレミキシングを行った後、下
記の条件で分散処理を行なった。
20分間)を行い、粗大粒子を除去して分散液とした。
にて混合し、25℃にて3時間撹拌したものを本発明に
使用する実施例22のインクとした。 ・ 顔料分散液3 20部 ・ グリセリン 15部 ・ ジエチレングリコール 10部 ・ アセチレノールEH(川研ファインケミカル製) 0.3部 ・ グルコン酸ナトリウム 1部 ・ 水 53.7部
gment Yellow 93をC.I.Pigment Red 122に代えた以外
は顔料分散液3と同様にして顔料分散液4を調整した。
22のインクと同様にして実施例23のインクを調製し
た。
gment Yellow 93をC.I.Pigment Blue
15:3に代えた以外は顔料分散液3と同様にして顔
料分散液5を調整した。そして顔料分散液5を用いた以
外は実施例22のインクと同様にして実施例24のイン
クを調製した。
後、ポアサイズ0.2μmのミクロフィルター(富士写
真フィルム(株)製)にて加圧濾過して比較例5〜13
のインクを夫々調整した。
撹拌したものを比較例11のインクとした。 ・ 顔料分散液1 30部 ・ ジエチレングリコール 10部 ・ 2ープロパノール 2部 ・ 水 58部
撹拌した。この混合物をポアサイズ3.0μmのメンブ
ランフィルター(住友電工(株)製)で加圧ろ過したも
のを比較例12のインクとした。 ・ 顔料分散液2 30部 ・ グリセリン 5部 ・ トリメチロールプロパン 5部 ・ アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 (商品名:アセチレノールEH、川研ファインケミカル製) 0.2部 ・ 水 59.8部
撹拌したものを本発明に使用する比較例13のインクと
した。 ・ 顔料分散液3 20部 ・ グリセリン 15部 ・ ジエチレングリコール 10部 ・ アセチレノールEH(川研ファインケミカル製) 0.3部 ・ 水 54.7部
撹拌したものを比較例14のインクとした。 ・ 顔料分散液4 20部 ・ グリセリン 15部 ・ ジエチレングリコール 10部 ・ アセチレノールEH(川研ファインケミカル製) 0.3部 ・ 水 54.7部
撹拌したものを比較例15のインクとした。 ・ 顔料分散液5 20部 ・ グリセリン 15部 ・ ジエチレングリコール 10部 ・ アセチレノールEH(川研ファインケミカル製) 0.3部 ・ 水 54.7部
例〜15のインクを用いて、記録信号に応じた熱エネル
ギーをインクに付与することによりインクを吐出させる
オンデマンド型マルチ記録ヘッド(BC−02(キヤノ
ン(株)製):ヒーター上の最表面保護層はタンタル及
びタンタルの酸化物より成る)を有するインクジェット
記録装置を用いて、パルス幅1.1μs(On)+3.
0μs(Off)+3.2μs(On)、駆動周波数6
250Hzで、Vth(吐出するぎりぎりの臨界電圧)
を実測し、r値=1.39に相当するVop(駆動電
圧)で下記の評価を行った。結果を第2表に示す。
きに記録ヘッドから吐出される液滴を容器に収集して、
電子天秤で秤量した。容器の増加量より 1×106発に
おける平均の吐出液滴量を算出した。尚、連続吐出は1
×108発まで行い、下記の基準で評価した。 A:9.9×107〜1×108発間の平均の吐出液滴量
が0〜1×106発後の平均の吐出液滴量と比べて90
%以上。 B:9.9×107〜1×108発間の平均の吐出液滴量
が0〜1×106発後の平均の吐出液滴量と比べて90
%未満〜70%。 C:9.9×107〜1×108発間の平均の吐出液滴量
が0〜1×106発後の平均の吐出液滴量と比べて70
%未満。 D:途中で吐出不能に陥った。
分解し、吐出耐久に使用したノズルのヒーター表面を光
学顕微鏡(倍率400倍)で目視して、コゲの付着量を
下記の基準で評価した。 A:コゲの付着が殆ど見られない。 B:コゲの付着が僅かに見られる。 C:コゲの付着が多く見られる。 D:コゲの付着が非常に多く見られる。
熱エネルギーを利用したインクジェット記録に用いた場
合に、記録ヘッドのヒーター上のコゲを低減することに
より記録ヘッドの寿命を向上させるインク、記録ヘッド
のヒーター上のコゲを低減することにより記録ヘッドの
寿命を向上させる方法、該インクを用いたインクジェッ
ト記録方法及びインクジェット記録装置が提供される。
縦断面図である。
横断面図である。
観斜視図である。
図である。
る。
の駆動パルスを示す図である。
Claims (20)
- 【請求項1】 インクに熱エネルギーを印加してオリフ
ィスから該インクを吐出させる為のヒータを備えた記録
ヘッドを有するインクジェットプリンタの、該ヒータ表
面へのコゲの付着低減方法であって、該ヒータが金属及
び/又は金属酸化物を含む最表面保護層を備え、且つ該
インクが、(a)色材、(b)液媒体、及び(c)アル
ドン酸、γ―アルドノラクトン、δ―アルドノラクト
ン、アルドン酸塩の群から選択される少なくとも一つを
含むインクであることを特徴とするヒータへのコゲ付着
低減方法。 - 【請求項2】 前記金属及び/又は金属の酸化物がタン
タル及び/又はタンタルの酸化物である請求項1に記載
のコゲの付着低減方法。 - 【請求項3】 該インクを吐出させる為に該ヒータに投
入するエネルギーをEopとし、該記録ヘッドから該イン
クを吐出させるために最低限必要な該ヒータへのエネル
ギー投入量をEthとしたとき、Eopが下記の関係を満たす
ものである請求項1又は2に記載のコゲ付着低減方法。 1.10≦Eop/Eth≦1.50 - 【請求項4】 前記(c)アルドン酸、γ―アルドノラ
クトン、δ―アルドノラクトン、アルドン酸塩の群から
選択される少なくとも一つが、グルコン酸、γ−グルコ
ノラクトン、δ−グルコノラクトン、グルコン酸塩の群
から選択される少なくとも一つである請求項1〜3のい
ずれかに記載のコゲ付着低減方法。 - 【請求項5】 前記グルコン酸塩が、グルコン酸リチウ
ム、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸カリウムの群か
ら選択される少なくとも一つである請求項4に記載のコ
ゲの付着低減方法。 - 【請求項6】 該色材が水溶性染料である請求項1〜5
のいずれかに記載のコゲ付着低減方法。 - 【請求項7】 該色材が顔料である請求項1〜5のいず
れかに記載のコゲ付着低減方法。 - 【請求項8】 前記インクの水の含有量がインク全量に
対して35〜96重量%である請求項1〜7のいずれか
に記載のコゲ付着低減方法。 - 【請求項9】 インクを熱エネルギーの作用によりオリ
フィスから吐出させる工程を含むインクジェット記録方
法において、該インクが(a)色材、(b)液媒体、及
び(c)アルドン酸、γ―アルドノラクトン、δ―アル
ドノラクトン、アルドン酸塩の群から選択される少なく
とも一つを含むインクであることを特徴とするインクジ
ェット記録方法。 - 【請求項10】 インクを収容しているインク収容部、
該インク収納部から導かれたインク流路内のインクに熱
エネルギーを付与するヒータを有するインクジェット記
録用ヘッド、及び記録情報に応じて該ヒータにパルス状
の電気信号を印加する手段を具備しているインクジェッ
ト記録装置であって、該ヒータは金属及び/又は金属酸
化物を含む最表面保護層を具備し、また該インクは
(a)色材、(b)液媒体、及び(c)アルドン酸、γ
―アルドノラクトン、δ―アルドノラクトン、アルドン
酸塩の群から選択される少なくとも一つを含むことを特
徴とするインクジェット記録装置。 - 【請求項11】 該金属がタンタルである請求項10記
載のインクジェット記録装置。 - 【請求項12】 該金属酸化物がタンタルの酸化物であ
る請求項10記載のインクジェット記録装置。 - 【請求項13】 該ヒータにパルス状の電気信号を印加
する手段によって該ヒータに投入するエネルギーをEop
とし、該記録ヘッドから該インクを吐出させる為に最低
限必要な該ヒータへのエネルギー投入量をEthとしたと
きに、Eopが下記の関係を満たすものである請求項10
〜13のいずれかに記載のインクジェット記録装置。 1.10≦Eop/Eth≦1.50 - 【請求項14】 インクを収容しているインク収容部
と、該インクを熱エネルギーの作用によりオリフィスか
ら吐出させるためのインクジェット記録用ヘッド部とを
有する記録ユニットであって、該インクジェット記録用
ヘッドは該インクに熱エネルギーを印加する為の、金属
及び/または金属酸化物の最表面保護層を備えたヒータ
を具備し、且つ該インクが(a)色材、(b)液媒体、
及び(c)アルドン酸、γ―アルドノラクトン、δ―ア
ルドノラクトン、アルドン酸塩の群から選択される少な
くとも一つを含むインクであることを特徴とする記録ユ
ニット。 - 【請求項15】 該金属がタンタルである請求項14記
載の記録ユニット。 - 【請求項16】 該金属酸化物がタンタルの酸化物であ
る請求項14記載の記録ユニット。 - 【請求項17】 インクに熱エネルギーを印加してオリ
フィスから吐出させる工程を含むインクジェット記録方
法に用いる、インクに熱エネルギーを付与するヒータを
具備している記録ヘッドの長寿命化方法であって、該ヒ
ータに金属及び金属酸化物の少なくとも一方を含む最表
面保護層を設けると共に、該インクとして(a)色材、
(b)液媒体、及び(c)アルドン酸、γ―アルドノラ
クトン、δ―アルドノラクトン、アルドン酸塩の群から
選択される少なくとも一つを含むインクを用いることを
特徴とする記録ヘッドの長寿命化方法。 - 【請求項18】 該金属がタンタルである請求項17記
載の記録ヘッドの長寿命化方法。 - 【請求項19】 該金属酸化物がタンタルの酸化物であ
る請求項17記載ヘッドの長寿命化方法。 - 【請求項20】 該インクに印加する熱エネルギーを発
生させる為に該ヒータに投入するエネルギーをEopと
し、該記録ヘッドから該インクを吐出させるために最低
限必要な該ヒータへのエネルギー投入量をEthとしたと
きに、Eopが下記の関係を満たす請求項17〜19のい
ずれかに記載の記録ヘッドの長寿命化方法。 1.10≦Eop/Eth≦1.50
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