JP2005205717A - インクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機顔料をもちいたインクの吐出安定性を十分に確立すること。
【解決手段】 発熱抵抗素子と、該発熱抵抗素子を被覆する保護膜と、を備えるインクジェットヘッド用基板を用いて、前記発熱抵抗素子を発熱させ前記保護膜を介してインクに熱エネルギーを付与し該インクに膜沸騰を発生させ、気泡発生時に生じる圧力によって該インクを吐出するインクジェット記録方法であって、前記インクが色材として有機顔料を含み、前記保護膜の前記インクとの接触表面における最高到達温度が、前記有機顔料の熱分解温度以上であることを特徴とするインクジェット記録方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱エネルギーを用いてインク滴を記録信号に応じてオリフィスから被記録材に吐出させ記録を行うインクジェット記録方法に関する。

現在、インクジェット記録方法においては、さまざまの方式が提案されているが、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、発熱抵抗素子より付与しインク滴を吐出させることにより記録を行う方式が主流である。なかでも下記、特許文献１に記載されているような熱エネルギーによるインクの発泡現象を利用してインクを吐出させる方式のインクジェット記録方法は、インクが吐出される開口部（以下、オリフィスと記載する場合もある）の高集積化、高密度化が容易である点から、現在のインクジェット記録方法の主力方式の一つである。

このような発熱抵抗素子を用いて記録信号に対応した熱エネルギーをインクに与えインクをオリフィスから吐出させて記録を行う方式の場合、インク滴の大きさはインクに与える熱エネルギー量、圧力等の装置条件や、インクの比熱、熱伝導率、熱膨張係数、粘度など材料物性値に依存することが知られており、インクを安定して吐出させるために、これらのファクターを調節する提案が多くなされている。例えば、特許文献２では発熱抵抗素子に与える電圧の立ち上がりと立下りを制御することに注目し、パルス幅、パルス振幅の変化により発熱抵抗素子の温度、気泡の体積がそれに応答して変化することを利用して、パルス幅、パルス振幅を調整することによりインクを安定して吐出することが開示されている。このような技術に基づいて現在のインクジェットヘッドの特性は十分に確保されている。一方、熱エネルギーによるインクの発泡現象を利用することから、インクの成分によっては、保護膜の表面上に異物（以降コゲと記載する場合もある）が析出することがある。このようなコゲが多量に析出した場合には、保護膜の表面にコゲが徐々に沈着し、その結果、インクへの熱伝導度が低下したり、発泡のバラツキが生じることにより、吐出に必要な泡が充分に形成されず正常な記録に必要な量のインクが吐出されなくなったり、またはインクが全く吐出されなくなったりする場合、すなわちインクの吐出安定性が低下することがある。

特に、近年の記録ヘッドの高精細化にともない、一回の吐出動作によるインクの吐出量が少量となるような構造の記録ヘッドが使用されることが多い。この場合、発熱抵抗素子のインクに与えるエネルギー量は小さくなるため、保護膜上に付着したコゲがたとえ少量であった場合でも、発熱抵抗素子からインクへの熱伝導が阻害される割合が大きくなり高精細な画像の記録に影響を与えるようなインク吐出量の変化が発生する場合があることから、コゲの発生をより厳密に抑制する必要が生じている。

このようなコゲの析出に対しては、従来、インクの成分を工夫することで対処するようにしてきた。たとえば下記特許文献３にはインク中にオキソ陰イオン含有させることによりコゲの発生を抑制することが、開示されている。またコゲの発生を抑制する別の手段として、特許文献４には、ヒーターの保護膜とインクとの接触表面における最高到達温度を５６０℃以下にする方法が開示されている。上記に開示されているコゲ防止方法は、色材としては主として染料のような、水溶性色材にて検討されている。

一方、最近では、インクジェット記録画像に対しては、その高精細さばかりでなく、より優れた画像堅牢性（耐光性、耐候性など）が求められてきており、その為に、色材として有機顔料の採用が進みつつある。特に写真調の画像については、長期にわたって画像が変化しない有機顔料の採用が待望されている。一方、写真画像では、小液滴ヘッドで高精彩な画像が必須である。

本発明者らが有機顔料を色材として含むインクを、高精細な記録に適した小液滴ヘッドにて記録を行ったところ、染料を色材とするインクに比較して、吐出が安定しないという問題に直面した。この問題を解決するために、上述のオキソ陰イオンを添加する方法や、ヒーターの最高到達温度を５６０℃以下にする技術を検討したが、目的とする安定した吐出を行うことは困難であった。

また特許文献５には、顔料を含む水系インクを使用して、通常のインク吐出駆動信号とは異なる、前記加熱素子の表面を清浄化させるための駆動信号を前記インクの吐出の合間または吐出動作の終了時等に印加する技術が開示されている。ただ、本発明者らの検討によると、液滴体積が２０ｐｌ以下の小液滴ヘッドを用いた場合には、清浄化の前後で、吐出速度の差によると思われる画像ムラの発生が観察され、目的とする画像は得られなかった。
特開昭５４−５９９３６号公報 特開昭５５−１３２２５３号公報 特開平３−１６００７０号公報 特開２００１−１７１１２６号公報 特開２００３−７２０７７号公報

そこで、本発明者らは、有機顔料を色材とするインクの吐出安定性の要因についてあらためて詳細に分析した結果、この課題を解決できる方法があることを見出した。

すなわち、従来、ＢＪのコゲは水溶性の色材や、インクへの添加物がヒーター加熱により熱変成し、水不溶性の物質の形でヒーター上に堆積することがコゲの原因と考えられていた。そのため、そもそも水に不溶である有機顔料を使用する場合には、水溶性の分散剤で完全に表面を覆う必要があるが、どうしても分散剤で覆いきれない欠損の部分が生じるため、有機顔料を使用して水溶性染料を使用したインクとまったく同じ吐出安定性を得ることはできないと思われていた。ところが、本発明者らが有機顔料を用いたインクの吐出安定性に注目して研究したところ、吐出安定性は、保護膜のインクに対する接触表面の最高到達温度に依存すること、しかもその傾向は水溶性の色材をもちいた場合とまったく逆で、最高到達温度が高いほど吐出が安定することを見出した。

さらに、異なる種類の有機顔料について最高到達温度と吐出安定性の関係を研究したところ、各顔料によって安定する最高到達温度が異なっていること、そして安定する最高到達温度は、各顔料の熱分解温度と相関していることを知見した。そして、最高到達温度が各顔料の熱分解温度以上になるような吐出条件にすれば、有機顔料をもちいたインクでも水溶性染料をもちいた場合とまったく同等の吐出安定性が得られることを見出した。

このように本発明は、有機顔料をもちいたインクの吐出安定性を十分に確立することができるインクジェット記録方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための本発明のインクジェット記録方法は、下記（１）〜（７）の構成を備えるものである。

（１）発熱抵抗素子と、該発熱抵抗素子を被覆する保護膜と、を備えるインクジェットヘッド用基板を用いて、前記発熱抵抗素子を発熱させ前記保護膜を介してインクに熱エネルギーを付与し該インクに膜沸騰を発生させ、気泡発生時に生じる圧力によって該インクを吐出するインクジェット記録方法であって、前記インクが色材として有機顔料を含み、前記保護膜の前記インクとの接触表面における最高到達温度が、前記有機顔料の熱分解温度以上であることを特徴とするインクジェット記録方法。

（２）前記インクが、有機顔料を分散するための分散剤、水溶性有機溶剤、水を少なくとも含むことを特徴とする上記（１）記載のインクジェット記録方法。

（３）前記インクが、前記有機顔料を、インク全質量に対して０．０１質量％以上２０質量％以下含むことを特徴とする上記（２）記載のインクジェット記録方法。

（４）前記インクが、分散剤を前記有機顔料に対して５０質量％以上含むことを特徴とする上記（２）記載のインクジェット記録方法。

（５）前記インクが、分散剤を前記有機顔料に対して７０質量％以上含むことを特徴とする上記（４）記載のインクジェット記録方法。

（６）前記有機顔料の熱分解温度が６００℃以下であることを特徴とする上記（２）記載のインクジェット記録方法。

（７）前記インクジェット記録に使用するヘッドの液滴体積が０．５〜２０ｐｌであることを特徴とする上記（１）記載のインクジェット記録方法。

本発明の構成によって、有機顔料インクの吐出安定性が得られるメカニズムの解明は確立していない。ただ、水溶性染料インクの場合には、コゲの発生の程度は染料構造に著しく依存するが、最高到達温度が高いほどコゲが悪くなるという傾向には例外はない。これに対して有機顔料を色材とするインクでは顔料の熱分解温度以上の最高到達温度で駆動すると吐出安定性が得られるようになる。この明確な差を生じる原因は、染料インクでは、ヒーター上のコゲは酸化物の形で、ヒーター上にある親和力をもって堆積しているのに対し、有機顔料は、コゲの酸素供給元である水分子との距離が大きいために、酸化をともなわない形で堆積し、最高到達温度が熱分解温度以上になると、ヒーター上で顔料が急速に熱分解し、ヒーター上からなくなるためであると推測している。

以上のような上記発明においては、熱エネルギーを利用したインクジェット方式で、写真画像に適する小液滴ヘッドをもちいても、有機顔料を含むインクを安定的に吐出させることができ、高精彩でかつ、耐光性、耐候性に優れた記録物を提供できる。

以下に好ましい実施の形態について例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下に限定されるものではない。本発明において以下の形態が採用されれば、インクジェット記録方法の優れた特性をさらに効果的とすることができる。

（有機顔料）
まず本発明の特徴である有機顔料の熱分解温度について説明する。

有機顔料の熱分解温度は、従来公知の熱重量測定（ＴＧ）で、窒素ガス雰囲気下で常温から９００度まで１分間に１０℃〜２０℃の速度で昇温して測定する。本発明の熱分解温度とは、重量が初期重量の１０％になった点の温度として定義する。

熱分解温度以上の最高到達温度で駆動すれば、本願の目的は達成される。ただ、最高到達温度が高すぎると、ヒーター寿命が短くなる場合がある。このため、熱分解温度が６００℃以下の有機顔料を使用することが好ましい。このような顔料の例としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５，１５：１，１５：２、１５：３等があげられる。

また、上記のような有機顔料は、インク中にどのような範囲でふくまれてもよいが、０．０１質量％以下の場合、画像濃度が低すぎる場合がある。また２０質量％以上の場合、インク粘度が高すぎて高周波数での駆動に支障をきたす場合がある。したがって好ましい範囲は０．０１質量％〜２０質量％である。なお、本発明者らの検討によれば、顔料濃度が１．０質量％等未満でも、本願を用いない場合に、吐出が不安定であり、かつ本発明が非常に有効なことを確認している。

（最高到達温度）
本発明では、最高到達温度は、インクとヒーターの保護膜との接触面、すなわちヒーターの上に構成された耐キヤビテーション膜の、インクとの接触面の温度として定義する。

最高到達温度は、インクがない状態で発熱抵抗素子を駆動させ、日本アビオニクス社製のサーモヴュアを用いて測定することが可能である。これは、実際に保護膜表面温度が最高到達温度となるときは保護膜表面に気泡が形成されている状態であるので、インクがない状態で計測したものと近似できるためである。また、最高到達温度を求める別の方法として特開２００１−１７１１２６号（前記特許文献４）に開示されているシュミレーションによる方法を用いてもよい。

最高到達温度は、バブルジェット（登録商標）の発泡に必要なぎりぎり吐出可能な臨界エネルギーに対して実際に投入するエネルギーの量を変化させることにより制御する。エネルギーの制御は、バブルジェット（登録商標）ヘッドに印加するパルスの巾の増減によっておこなってもよいし、パルス巾を固定させ、電圧を変化させてもよい。

（分散剤）
本発明で使用される有機顔料は、安定にインク中に分散した状態であれば、分散剤の利用は必須ではないが、インクの長期安定性等多くの理由により、使用するとより好ましい。特に、本発明者らの検討によれば、重量平均分子量が、２，０００〜１０，０００の範囲内の比較的低分子の分散樹脂を顔料に対して５０％以上、より好ましくは７０％以上使用して、安定に分散した系であると、顔料の熱分解温度以上の最高到達温度以上で長期にわたり吐出させても、断線等の不具合が発生せず、ムラのない画像が、目標製品寿命まで十分にえられる。

この理由は定かではないが、顔料を樹脂分散した系では、バブルジェット（登録商標）の発泡の際に顔料と樹脂の皮膜状の物質が発生すると推測されていることから、上記分散剤を上記記載の量含んだ場合に、好ましい状態の皮膜が形成されているものと考えている。

これら分散剤としては親水部がマレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸等のカルボン酸を可溶化基とするもので、酸価が１５０〜４００のものが好適である。

（本発明に使用するインクの液媒体）
本発明で使用するインクには、目詰まり防止等、さまざまな点から、水溶性有機溶剤も含有させることが好ましい。これら水溶性有機溶剤としては特に限定されるものではないが、グリセリン、エチレングリコール、炭素数３〜６のグリコール、炭素数４〜６のトリオール、２−ピロリドン、エチレン尿素が好ましい。また、他に併用する溶剤としては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；テトラエチレングリコール、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、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。

本発明の顔料インク中に含有される上述の水溶性化合物の合計は、特に限定されないが、インク全質量に対して、好ましくは１〜５０％、より好ましくは５〜４０質量％の範囲である。

本発明で使用するインクは水を含むことが好ましい。水としては、イオン交換水を使用することが好ましく、含有量は、インク全重量に対して、５０質量％以上であることが好ましく、また、９５質量％以下であることが好ましい。

また、本発明に使用する顔料インクは、所望の物性値を有するインクとするために、上記した成分の他に必要に応じて、添加剤として、例えば、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防カビ剤、酸化防止剤等を添加することができる。界面活性剤の選択はインクの表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上、好ましくは３０ｍＮ／ｍ以上になるようにすることが好ましい。特に界面活性剤としてはＨＬＢ１３以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルが好ましい。

ＨＬＢが１３以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルの例としては、特に限定されるものではないが、疎水部のアルキル基は、界面活性効果を持つような炭素数であれば、ラウリル、セチル、ステアリル、オレイル、ベへニル等どのようなものでもよいが、炭素数１６〜１８のアルキル基が好ましく、セチル基は特に好ましい。一方親水部のエチレンオキサイド数は、１０〜４０が好ましい。ＨＬＢの値自体としては、１３以上、好ましくは１５以上、より好ましくは１７以上である。これらの含有量は、インク中に０．１〜３質量％、好ましくは０．２〜２．５質量％、より好ましくは０．３〜２質量％である。

本発明において、ポリオキシエチレンアルキルエーテル以外に好適な界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤が好ましく、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル等が挙げられる。特に、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物を本願のインクに併用すると、吐出速度の安定性に対する効果が特に高く、好ましい。吐出速度が安定しているとは、常に一定の吐出速度で印字することで、吐出速度が吐出のたびに違う場合、得られる画像にムラがでてしまう場合がある。また、これらのノニオン系界面活性剤のＨＬＢは、１０以上、好ましくは１３以上、より好ましくは１５以上である。

これらの界面活性剤の含有量は、インク中に０．１〜３質量％、好ましくは０．２〜２．５質量％、より好ましくは０．３〜２質量％である。

（記録ヘッド）
図１には本発明における発熱ヘッドが具備された記録ヘッドの一例を、オリフィスを縦に横切る方向の概略断面図として示した。またＡＢ線断面図を示した。記録ヘッド１３はインクを通す溝１４を有するガラス、セラミックまたはプラスチック板などと、発熱ヘッド１５とを接着して得られる。発熱ヘッド１５はインクと接触する面から、Ｔａ等からなる耐キャビテーション膜１６−１、酸化シリコンや窒化シリコンなどで形成される保護膜１６−２、アルミニウム電極１７−１および１７−２、ＴａＮなどより形成される発熱ヒーター１８、蓄熱層１９、アルミナなどの放熱性に優れる支持体２０の各層が積層されて構成されている。ここで保護膜は耐キャビテーション膜１６−１および保護膜１６−２より構成されている。通常バブルジェット（登録商標）ヘッドでは耐キャビテーション膜は０．１〜０．３μである。本発明においては０．２〜０．５μの範囲だと、特に耐久寿命も十分に余裕があり、好ましい。インク２１は吐出用のオリフィス２２まで来ており、所定の圧力によりメニスカス２３を形成している。そしてアルミニウム電極１７に電気信号が加わると、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が沸騰し気泡が発生し、その圧力でメニスカス２３が突出し、オリフィス２２よりインク滴２４が吐出し、紙などの被記録材２５に向かって飛翔し、被記録材２５の画像記録領域に付着し画像が形成される。

（液滴体積）
本発明では良好な写真画像を得るために０．５ｐｌ〜２０ｐｌの液滴体積のバブルジェット（登録商標）ヘッドを用いた場合が好ましい。さらに０．５ｐｌ〜１２ｐｌの範囲では、画像堅牢性をふくめた画質の点で優れたものである。

（記録装置）
次に、本発明のインクジェット記録装置につき、インクジェットプリンタを具体例として説明する。図２は、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及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。

図２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記録媒体としての用紙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。

上記搬送装置１０３０は、互いに略平行に対向配置されている一対のローラユニット１０２２ａ及び１０２２ｂと、一対のローラユニット１０２４ａ及び１０２４ｂと、これらの各ローラユニットを駆動させるための駆動部１０２０とを備えている。かかる構成により、搬送装置１０３０の駆動部１０２０が作動状態とされると、用紙１０２８が、それぞれのローラユニット１０２２ａ及び１０２２ｂと、ローラユニット１０２４ａ及び１０２４ｂにより狭持されて、矢印Ｐ方向に間欠送りで搬送されることとなる。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。

モータ１０１８が作動状態とされてベルト１０１６が矢印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。

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及び１０１２Ｂが各色、例えばイエロー、マゼンタ、シアン及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。

〔実施例および比較例〕
以下に本発明におけるインクジェット記録方法の実施例およびを挙げて本発明を更に詳細に説明する。ただし本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（有機顔料の熱分解温度の測定）
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８の熱分解温度をメトラートレド社製示差熱量分析計 ＤＳＣ８２２を用いて昇温速度１０℃／分で常温から９００℃まで昇温し、重量が初期重量の１０％になった点の温度を測定した。５９０℃であった。

（インク１の調整）
上記顔料を用いて本実施形態に用いる有機顔料インク１を以下の方法で調整した。

（１）分散液の作製
スチレン−アクリル酸メチルアクリレート（数平均分子量：約３０００）１０部
水酸化カリウム１部
ジエチレングリコール５部
イオン交換水６４部。

先ず、上記成分を容器の中に入れて混合し、ウォーターバスで８０℃に加熱し、樹脂分を完全に溶解させた。次に、この溶液に、上記顔料Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８を２０部加え、３０分間プレミキシングを行った後、バッチ式サンドミル（アイメックス社製）に仕込み、０．８ｍｍ径のジルコニアビーズをメディアとして充填し、水冷しつつ３時間かけて分散処理を行なった。

更に、上記で得た分散液を遠心分離処理（１０，０００ｒｐｍ、３０分間）することによって、粗大粒子を含む非分散物を除去して分散液１とした。得られた分散液は、その顔料濃度が１０質量％、分散剤濃度が４質量％であった。

（２）インクの作製
インクの作製は、上記分散液１を使用し、これに以下の成分を加えて所定の濃度にし、これらの成分を十分に混合撹拌した後、ポアサイズ２．５μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）にて加圧濾過し、本実施形態に使用する顔料インク１を調製した。
上記分散液 ３０部
グリセリン１０部
トリエチレングリコール５部
アセチレングリコールのＥＯ付加物０．５部
（商品名：アセチレノールＥ１００；川研ファインケミカル製）
ポリオキシエチレンセチルエーテル（ＥＯ ２０）１部
イオン交換水５３．５部。

（インク２の調整）
（熱分解温度の測定）
上記と同様の方法でＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２の熱分解温度を測定したところ５７５℃であった。

（インクの調整）
上記顔料を用いて、インク１と同様に分散液を調整し、同様にインク化し、インク２を得た。

（インク３の調整）
（熱分解温度の測定）
上記と同様の方法でＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３の熱分解温度を測定したところ５９５℃であった。

（インクの調整）
上記顔料を用いて、インク１と同様に分散液を調整し、同様にインク化し、インク３を得た。

（記録ヘッド）
記録ヘッドとして、１回の吐出動作によって１ノズルから吐出されるインク量が１０ピコリットルとなるように構成されたヘッドをもちいた。このヘッドの発泡部分の断面を図３に示した。インクジェットヘッド用基板はインクと接触する面から、Ｔａよりなる厚み０．２μｍの耐キャビテーション膜１０、チッ化シリコンからなる厚み０．２μｍの保護膜１１、絶縁層８、アルミニウム電極３および４、ＴａＮなどより形成される発熱抵抗層７、蓄熱層６、アルミナなどの放熱性に優れる支持体２０の各層を積層している。

耐キャビテーション膜１０のインクとの接触表面の温度を、ヘッドに印加する電圧を変えて日本アビオニクス社製のサーモヴュアを用いてインクが無い状態で発熱抵抗素子を駆動させて実測し、最高到達温度が５００℃、５５０℃、６００℃，６４０℃となる投入エネルギー条件を設定した。６４０℃のときの電圧条件は、上記ヘッドに実際にインクを充填して，徐々に電圧をあげていき、インクがオリフィスから飛び出す閾値電圧の約１．３０倍の電圧であった。

上記記録ヘッドを用いて前記インク１，２，３を駆動周波数３ＫＨｚで、上記各最高到達温度の条件で１Ｅ７パルス吐出させた後の吐出速度を測定した結果を図４に示した。最高到達温度が各顔料の熱分解温度以上になると、吐出速度が高く、また速度のばらつきも非常に小さくなった。さらに、同じ条件で２Ｅ８パルスまで吐出させたところ、最高到達温度５００℃、５５０℃の条件のものは、１Ｅ７パルスの時よりも速度が低下したが、６００℃、６４０℃のものは、速度低下や、ヒーター断線と思われる不吐はみられなかった。

バブルジェット（登録商標）ヘッドの構成の概略図である。 インクジェットプリンタの概略斜視図である。 実施例に用いた記録ヘッドの断面である。 ヒーターの最高到達温度と吐出速度の関係を示す図である。

符号の説明

３，４ アルミニウム電極
６ 蓄熱層
７ 発熱抵抗層
８ 絶縁層
２０ 支持体
１０ 耐キャビテーション膜
１１ 保護膜
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
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

Claims (7)

1. 発熱抵抗素子と、該発熱抵抗素子を被覆する保護膜と、を備えるインクジェットヘッド用基板を用いて、前記発熱抵抗素子を発熱させ前記保護膜を介してインクに熱エネルギーを付与し該インクに膜沸騰を発生させ、気泡発生時に生じる圧力によって該インクを吐出するインクジェット記録方法であって、前記インクが色材として有機顔料を含み、前記保護膜の前記インクとの接触表面における最高到達温度が、前記有機顔料の熱分解温度以上であることを特徴とするインクジェット記録方法。
2. 前記インクが、有機顔料を分散するための分散剤、水溶性有機溶剤、水を少なくとも含むことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録方法。
3. 前記インクが、前記有機顔料を、インク全質量に対して０．０１質量％以上２０質量％以下含むことを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録方法。
4. 前記インクが、分散剤を前記有機顔料に対して５０質量％以上含むことを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録方法。
5. 前記インクが、分散剤を前記有機顔料に対して７０質量％以上含むことを特徴とする請求項４記載のインクジェット記録方法。
6. 前記有機顔料の熱分解温度が６００℃以下であることを特徴とする請求項２記載のインクジェット記録方法。
7. 前記インクジェット記録に使用するヘッドの液滴体積が０．５〜２０ｐｌであることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録方法。

Images