JP2003165933A

JP2003165933A - インクジェット記録用インク、記録ユニット、ブツ発生抑制方法、インクジェット記録方法、インクカートリッジ、及びインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2003165933A
Application number: JP2001367355A
Authority: JP
Inventors: Koichi Osumi; 孝一大角; Tomonari Watanabe; 智成渡邉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェット記録において、部材からイン
ク中に溶出したアルミニウムに起因する析出物によって
記録ヘッドのノズル近傍に生じると考えられるブツの発
生抑制方法、インクジェット記録用インク、記録ユニッ
ト、インクジェット記録方法、インクカートリッジ、及
びインクジェット記録装置。【解決手段】アルミナ若しくは金属アルミニウムを含
むインク接液部材を備えるインクジェット記録装置に用
いられるインクであって、（ａ）アルカリ金属の総濃度
が１２０ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であり、且つ炭酸及び炭酸
イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であるか、
（ｂ）アルカリ金属の水酸化物に由来するアルカリ金属
の総濃度が４５ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であり、且つ炭酸及
び炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であ
るインクジェット用インク等。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルジェット
方式やピエゾ方式等のオンデマンドタイプのインクジェ
ットプリンタに好適に使用できるインクジェット記録用
インク（記録液）、インクジェット記録装置用の記録ユ
ニット、インクジェット記録装置におけるノズル近傍の
析出物の発生を抑制するブツ発生抑制方法、上記インク
を用いたインクジェット記録方法、インクカートリッ
ジ、及びインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、インクジェット記録装置の構
成材料には、堅牢性、耐腐食性等に優れているアルミナ
や、熱伝導性、電気伝導性等に優れている金属アルミニ
ウムが多く使用されている。しかし、これらの材質の部
材がインクと接触するような構成のインクジェット記録
装置においては、吐出の際に、使用するインクによって
は、インク吐出のヨレを生じる場合が観察された。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、このイ
ンク吐出のヨレについて検討を重ねたところ、アルミナ
は、確かに、堅牢性や耐腐食性等に優れており、腐食等
されることが少ないが、完全であるとは言えない場合が
あり、使用するインクによっては、微量ではあるが、例
えば、アルミナ製の部材からアルミン酸イオンが溶出す
ることがあることがわかった。同様に、金属アルミニウ
ム製の部材を使用している場合においても、インク中に
含まれるアルカリの存在によっては、例えば、アルミニ
ウムイオンやアルミン酸イオンとして溶出することがあ
る。

【０００４】そして、インク中のアルミニウムやアルミ
ン酸イオン、若しくはそれら双方の濃度が、ある一定量
を超えた場合、その構成部品としての性能を害するまで
には至らなくても、インクジェット記録装置のノズル近
傍において、インク中の水分や揮発成分の蒸発等が生じ
たときに、インク中のイオンバランスやｐＨ値の変化が
起こり、前記のようにしてインク中に含まれることとな
ったアルミニウム分（以下、単にアルミニウムと表現す
る）に起因する物質がノズル近傍で析出してブツを形成
し、このブツの存在がインク吐出のヨレを誘発する原因
となっていることが分かった。

【０００５】又、従来より、インクの保存安定性等の所
望の性能のより一層の向上の為に、インク中にアルカリ
金属を含有させることがあるが、アルカリ金属のインク
中の含有量が一定量を超えた場合に、上記したアルミナ
若しくは金属アルミニウムの当該インクへの溶出が増加
する傾向があることもわかった。

【０００６】従って、本発明の目的は、インクジェット
記録において、部材からインク中に溶出したアルミニウ
ムに起因する析出物が生じ、これによって記録ヘッドの
ノズル近傍に生じると考えられるブツの発生を有効に抑
制できるブツ発生抑制方法を提供することにある。又、
本発明の目的は、上記したブツの発生を抑制すること
で、インク吐出のヨレの発生が有効に防止されるインク
ジェット記録用インク、記録ユニット、インクジェット
記録方法、インクカートリッジ、及びインクジェット記
録装置を提供することにある。更に、本発明の目的は、
インクジェット記録装置に使用するアルミナ若しくは金
属アルミニウム部材からのアルミニウムの溶出を有効に
抑制できる、インクジェット記録用インク、記録ユニッ
ト、インクジェット記録方法、インクカートリッジ、及
びインクジェット記録装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記の本
発明によって達成される。即ち、本発明の一実施態様に
かかるインクジェット記録用インクは、アルミナ若しく
は金属アルミニウムを含んでいるインク接液部材を具備
しているインクジェット記録装置に用いられるインクジ
ェット記録用インクであって、（ａ）アルカリ金属の総
濃度が１２０ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であり、且つ炭酸の濃
度及び炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下
であるか、或いは、（ｂ）アルカリ金属の水酸化物に由
来するアルカリ金属の総濃度が４５ｍｍｏｌ／ｋｇ以上
であり、且つ炭酸の濃度及び炭酸イオンの濃度の和が１
５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下である、ことを特徴とするもので
ある。

【０００８】また本発明の他の実施態様にかかるインク
ジェット記録用インクは、アルミナ若しくは金属アルミ
ニウムを含んでいるインク接液部材を具備しているイン
クジェット記録装置に用いられるインクジェット記録用
インクであって、該インク中の炭酸の濃度及び炭酸イオ
ン濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であり、且つ該イ
ンクは、炭酸の濃度及び炭酸イオン濃度の和が１５ｍｍ
ｏｌ／ｋｇを越えている場合には水酸化アルミニウムと
して析出するに十分な濃度のアルミン酸イオン及び又は
アルミニウムイオンを溶解可能なものであることを特徴
とするものである。

【０００９】また本発明の他の態様にかかるインクジェ
ット記録用インクは、インク中に含まれるアルカリ金属
の総濃度が１２０ｍｍｏｌ／ｋｇ以上で、且つ、炭酸の
濃度及び炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以
下であることを特徴とし、更に好ましくは、上記インク
中のアンモニア若しくはアンモニウムイオンの合計量が
３０ｍｍｏｌ／ｋｇ以下である。また本発明の更に他の
実施態様にかかるインクジェット記録用インクは、イン
ク中に含まれるアルカリ金属の水酸化物に由来するアル
カリ金属の総濃度が４５ｍｍｏｌ／ｋｇ以上で、且つ、
炭酸の濃度及び炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／
ｋｇ以下であることを特徴とし、更に好ましくは、上記
インク中のアンモニア若しくはアンモニウムイオンの合
計量が３０ｍｍｏｌ／ｋｇ以下である。また本発明の一
実施態様にかかるインクジェット記録方法は、インクに
エネルギーを与えてインクを飛翔させ、被記録材に記録
を行う方法に上記したようなインクを用いることを特徴
とする。

【００１０】又、本発明の別の実施形態は、上記の目的
を達成するための、インクジェット記録装置に使用され
る、記録ユニットにおいて、インクをインク滴として吐
出させるためのヘッドが、アルミナ若しくは金属アルミ
ニウムを構成材料とするヘッドからなり、且つ、該ヘッ
ドから吐出されるインクとして、上記のいずれかのイン
クを組み合わせたことを特徴とする記録ユニット、更
に、かかるユニットを使用するインクカートリッジ、及
びインクジェット記録装置である。

【００１１】又、本発明の別の実施形態は、インクジェ
ット記録装置のヘッドのノズル近傍に生じる析出物の発
生を抑制するブツ発生抑制方法において、インクをイン
ク滴として吐出させるためのヘッドに、アルミナ若しく
は金属アルミニウムを構成材料とするヘッドを使用し、
該ヘッドに対するインクとして、上記のいずれかのイン
クを組み合わせて使用することを特徴とするブツ発生抑
制方法である。

【００１２】本発明者らは、前記した従来技術の課題を
解決すべく鋭意検討の結果、インク中にアルミニウムイ
オンやアルミン酸イオンが溶出した場合であっても、そ
れらが水酸化アルミニウムとなって析出することを有効
に抑えることができることを見出した。即ち、インクジ
ェット記録に用いるインクとして上記構成を有するイン
クを使用することによって、具体的には、インク中のア
ルカリ金属の総濃度が１２０ｍｍｏｌ／ｋｇ以上である
場合に、炭酸の濃度及び炭酸イオンの濃度の和を１５ｍ
ｍｏｌ／ｋｇ以下に抑えること、或いは、インク中のア
ルカリ金属の水酸化物に由来するアルカリ金属の総濃度
が４５ｍｍｏｌ／ｋｇ以上である場合に、炭酸の濃度及
び炭酸イオンの濃度の和を１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下に抑
えることによって、インクジェット記録装置の構成材料
として、アルミナ若しくは金属アルミニウムを使用して
いる場合であって、アルカリ金属の添加によってアルミ
ン酸イオンやアルミニウムイオンが高濃度で溶解した場
合においても、先に述べた弊害を有効に抑制できること
を見いだして本発明に至った。

【００１３】即ち、上記のような構成のインクをインク
ジェット記録に採用した場合には、堅牢性、耐腐食性等
に優れたアルミナや、熱伝導性、電気伝導性等に優れた
金属アルミニウムを、インクジェット記録用の記録ヘッ
ドの構成材料として自由に使用できるようになる。本発
明者らの検討によれば、かかる効果は、上記した特定の
インクの構成を採用することで、構成材料であるアルミ
ナや金属アルミニウムがインク中に溶出することによっ
て生じるインク中のアルミニウムに起因する物質の析出
が有効に防止されることによって得られることがわかっ
た。更に、本発明者らの検討によれば、インク中のアン
モニア若しくはアンモニウムイオンの合計量を３０ｍｍ
ｏｌ／ｋｇ以下とすれば、ノズル付近のアンモニアの蒸
発による急激なｐＨ変化を抑えることができ、これによ
っても、インク吐出のヨレの原因となる、インクジェッ
ト記録装置のノズル近傍で生じる溶出したアルミニウム
に起因する析出物の発生が有効に抑えられることがわか
った。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、好ましい実施の形態を挙げ
て本発明を更に詳細に説明する。（インク）本発明のインクジェット記録用インクの第一
の形態は、インク中に含まれるアルカリ金属の総濃度が
１２０ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であって、且つ、炭酸の濃度
及び炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下で
あることを特徴とする。又、本発明のインクジェット記
録用インクの第二の形態は、インク中に含まれるアルカ
リ金属の水酸化物に由来するアルカリ金属の総濃度が４
５ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であって、且つ、炭酸の濃度及び
炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下である
ことを特徴とする。本発明のインクジェット用インク
は、上記した要件をそれぞれ満たすものであれば、イン
ク成分等については特に限定されないが、インクジェッ
ト記録用インクとして成り立つものでなければならない
ので、ノズルからの吐出特性や画像形成特性等を有する
ことは、勿論、必要である。本発明のインクジェット用
インクを形成する場合には、かかる観点から、色材、媒
体（溶媒）、添加剤等を適宜に選択して使用すればよ
い。

【００１５】（インク中のアルカリ金属）上記した第一
の形態におけるインク中に含まれるアルカリ金属とは、
具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジ
ウム、及びセシウムを指す。フランシウムも、アルカリ
金属であるが、放射性元素であり、天然には殆ど存在し
ないので、その使用は実際には困難である。インク中に
アルカリ金属が含まれることとなる理由としては、ｐＨ
調整剤としての添加、色材等のカウンターイオンとして
の添加、及び他のインク成分に含まれている不純物等が
考えられるが、本発明におけるインク中に含まれるアル
カリ金属とは、これらの全ての形態での含有を含む。本
発明のインクジェット記録用インクの第一の形態は、イ
ンク中における上記したようなアルカリ金属の合計量が
１２０ｍｍｏｌ／ｋｇ以上である場合において、炭酸の
濃度及び炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以
下に制限されていることを特徴とするが、炭酸の濃度及
び炭酸イオンの濃度については後述する。尚、インク中
におけるトータルのアルカリ金属量は、ＩＣＰ（プラズ
マ発光分析）によって簡単にその定量ができる。

【００１６】（アルカリ金属の水酸化物）本発明のイン
クジェット記録用インクの第二の形態は、アルカリ金属
の水酸化物に由来するアルカリ金属の総濃度が４５ｍｍ
ｏｌ／ｋｇ以上である場合において、炭酸の濃度及び炭
酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下に制限さ
れていることを特徴とするが、アルカリ金属の水酸化物
とは、上記したアルカリ金属の水酸化物であり、具体的
には、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム等々が挙げられる。

【００１７】（インク中の炭酸及び炭酸イオン）本発明
のインクジェット記録用インクでは、インク中の炭酸及
び炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であ
ることを特徴とする。ここで、炭酸とは、化学式Ｈ₂Ｃ
Ｏ₃で表される化合物であり、炭酸イオンとは、化学式
ＨＣＯ₃ ⁺及びＣＯ₃ ²⁺で表される化合物である。本発明
においては、これらの化合物が塩の形でインク中に含有
されている場合も含まれる。炭酸及び炭酸イオンの濃度
の和とは、これらの合計量のことを指す。

【００１８】（インク中のアンモニア若しくはアンモニ
ウムイオン）上記した本発明のインクジェット記録用イ
ンクの第一及び第二の形態のいずれのインクにおいて
も、更に、インク中におけるアンモニア若しくはアンモ
ニウムイオンの合計量が３０ｍｍｏｌ／ｋｇ以下に制限
されたものであることが好ましい。アンモニアとは、化
学式ＮＨ₃で表される化合物であり、アンモニウムイオ
ンとは、化学式ＮＨ₄ ⁺で表される化合物である。又、こ
れらの化合物が塩の形で含有されている場合も含まれ
る。アンモニア若しくはアンモニウムイオンの合計量と
は、これらの合計量のことを指す。

【００１９】先に述べたように、本発明のインクジェッ
ト記録用インクは、上記の構成要件を満足するものであ
れば、インク成分等については特に限定されないが、以
下にインクを形成するために一般的に用いられる色材及
び溶剤、必要に応じて使用される添加剤について説明す
る。（色材）色材としては、染料及び顔料問わず用いること
ができる。染料の具体例について、インクの色調別に例
示する。勿論、本発明において使用できる染料は、以下
に挙げる染料に限られるわけではない。

【００２０】（イエロー用の色材）イエロー用の染料と
しては、例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー：８、１１、１２、２７、
２８、３３、３９、４４、５０、５８、８５、８６、８
７、８８、８９、９８、１００、１１０；Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー：１、３、７、１１、１７、
２３、２５、２９、３６、３８、４０、４２、４４、７
６、９８、９９；Ｃ．Ｉ．リアクティブイエロー：２、３、１７、２５、
３７、４２；Ｃ．Ｉ．フードイエロー：３等が挙げられる。

【００２１】（レッド用の色材）レッド用の染料として
は、例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド：２、４、９、１１、２０、
２３、２４、３１、３９、４６、６２、７５、７９、８
０、８３、８９、９５、１９７、２０１、２１８、２２
０、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２
９、２３０；Ｃ．Ｉ．アシッドレッド：６、８、９、１３、１４、１
８、２６、２７、３２、３５、４２、５１、５２、８
０、８３、８７、８９、９２、１０６、１１４、１１
５、１３３、１３４、１４５、１５８、１９８、２４
９、２６５、２８９；Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド：７、１２、１３、１５、
１７、２０、２３、２４、３１、４２、４５、４６、５
９；Ｃ．Ｉ．フードレッド：８７、９２、９４；Ｃ．Ｉ．ダイレクトバイオレット：１０７等が挙げられ
る。

【００２２】（ブルー用の色材）ブルー用の染料として
は、例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー：１、１５、２２、２５、４
１、７６、７７、８０、８６、９０、９８、１０６、１
０８、１２０、１５８、１６３、１６８、１９９、２２
６；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー：１、７、９、１５、２２、２
３、２５、２９、４０、４３、５９、６２、７４、７
８、８０、９０、１００、１０２、１０４、１１７、１
２７、１３８、１５８、１６１；Ｃ．Ｉ．リアクティブブルー：４、５、７、１３、１
４、１５、１８、１９、２１、２６、２７、２９、３
２、３８、４０、４４、１００等が挙げられる。

【００２３】（ブラック用の色材）ブラック用の染料と
しては、例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック：１７、１９、２２、３
１、３２、５１、６２、７１、７４、１１２、１１３、
１５４、１６８、１９５；Ｃ．Ｉ．アシッドブラック：２、４８、５１、５２、１
１０、１１５、１５６；Ｃ．Ｉ．フードブラック１、２等が挙げられる。

【００２４】又、顔料についても特に限定はなく、分散
剤を用いて溶媒中に安定に分散させる通常の顔料のほ
か、分散剤を特に使用しなくても溶媒中に分散可能とな
るように顔料粒子の表面が改質された、自己分散型の顔
料等も含まれる。上記に挙げた染料或いは顔料等の色材
の、インク中における含有量についても特に限定されな
い。

【００２５】（媒体）次に、本発明に係るインクの形成
に用いることのできる媒体について説明する。本発明に
係るインクは、通常、水性媒体に、上記に挙げたような
色材が溶解或いは分散されて形成される。水性媒体とし
ては、例えば、水、或いは水と水溶性有機溶媒との混合
溶媒が挙げられるが、本発明においては、特に、水と水
溶性有機溶媒との混合溶媒を使用することが好ましい。
水溶性有機溶媒としては、インクの乾燥防止効果を有す
るものが特に好ましい。

【００２６】水溶性有機溶媒としては、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、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケト
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；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
を含むポリオール類；ポリエチレングリコールモノメチ
ルエーテルアセテート等の低級アルキルエーテルアセテ
ート；グリセリン；エチレングリコールモノメチル（又
はエチル）エーテル、ジエチレングリコールメチル（又
はエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチ
ル（又はエチル）エーテル等の多価アルコールの低級ア
ルキルエーテル類；トリメチロールプロパン、トリメチ
ロールエタン等の多価アルコール；Ｎ−メチル−２−ピ
ロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イ
ミダゾリジノン等が挙げられる。

【００２７】上記に挙げたような水溶性有機溶媒は、単
独でも或いは混合物としても使用することができる。水
としては、脱イオン水を用いることが望ましい。又、本
発明に係るインク中に含有される水溶性有機溶媒の量は
特に限定されないが、インク全質量に対して、３〜５０
質量％の範囲とすることが好適である。又、インク中の
水の量は、インク全質量に対して５０〜９５質量％の範
囲とすることが好適である。

【００２８】（添加剤）その他、必要に応じて所望の物
性値を持つインクとするために、界面活性剤、消泡剤、
防腐剤、防黴剤、ｐＨ調整剤、酸化防止剤等の添加剤を
添加することができる。

【００２９】（インクジェット記録装置用記録ユニッ
ト）又、本発明の記録ユニットは、インクジェット記録
装置に使用されるものであって、インクをインク滴とし
て吐出させるためのヘッドが、アルミナ若しくは金属ア
ルミニウムを構成材料とするヘッドからなり、且つ、該
ヘッドから吐出されるインクとして、上記で説明した本
発明に係るインクを組み合わせて使用するものであるこ
とを特徴とする。具体的には、インクジェット記録装置
に使用される記録ユニットのインクを吐出させるための
ヘッドが、アルミナ若しくは金属アルミニウムを構成材
料とするものである場合において、これに組み合わせて
使用されるインクとして、インク中に含まれるアルカリ
金属の総濃度が１２０ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であって、且
つ、炭酸の濃度及び炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏ
ｌ／ｋｇ以下であるインクジェット記録用インク、或い
は、インク中に含まれるアルカリ金属の水酸化物に由来
するアルカリ金属の総濃度が４５ｍｍｏｌ／ｋｇ以上で
あって、且つ、炭酸の濃度及び炭酸イオンの濃度の和が
１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であるインクジェット記録用イ
ンク、より好ましくは、更に、上記した各インク中にお
けるアンモニア若しくはアンモニウムイオンの合計量
が、３０ｍｍｏｌ／ｋｇ以下に制限されたインクジェッ
ト記録用インクを用いることを特徴とする。

【００３０】記録ユニットを上記したように構成するこ
とで、その構成材料に、堅牢性、耐腐食性等に優れたア
ルミナや、熱伝導性、電気伝導性等に優れた金属アルミ
ニウムを自由に使用することができるようになり、この
結果、高性能なヘッドを有し、しかも、ヘッドのノズル
近傍へのアルミニウムの析出によるブツ発生が有効に抑
制された、インク吐出のヨレのない記録ユニットとする
ことができる。又、上記の構成は、当然に、インク収容
部からインクが吐出するまでの間のインク流路のよう
な、直接インクが接する構成部材が、アルミナ若しくは
金属アルミニウムを材料として構成されているような記
録ユニットである場合に特に効果があるが、アルミナ若
しくは金属アルミニウムを材料とする部材が、直接イン
クが接する構成部材でなくても、直接インクが接する他
部材を介して、アルミナ若しくはアルミニウムがインク
中に溶出する可能性がある記録ユニットにおいても、効
果がみられる。

【００３１】（インクジェット記録におけるノズル近傍
のブツ発生抑制方法）本発明における、ブツ発生抑制方
法とは、インクジェット記録装置の記録ヘッドを構成し
ているアルミナ若しくは金属アルミニウムのインク中へ
の溶解に起因する、記録ヘッドのノズル近傍でのブツの
発生を抑えることを達成する方法であって、インクジェ
ット記録において、インク吐出のヨレの発生を有効に防
止することができるという効果がもたらされるものであ
る。

【００３２】本発明のブツ発生抑制方法は、インクジェ
ット記録装置のヘッドのノズル近傍に生じる析出物の発
生を抑制する方法であって、インクを吐出させるための
ヘッドに、アルミナ若しくは金属アルミニウムを構成材
料とするヘッドを使用する場合に、該ヘッドに対して、
先に説明した本発明にかかるインクを組み合わせて使用
することを特徴とする。具体的には、インクを吐出させ
るためのヘッドが、アルミナ若しくは金属アルミニウム
を構成材料とするものである場合において、これに組み
合せて使用するインクとして、インク中に含まれるアル
カリ金属の総濃度が１２０ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であっ
て、且つ、炭酸の濃度及び炭酸イオンの濃度の和が１５
ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であるインクジェット記録用イン
ク、或いは、インク中に含まれるアルカリ金属の水酸化
物に由来するアルカリ金属の総濃度が４５ｍｍｏｌ／ｋ
ｇ以上であって、且つ、炭酸の濃度及び炭酸イオンの濃
度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であるインクジェット
記録用インク、より好ましくは、更に、インク中におけ
るアンモニア若しくはアンモニウムイオンの合計量が３
０ｍｍｏｌ／ｋｇ以下に制限されたインクジェット記録
用インクを用いることを特徴とする。

【００３３】（メカニズム）詳細は不明であるが、以下
のメカニズムでアルミナ部材やアルミニウム部材からア
ルミニウムがインク中に溶出し、これら溶解したアルミ
ニウムに起因する物質が、下記のようにしてノズル近傍
等に析出されると考えられる。先ず、アルミナや金属ア
ルミニウムは、主に、下記反応式１及び反応式２に示し
た化学反応によって、アルミン酸イオンＡｌＯ₂ ^-として
溶解する。尚、これらの反応式中のＭは、アルカリ金属
を表す。

【００３４】＜反応式１＞Ａl₂Ｏ₃＋２ＭＯＨ→２ＡlＯ₂ ^-＋２Ｍ⁺＋Ｈ₂Ｏ＜反応式２＞２Ａl＋２ＭＯＨ＋２Ｈ₂Ｏ→２ＡlＯ₂ ^-＋２Ｍ⁺＋３Ｈ₂

【００３５】このため、強塩基を成分として含むインク
が、インクジェット記録装置の構成材料として使用され
ているアルミナや金属アルミニウムと直接、若しくは他
の部材を介して接触すると、上記に挙げた反応式１及び
反応式２の如き化学反応によって、インク中にアルミン
酸イオンＡlＯ₂ ^-が溶出してくる。そして、インクジェ
ット記録装置のノズル近傍において、インク中の水分や
揮発成分の蒸発等の要因で、インク中のイオンバランス
やｐＨ値の変化が起こる結果、上記のインク中に溶出し
たアルミン酸イオンＡlＯ₂ ^-が、水に殆ど溶解しない水
酸化アルミニウムＡl(ＯＨ)₃としてノズル近傍に析出し
てブツとなり、これがインク吐出のヨレを誘発するもの
と考えられる。

【００３６】このアルミン酸イオンＡlＯ₂ ^-から水酸化
アルミニウムＡl(ＯＨ)₃が生成する化学反応の一例は、
下記の反応式３で表される。＜反応式３＞ＡlＯ₂ ^-＋Ｈ⁺＋Ｈ₂Ｏ→Ａl(ＯＨ)₃

【００３７】本発明者らの検討によれば、上記反応式３
に示したアルミン酸イオンＡlＯ₂ ^-から、水酸化アルミ
ニウムＡl(ＯＨ)₃が生成する化学反応は、弱酸である炭
酸及び炭酸イオンの存在によって、特に顕著に促進され
ることがわかった。上記反応式３から、酸の存在下にお
いて、アルミン酸イオンＡlＯ₂ ^-から水酸化アルミニウ
ムＡl(ＯＨ)₃が生成する化学反応が促進されることは容
易に考えられる。しかし、上記反応式３からは、炭酸及
び炭酸イオンの存在が、水酸化アルミニウムＡl(ＯＨ)₃
の析出を顕著に促進させる理由は定かではない。

【００３８】ここで、強酸の存在下では、下記反応式４
に表されるように、水に殆ど溶解しない水酸化アルミニ
ウムＡl(ＯＨ)₃は、水に可溶な水和アルミニウムイオン
［Ａl(Ｈ₂Ｏ)₆]₃ ⁺となる。この化学反応４が関与する結
果、強酸存在下よりも、弱酸である炭酸及び炭酸イオン
の存在量が多くなることによって、Ａl(ＯＨ)₃の析出が
顕著に促進されるものと考えられる。＜反応式４＞Ａl(ＯＨ)₃＋Ｈ⁺＋Ｈ₂Ｏ→［Ａl(Ｈ₂Ｏ)₆]₃ ⁺

【００３９】本発明者らは、上記した知見に基づき、イ
ンク中における炭酸及び炭酸イオン量を減らすことで、
インク中に溶出したアルミン酸イオンＡlＯ₂ ^-が、水酸
化アルミニウムＡl(ＯＨ)₃として析出してくることを有
効に抑制できると考え、インク中における炭酸及び炭酸
イオンの含有量について種々検討を行った。その結果、
インク中における炭酸及び炭酸イオン量を１５ｍｍｏｌ
／ｋｇ以下に制限することで、記録ヘッドのノズル近傍
において、インク中の水分や揮発成分の蒸発等の要因で
インク中のイオンバランスやｐＨ値の変化が起こったと
しても、インク中に溶出したアルミン酸イオンＡlＯ₂ ^-
が、水酸化アルミニウムＡl(ＯＨ)₃として析出すること
が有効に抑制できることを見いだした。この結果、記録
ヘッドのノズル近傍において生じる物の発生が抑制さ
れ、これに起因して生じていたと考えられるインク吐出
のヨレの程度が有効に緩和される。

【００４０】（インクジェット記録装置等）次に、前記
した本発明の記録ユニットを適用した本発明のインクジ
ェット記録装置の一例を以下に説明する。先ず、熱エネ
ルギーを利用したインクジェ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。

【００４１】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、アルミナ、シリ
コン又はプラスチック板等と、発熱素子基板１５とを接
着して得られる。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１
６、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、ＨｆＢ₂、ＴａＮ、
ＴａＡｌ等の高融点材料から形成される発熱抵抗体層１
８、熱酸化シリコン、アルミナ（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。本発明では、例えば、上記インク
を通す流路（ノズル）１４や蓄熱層１９が、堅牢性及び
耐腐食性に優れるアルミナ（酸化アルミニウム）からな
る場合や、電極１７や基板２０が、熱伝導性及び電気伝
導性に優れるアルミニウムからなる場合に、特に顕著な
効果が得られる。

【００４２】上記ヘッド１３の電極１７−１及び１７−
２にパルス状の電気信号が印加されると、発熱素子基板
１５のｎで示される領域が急速に発熱し、この表面に接
しているインク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。

【００４３】図４に、このヘッドを組み込んだインクジ
ェット記録装置の一例を示す。図４において、６１はワ
イピング部材としてのブレードであり、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。

【００４４】６２は、記録ヘッド６５の突出口面のキャ
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、吐出口面の水分や
塵埃等の除去が行われる。

【００４５】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６
５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。

【００４６】５１は、被記録材を挿入するための紙給
部、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。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。

【００４７】尚、キャップ６２が記録ヘッド６５の吐出
面に当接してキャッピングを行う場合、キャップ６２は
記録ヘッドの移動経路中に突出するように移動する。記
録ヘッド６５がホ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。

【００４８】図５は、記録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
ンクカートリッジの一例を示す図である。ここで４０
は、供給用インクを収納したインク収容部、例えば、イ
ンク袋であり、その先端にはゴム製の栓４２が設けられ
ている。この栓４２に針（不図示）を挿入することによ
り、インク袋４０中のインクをヘッドに供給可能にす
る。４４は、廃インクを受容するインク吸収体である。
インク収容部としてはインクとの接液面がポリオレフィ
ン、特にポリエチレンで形成されているものが好まし
い。

【００４９】本発明のインクジェット記録装置は、上述
のように記録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
なったものも好ましい形態である。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
ンやポリオレフィン繊維等を用いることが好ましい。
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６５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。

【００５０】

【実施例】以下、実施例及び比較例を用いて本発明をさ
らに具体的に説明するが、本発明は、下記実施例により
限定されるものではない。尚、以下の記載で、「部」及
び「％」とあるものは特に断りのない限り質量基準であ
る。

【００５１】（実施例１）・グリセリン１０部・ジエチレングリコール１６部・４Ｎ−水酸化リチウム０．５部・Ｃ．Ｉ．フードブラック２４．５部・アセチレノールＥＨ（非イオン性界面活性剤）１部・水６８部

【００５２】（実施例２）・グリセリン１０部・ジエチレングリコール１６部・４Ｎ−水酸化リチウム１．２部・染料（Ｉ）０．５部・Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９２．５部・アセチレノールＥＨ（非イオン性界面活性剤）１部・水６８．８部

【００５３】本実施例で使用した染料（Ｉ）とは、下記
の構造をもつ染料である。

【００５４】（比較例１）実施例１のインクに、市販の
炭酸アンモニウム（ＮＨ₄ＨＣＯ₃・ＮＨ₄ＣＯ₂ＮＨ₂）
２０ｍｍｏｌ／ｋｇを添加し、その分、水の添加量を減
らして合計１００部となるようにして調製したインク
を、比較例１のインクとした。

【００５５】（比較例２）実施例２のインクに、市販の
炭酸アンモニウム（ＮＨ₄ＨＣＯ₃・ＮＨ₄ＣＯ₂ＮＨ₂）
１０ｍｍｏｌ／ｋｇを添加し、その分、水の添加量を減
らして合計１００部となるようにして調製したインク
を、比較例２のインクとした。

【００５６】下記表１に、実施例１、２、比較例１、２
で使用したインク中の、「アルカリ金属の総濃度」（ア
ルカリ金属量と表示）、「アルカリ金属の水酸化物に由
来するアルカリ金属の総濃度」（水酸化アルカリ金属量
と表示）、「炭酸の濃度及び炭酸イオンの濃度の和」
（炭酸量と表示）及び「アンモニア若しくはアンモニウ
ムイオンの合計量」（アンモニア量と表示）を示した。
尚、単位は、全てｍｍｏｌ／ｋｇである。

【００５７】

【００５８】（評価方法）キヤノン製インクジェットプ
リンタＢＪＳ６００の改造機に、実施例１、２、比較例
１、２の各インクを充填し、３０℃／１０ＲＨ％の環境
下で１ヶ月放置させた後、上記インクを吐出させ、ヨレ
の評価を行った。評価に使用したプリンタのインクを吐
出させるヘッド部の構成部材には、アルミナで作られた
構成部材が使用されている。評価パターンは、専用のコ
ート紙（商品名ＨＲ−１０１、キヤノン製）に、同ピッ
チで細線が引かれたパターンを印字し、目視にて評価し
た。液滴（インク滴）の着弾点が正規の位置であれば、
人間の目には非常に均一なハーフトーンのパターンとし
て認識される。もし、着弾点が正規の位置からずれる
と、ムラやスジといった形が見えてくる。

【００５９】（評価結果）実施例１及び実施例２のイン
クを使用して印字した評価パターンには、ムラやスジが
見られず、インク吐出のヨレは生じないことが確認でき
た。これに対して、比較例１及び比較例２のインクを使
用して印字した評価パターンには、ムラやスジが存在
し、インク吐出のヨレが生じていた。

【００６０】

【発明の効果】上記したように、本発明によれば、イン
クジェット記録において、部材からインク中に溶出した
アルミニウムに起因する析出物が生じ、これによって記
録ヘッドのノズル近傍に生じると考えられるブツの発生
を有効に抑制できるブツ発生抑制方法が提供される。
又、本発明によれば、上記したブツの発生を抑制するこ
とで、インク吐出のヨレの発生が有効に防止されるイン
クジェット記録用インク、記録ユニット、インクジェッ
ト記録方法、インクカートリッジ、及びインクジェット
記録装置が提供される。更に、本発明によれば、性能に
優れるアルミナ若しくは金属アルミニウム部材を適宜に
使用でき、しかもこれらの部材からのアルミニウムの溶
出が低減され、優れた画像が提供されるインクジェット
記録方法、インクジェット記録装置、記録ユニット、イ
ンクカートリッジが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録装置のヘッドの一実施態様
を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ｂ線断面図である。

【図３】マルチヘッドの概略説明図である。

【図４】インクジェット記録装置の一実施態様を示す概
略斜視図である。

【図５】インクカートリッジの一実施態様を示す縦断面
図である。

【図６】記録ユニットの一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１３：ヘッド１４：ノズル１５：発熱素子基板１６：保護層１７−１、１７−２：電極１８：発熱抵抗体層１９：蓄熱層２０：基板２１：インク２２：吐出オリフィス２３：メニスカス２４：インク小滴２５：被記録材２６：マルチノズル２７：ガラス板２８：発熱ヘッド４０：インク袋４２：栓４４：インク吸収体４５：インクカートリッジ５１：給紙部５２：紙送りローラー５３：排紙ローラー６１：ブレード６２：キャップ６３：インク吸収体６４：吐出回復部６５：記録ヘッド６６：キャリッジ６７：ガイド軸６８：モーター６９：ベルト７０：記録ユニット７１：ヘッド部７２：大気連通口

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ若しくは金属アルミニウムを含
んでいるインク接液部材を具備しているインクジェット
記録装置に用いられるインクジェット記録用インクであ
って、（ａ）アルカリ金属の総濃度が１２０ｍｍｏｌ／
ｋｇ以上であり、且つ炭酸の濃度及び炭酸イオンの濃度
の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であるか、或いは、
（ｂ）アルカリ金属の水酸化物に由来するアルカリ金属
の総濃度が４５ｍｍｏｌ／ｋｇ以上であり、且つ炭酸の
濃度及び炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以
下である、ことを特徴とするインクジェット記録用イン
ク。
【請求項２】アルミナ若しくは金属アルミニウムを含
んでいるインク接液部材を具備しているインクジェット
記録装置に用いられるインクジェット記録用インクであ
って、該インク中の炭酸の濃度及び炭酸イオン濃度の和
が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であり、且つ該インクは、炭
酸の濃度及び炭酸イオン濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ
を越えている場合には水酸化アルミニウムとして析出す
るに十分な濃度のアルミン酸イオン及び／又はアルミニ
ウムイオンを溶解可能なものであることを特徴とするイ
ンクジェット記録用インク。
【請求項３】インク中に含まれるアルカリ金属の総濃
度が１２０ｍｍｏｌ／ｋｇ以上で、且つ、炭酸の濃度及
び炭酸イオンの濃度の和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であ
ることを特徴とするインクジェット記録用インク。
【請求項４】更に、前記インク中のアンモニア若しく
はアンモニウムイオンの合計量が３０ｍｍｏｌ／ｋｇ以
下である請求項３に記載のインクジェット記録用イン
ク。
【請求項５】インクジェット記録装置に使用される、
インクをインク滴として吐出させるためのヘッド部を有
する記録ユニットにおいて、上記ヘッドが、アルミナ若
しくは金属アルミニウムを構成材料とするヘッドからな
り、且つ、該ヘッドから吐出されるインクとして、請求
項３又は４に記載のインクを組み合わせたことを特徴と
する記録ユニット。
【請求項６】インクジェット記録装置のヘッドのノズ
ル近傍に生じる析出物の発生を抑制するブツ発生抑制方
法において、インクを吐出させるためのヘッドに、アル
ミナ若しくは金属アルミニウムを構成材料とするヘッド
を使用し、該ヘッドに対して、請求項３又は４のインク
を組み合わせて使用することを特徴とするブツ発生抑制
方法。
【請求項７】インク中に含まれるアルカリ金属の水酸
化物に由来するアルカリ金属の総濃度が４５ｍｍｏｌ／
ｋｇ以上で、且つ、炭酸の濃度及び炭酸イオンの濃度の
和が１５ｍｍｏｌ／ｋｇ以下であることを特徴とするイ
ンクジェット記録用インク。
【請求項８】更に、前記インク中のアンモニア若しく
はアンモニウムイオンの合計量が３０ｍｍｏｌ／ｋｇ以
下である請求項７に記載のインクジェット記録用イン
ク。
【請求項９】インクジェット記録装置に使用される、
インクをインク滴として吐出させるためのヘッド部を有
する記録ユニットにおいて、上記ヘッドが、アルミナ若
しくは金属アルミニウムを構成材料とするヘッドからな
り、且つ、該ヘッドから吐出されるインクとして、請求
項７又は８に記載のインクを組み合わせたことを特徴と
する記録ユニット。
【請求項１０】インクジェット記録装置のヘッドのノ
ズル近傍に生じる析出物の発生を抑制するブツ発生抑制
方法において、インクを吐出させるためのヘッドに、ア
ルミナ若しくは金属アルミニウムを構成材料とするヘッ
ドを使用し、該ヘッドに対して、請求項７又は８のイン
クを組み合わせて使用することを特徴とするブツ発生抑
制方法。
【請求項１１】インクにエネルギーを与えてインクを
飛翔させ、被記録材に記録を行うインクジェット記録方
法において、上記インクが請求項３又は７に記載のイン
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１２】エネルギーが、熱エネルギーである請
求項１１に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１３】インクを収容したインク収容部と、イ
ンクをインク滴として吐出させるためのヘッド部を有す
る記録ユニットを備えたインクカートリッジにおいて、
上記記録ユニットが請求項５又は９に記載の記録ユニッ
トであることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１４】インクを収容したインク収容部と、該
インクをインク滴として吐出させるためのヘッド部を有
する記録ユニットとを備えたインクジェット記録装置に
おいて、上記記録ユニットが請求項５又は９に記載の記
録ユニットであることを特徴とするインクジェット記録
装置。
【請求項１５】インクを収容したインク収容部と、イ
ンクをインク滴として吐出させるためのヘッド部を備え
たインクカートリッジを備えたインクジェット記録装置
において、上記インクカートリッジが請求項１３に記載
のインクカートリッジであることを特徴とするインクジ
ェット記録装置。