JP4497624B2

JP4497624B2 - Method for reducing burnt adhesion to heater surface of ink jet recording head, ink jet recording method, ink jet recording apparatus, recording unit, and method for extending life of recording head

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Publication number: JP4497624B2
Application number: JP2000045867A
Authority: JP
Inventors: 隆司 ▲葛▼城; 真塩谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2020-02-23
Also published as: JP2000309101A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクに熱エネル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。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりインクジェット記録方法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記録方法（所謂バブルジェット記録方法）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字できるという特徴を有している。
【０００３】
この記録法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記録が行われるものである。しかし、この方式は、大量の印刷を行うと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。
【０００４】
例えば、特開平３−１６００７０号公報に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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、記録ヘッド内のインクに対して熱エネルギーを印加して、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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するこ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、該ヒータへのコゲの付着低減方法であって、該ヒータがタンタル及びタンタルの酸化物よりなる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）アルダン酸及びアルダン酸塩から選択される少なくとも一つを含むインクであり、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
１．１０≦Ｅｏｐ／Ｅｔｈ≦１．５０
の関係を満たすことを特徴とする。
【０００７】
そして係る構成によってヒータの最表面保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、インク中のアルダン酸及びアルダン酸塩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。
【０００８】
そしてヒータの最表面保護層に含まれる金属をタンタル、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。
【０００９】
１．１０≦Ｅop／Ｅth≦１．５０
【００１０】
また上記の目的を達成することのできるインクジェット記録方法の一実施態様は、インク流路内のインクに熱エネルギーを印加するヒータに記録信号に応じたパルス状の電気信号を付与し、該ヒータを発熱させて該インク流路内のインクを加熱することによって該インクを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、該ヒータが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備えており、且つ該インクが（ａ）色材、（ｂ）液媒体、及び（ｃ）アルダン酸及びアルダ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り、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
１．１０≦Ｅｏｐ／Ｅｔｈ≦１．５０
の関係を満たすことを特徴とする。
【００１１】
また上記の目的を達成することのできるイ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、該ヒータはタンタル及びタンタルの酸化物よりなる最表面保護層を具備し、且つ該インクは（ａ）色材、（ｂ）液媒体、及び（ｃ）アルダン酸及びアルダン酸塩から選択される少なくとも一つを含むインクであり、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
１．１０≦Ｅｏｐ／Ｅｔｈ≦１．５０
の関係を満たすことを特徴とする。
【００１２】
また上記の目的を達成することのできる記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部は該インクに熱エネルギーを印加する為の、タンタル及びタンタルの酸化物よりなる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）アルダン酸及びアルダ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り、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
１．１０≦Ｅｏｐ／Ｅｔｈ≦１．５０
の関係を満たすことを特徴とする。
【００１３】
更に上記目的を達成することのできる記録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、該ヒータにタンタル及びタンタルの酸化物よりなる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）アルダン酸及びアルダン酸塩から選択される少なくとも一つを含むインクを用い、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１．１０≦Ｅｏｐ／Ｅｔｈ≦１．５０
の関係を満たすようにすることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、好ましい実施の形態を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
【００１５】
（アルダン酸及びアルダン酸塩について）
先ず、アルダン酸及びアルダ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、該インクにアルダン酸、アルダン酸塩、特に好ましくは酒石酸、酒石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。
【００１６】
アルダン酸（アルダル酸ともいう）はアルドースのアルデヒド基と第一アルコール基をともに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ジカルボン酸であり、下記一般式で表わされる。
【００１７】
ＨＯＯＣ（Ｃ^*ＨＯＨ）ｎＣＯＯＨ
（但し、ｎは１以上の整数。Ｃ^*不斉炭素原子を表わす。）
【００１８】
上記一般式に示す様に、アルダン酸は不斉炭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）のアルダン酸は難易の差はあるが水を失ってモノ及びジラクトンをつくる。モノラクトンはラクトン酸ともいい、条件によって一方のカルボキシル基によるものと他方のカルボキシル基によるものとの２種を生ずる。
【００１９】
アルダン酸は炭素数で分類され、炭素数３個（前記一般式のｎ＝１）のものはトリアル酸；炭素数４個（前記一般式のｎ＝２）のものはテトラル酸；炭素数５個（前記一般式のｎ＝３）のものはペンタル酸（ペンタ糖酸）；炭素数６個（前記一般式のｎ＝４）のものはヘキサル酸（ヘキソ糖酸）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３個（前記一般式のｎ＝１）のタルトロン酸；炭素数４個（前記一般式のｎ＝２）の酒石酸；炭素数５個（前記一般式のｎ＝３）のキシロ糖酸、リボ糖酸、アラボ糖酸；炭素数６個（前記一般式のｎ＝４）のグルコ糖酸、マンノ糖酸、イド糖酸、粘液酸、タロ粘液酸、アロ粘液酸；等が挙げられ、それぞれにＤ体、Ｌ体、メソ体及びＤＬ体が存在するものもある。
【００２０】
本発明のアルダン酸の中で特に好ましい酒石酸について述べる。酒石酸ははＤ体、Ｌ体、ＤＬ体、メソ体が存在しており、どれを使用してもよいが、一般的にＬ体のＬ−酒石酸が容易に入手出来る。
【００２１】
又、酒石酸塩としては、酒石酸リチウム、酒石酸ナトリウム、酒石酸カリウム、酒石酸マグネシウム、酒石酸カルシウム、、酒石酸バリウム、酒石酸鉄（ＩＩ）、酒石酸銅（ＩＩ）、酒石酸アンモンニウム、酒石酸の有機アンモニウム塩等が挙げられるが、好ましくは、酒石酸リチウム、酒石酸ナトリウム、酒石酸カリウム、酒石酸ナトリウム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つ以上併用して使用することも出来る。
【００２２】
（アルダン酸、アルダン酸塩の含有量）
インク中のアルダン酸及びアルダン酸塩の総量としては、インク全量に対して０．００５〜２０重量％、特には０．０５〜１２重量％が好ましい。この範囲内とすることで、ヒータ上へのコゲの付着が極めて有効に低減でき、またインクのインクジェット吐出特性に与える影響も殆ど無く、またコスト的にも有利である。
【００２３】
酒石酸、酒石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０．００５〜２０重量％であり、好ましくは、酒石酸、酒石酸リチウム、酒石酸ナトリウム、酒石酸カリウム、酒石酸ナトリウム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。０．００５重量％より少ないとコゲの低減効果が発現せず、２０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。
【００２４】
（色材）
本発明に用いられる色材について説明する。色材としては、染料又は顔料を用いるのが好ましい。
【００２５】
染料としては直接染料、酸性染料、塩基性染料、分散染料などあらゆる染料を用いることが出来る。具体的には例えば、下記のような染料を単独で、若しくは２つ以上を適宜組合わせて用いることができる。
【００２６】
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック−４，−９，−１１，−１７，−１９，−２２，−３２，−８０，−１５１，−１５４，−１６８，−１７１，−１９４、−１９５、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー−１，−２，−６，−８，−２２，−３４，−７０，−７１，−７６，−７８，−８６，−１４２，−１９９，−２００，−２０１，−２０２，−２０３，−２０７，−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，−３７，−３９，−５１，−５９，−６２，−６３，−７３，−７５，−８０，−８１，−８３，−８７，−９０，−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，−２６，−２７，−２８，−３３，−３４，−４１，−４４，−４８，−８６，−８７，−８８，−１３２，−１３５，−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，−４８，−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，−５５，−５９，−６２，−７８，−８０，−８１，−９０，−１０２，−１０４，−１１１，−１８５，−２５４、
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド−１，−４，−８，−１３，−１４，−１５，−１８，−２１，−２６，−３５，−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，−２５，−３４，−３８，−４１，−４２，−４４，−５３，−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、−１７、−１８、−１９、−２０、−２１、−２５、−２６、−２７、−２８、−２９、−３１、−３２、−３３、−３４、−３７、−３８、−３９、−４０、−４１、−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、−１７、１９、−２０、−２１、−２２、−２３、−２４、−２８、−２９、−３１、−３２、−３３、−３４、−３５、−３６、−３７、−３８、−３９、−４０、−４１、−４２、−４３、−４５、−４６、−４９、−５０、−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。
【００２７】
なお本発明に係るインクに用い得る染料はこれらに限定されるものではない。
【００２８】
（顔料）
顔料としては無機顔料や有機顔料などあらゆる顔料を用いることが出来る。
【００２９】
具体的には下記のようなものを各々単独で、或いは２つ以上を組合わせて用いることができる。
【００３０】
カーボンブラック、
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、−２、−３、−１２、−１３、−１４、−１６、−１７、−７３、−７４、−７５、−８３、−９３、−９５、−９７，−９８，−１１４，−１２８，−１２９，−１５１，−１５４、−１９５、
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド−５、−７、−１２、−４８（Ｃａ）、−４８（Ｍｎ）、−５７（Ｃａ）、５７：１、５７（Ｓｒ）、１１２、１２２、１２３、１６８、１８４、２０２．
Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー−１、−２、−３、−１５：３、−１５：３４、−１６、−２２、−６０、
Ｃ．Ｉ．ヴァットブルー−４、−６
等が挙げられる。
【００３１】
（分散剤）
これら顔料を使用した場合は、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１０００〜３００００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。
【００３２】
また、特開平５−１８６７０４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。
【００３３】
これら染料及び顔料を１種類で用いるか、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。
【００３４】
（液媒体）
次に、本発明に用いられる液媒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。
【００３５】
本発明に使用する水は、種々のイオンを含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、水性顔料インク全量に対して、好ましくは３５〜９６重量％の範囲である。
【００３６】
水溶性有機溶剤はインクの粘度を使用上好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。
【００３７】
（添加剤）
又、本発明のインクのｐＨ値を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。
【００３８】
これらの塩は、単独でインク中に添加させ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。
【００３９】
更に、本発明のインクには、上記の成分の他に必要に応じて、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。
【００４０】
（インク物性）
又、本発明のインクの物性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１０〜６０ｍＮ／ｍ（ｄｙｎ／ｃｍ）、より好ましくは１５〜５０ｍＮ／ｍ（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。
【００４１】
（記録方法）
本発明のインクを用いて記録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。
【００４２】
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。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、白金等の金属又は白金の酸化物等の金属の酸化物、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。
【００４３】
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（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。
【００４４】
（ヒータへの印加エネルギー量）
次にヒー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。
【００４５】
方法１パルス幅が固定している場合。
まず、与えられたパルス幅で、バブルジェットヘッドが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。
【００４６】
方法２電圧が固定している場合。
まず、与えられた電圧で、バブルジェットヘッドが吐出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Ｐopとすれば、ｒ値は、
ｒ＝Ｐop／Ｐth
で求められる。
【００４７】
なお、ここでの電圧値はＢＪヒーターを発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Ｖop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。
【００４８】
また、実際のプリンターで記録を行っている際には、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。
【００４９】
更に、前記式（１）と式（２）から、同一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。
【００５０】
インクの安定的な吐出のためには、ｒ値を１．１２〜１．９６程度で駆動するのが一般的である。しかしアルダン酸及びアルダン酸塩から選ばれる少なくとも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1.１０〜1.５０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、アルダン酸やアルダ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。
【００５１】
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。
【００５２】
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によって吐出口面に水分、塵埃等の除去が行われる。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
本発明で使用されるインクジェット記録装置としては、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。
【００５８】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をよ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。
【００５９】
実施例１〜３及び比較例１
下記に示す各成分を混合し、充分攪拌して溶解させた後、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）にて加圧濾過して実施例A及び実施例Aのインクより酒石酸２ナトリウム・２水和物を抜いた比較例Aのインクを調整した。
【００６０】
実施例 A のインク組成
・プロジェットファストブラック２（Ｚｅｎｅｃａ社）２部
・ジエチレングリコール１０部
・酒石酸２ナトリウム・２水和物２部
・水酸化ナトリウム０．１部
・水８５．９部
【００６１】
比較例 A のインク組成
・プロジェットファストブラック２（Ｚｅｎｅｃａ社）２部
・ジエチレングリコール１０部
・水酸化ナトリウム０．１部
・水８７．９部
【００６２】
〔評価１〕
上記の実施例A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６２５０Ｈｚ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。
【００６３】
【外１】

【００６４】
また、実施例Aのインクを用いて、ｒ値＝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。
【００６５】
また、ｒ値＝１．５６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。
【００６６】
また、比較例Aのインクを用いて、ｒ値＝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。結果を表１に示す。
【００６７】
・吐出耐久性
前記装置と駆動条件で連続吐出を行い、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。
【００６８】
・コゲ付着量
上記ヘッドの吐出耐久性で評価の終了した記録ヘッドを分解し、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。
【００６９】
【表１】

【００７０】
実施例４〜１３及び比較例２〜１１
下記に示す各成分を混合し、充分攪拌して溶解させた後、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）にて加圧濾過して実施例４〜８のインクを調整した。
【００７１】
実施例４のインク組成
・プロジェットファストブラック２（Ｚｅｎｅｃａ社）２部
・ジエチレングリコール１０部
・粘液酸０．５部
・水酸化ナトリウム１部
・水８６．５部
【００７２】
実施例５のインク組成
・プロジェットファストイエロー２（Ｚｅｎｅｃａ社）３部
・ジエチレングリコール１０部
・酒石酸２ナトリウム・２水和物１部
・水８６部
【００７３】
実施例６のインク組成
・プロジェットファストマゼンタ２（Ｚｅｎｅｃａ社）３部
・ジエチレングリコール１０部
・酒石酸２ナトリウム・２水和物２部
・水８５部
【００７４】
実施例７のインク組成
・プロジェットファストシアン２（Ｚｅｎｅｃａ社）４部
・ジエチレングリコール１０部
・酒石酸２リチウム・１水和物１部
・水８５部
【００７５】
実施例８のインク組成
・プロジェットファストブラック２（Ｚｅｎｅｃａ社）２部
・グリセリン５部
・ジエチレングリコール５部
・尿素４部
・２−プロパノール３．５部
・酒石酸２ナトリウム・２水和物１０部
・水酸化ナトリウム０．１部
・硫酸アンモニウム０．１部
・水７０．３部
【００７６】
実施例９
（顔料分散液１の作成）
スチレンーアクリル酸ーアクリル酸ブチル共重合体５部
（酸価１１６、平均分子量３７００）
トリエタノールアミン０．５部
ジエチレングリコール５部
水６９．５部
【００７７】
上記成分を混合し、ウォーターバスで７０℃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。
【００７８】
分散機サンドグライダー（五十嵐機械製）
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
【００７９】
更に、遠心分散処理（１２０００ｒｐｍ、２０分間）を行い、粗大粒子を除去して顔料分散液１とした。
【００８０】
（実施例９のインク作成）
以下の各成分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９のインクとした。
【００８１】
・顔料分散液１３０部
・ジエチレングリコール１０部
・２ープロパノール２部
・酒石酸２ナトリウム・２水和物１部
・水５７部
【００８２】
実施例１０
（顔料分散液２の作成）
市販の酸性カーボンブラック「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、１００〜１０５℃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３０００ｍｌ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＝８〜１０）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。
【００８３】
（実施例１０のインク作成）
以下の各成分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１０のインクとした。
【００８４】
・顔料分散液２３０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
・酒石酸２ナトリウム・２水和物１部
・水５８．８部
【００８５】
実施例１１
（顔料分散液３の調整）
スチレン−アクリル酸共重合体５．５部
（酸価２００、平均分子量７０００）
モノエタノールアミン１．０部
イオン交換水６７．５部
ジエチレングリコール５．０部
【００８６】
上記成分を混合し、ウォーターバスで７０℃に加温し、、樹脂分を完全に溶解させた。この溶液にＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＹｅｌｌｏｅ９３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。
【００８７】
分散機：サンドグラインダー
粉砕メディア：ガラスビーズ１ｍｍ径
粉砕メディアの充填率：５０％（体積）
粉砕時間：３時間
【００８８】
さらに遠心分離処理（１２０００ｒｐｍ、２０分間）を行い、粗大粒子を除去して分散液とした。
【００８９】
（インクの調整）
以下の各成分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１１のインクとした。
・顔料分散液３２０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
・酒石酸２ナトリウム・２水和物１部
・水５３．７部
【００９０】
実施例１２
（顔料分散液４の調整）
スチレン−アクリル酸共重合体５．５部
（酸価２００、平均分子量７０００）
モノエタノールアミン１．０部
イオン交換水６７．５部
ジエチレングリコール５．０部
【００９１】
上記成分を混合し、ウォーターバスで７０℃に加温し、、樹脂分を完全に溶解させた。この溶液にＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＲｅｄ１２２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。
【００９２】
分散機：サンドグラインダー
粉砕メディア：ガラスビーズ１ｍｍ径
粉砕メディアの充填率：５０％（体積）
粉砕時間：３時間
【００９３】
さらに遠心分離処理（１２０００ｒｐｍ、２０分間）を行い、粗大粒子を除去して分散液とした。
【００９４】
（インクの調整）
以下の各成分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１２のインクとした。
・顔料分散液４２０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
・酒石酸２ナトリウム・２水和物１部
・水５３．７部
【００９５】
実施例１３
（顔料分散液５の調整）
スチレン−アクリル酸共重合体５．５部
（酸価２００、平均分子量７０００）
モノエタノールアミン１．０部
イオン交換水６７．５部
ジエチレングリコール５．０部
【００９６】
上記成分を混合し、ウォーターバスで７０℃に加温し、、樹脂分を完全に溶解させた。
【００９７】
この溶液にＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１５：３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。
【００９８】
分散機：サンドグラインダー
粉砕メディア：ガラスビーズ１ｍｍ径
粉砕メディアの充填率：５０％（体積）
粉砕時間：３時間
【００９９】
さらに遠心分離処理（１２０００ｒｐｍ、２０分間）を行い、粗大粒子を除去して分散液とした。
【０１００】
（インクの調整）
以下の各成分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１３のインクとした。
・顔料分散液５２０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
・酒石酸２ナトリウム・２水和物１部
・水５３．７部
【０１０１】
比較例２〜１１
下記に示す各成分を混合し、充分攪拌して溶解させた後、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５〜１４のインクを夫々調整した。
【０１０２】
比較例２のインク組成
・プロジェットファストブラック２（Ｚｅｎｅｃａ社）２部
・ジエチレングリコール１０部
・水酸化ナトリウム０．１部
・水８７．９部
【０１０３】
比較例３のインク組成
・プロジェットファストイエロー２（Ｚｅｎｅｃａ社）３部
・ジエチレングリコール１０部
・水８７部
【０１０４】
比較例４のインク組成
・プロジェットファストマゼンタ２（Ｚｅｎｅｃａ社）３部
・ジエチレングリコール１０部
・水８７部
【０１０５】
比較例５のインク組成
・プロジェットファストシアン２（Ｚｅｎｅｃａ社）４部
・ジエチレングリコール１０部
・水８６部
【０１０６】
比較例６のインク組成
・プロジェットファストブラック２（Ｚｅｎｅｃａ社）２部
・グリセリン５部
・ジエチレングリコール５部
・尿素５部
・水酸化ナトリウム０．１部
・硫酸アンモニウム０．１部
・水８２．８部
【０１０７】
比較例７のインク組成
以下の各成分をビーカーにて混合し、２５℃にて３時間撹拌したものを本比較例７のインクとした。
・顔料分散液１３０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
【０１０８】
比較例８のインク組成
以下の各成分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比較例８のインクとした。
・顔料分散液２３０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
【０１０９】
比較例９
以下の各成分をビーカーにて混合し、２５℃にて３時間撹拌したものを比較例９のインクとした。
・顔料分散液３２０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
【０１１０】
比較例１０
以下の各成分をビーカーにて混合し、２５℃にて３時間撹拌したものを比較例１０のインクとした。
・顔料分散液４２０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
【０１１１】
比較例１１
以下の各成分をビーカーにて混合し、２５℃にて３時間撹拌したものを比較例１１のインクとした。
・顔料分散液５２０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
【０１１２】
〔評価２〕
上記の実施例４〜１３及び比較例２〜１１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６２５０Ｈｚ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。結果を表２に示す。
【０１１３】
・吐出耐久性
前記装置と駆動条件で連続吐出を行い、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。
【０１１４】
・コゲ付着量
上記ヘッドの吐出耐久性で評価の終了した記録ヘッドを分解し、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。
【０１１５】
【表２】

【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、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。
【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例を示す縦断面図である。
【図２】インクジェット記録装置のヘッドの一例を示す横断面図である。
【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概略斜視図である。
【図５】インクカートリッジの一例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インク流路（ノズル）
１５発熱素子基板
１６−１保護層
１６−２最表面保護層
１６保護膜
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（微細孔）
２３メニスカス
２４インク小滴
２５被記録材
２６マルチ溝
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for reducing the adhesion of kogation to a heater surface for applying thermal energy to ink, an ink jet recording method, an ink jet recording apparatus, a recording unit, and a method for extending the life of an ink jet recording head.
[0002]
[Prior art]
Various ink jet recording methods have been devised, and among them, for example, an ink jet recording method (for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 54-51837) ejects ink as ink droplets by the action of thermal energy ( The so-called bubble jet recording method) is very simple with high-density multi-nozzles, so that high-quality images can be obtained at high speed and at a very low cost, and can also be printed on plain paper that does not have a special coating layer. It has the characteristics.
[0003]
In this recording method, when the heater of the recording head is rapidly heated, the liquid on the heater generates bubbles, causing a rapid increase in volume. Recording is performed by ejecting and flying droplets from the nozzles at the tip of the recording head and attaching to the recording material by an action force based on this sudden increase in volume. However, in this method, when a large amount of printing is performed, the heater of the recording head is repeatedly heated in order to discharge ink, and as a result, a decomposition product of ink (so-called kogation) may accumulate on the heater surface. When kogation accumulates, thermal energy is not effectively transferred from the heater to the ink, and the amount of ejected droplets and the velocity of the ejected droplets are reduced compared to the initial stage, which affects the image quality. Sometimes. In this case, it is necessary to replace the recording head in order to continuously obtain high quality printing, and this situation leads to an increase in the total printing cost for the user. Therefore, it is always aimed at further improvement in the bubble jet system to further reduce the adhesion of kogation on the heater that may cause such a situation and to further extend the life of the recording head. It is one of the important technical issues that should be addressed.
[0004]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-160070 proposes an ink containing an oxo anion. Examples of oxo anions include phosphates, polyphosphates, phosphate esters, arsenates, molybdates, sulfates, sulfites, and oxalates.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for further reducing the adhesion of kogation to a heater surface for applying thermal energy to ink in a recording head to discharge the ink from the recording head. . Another object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus that enables higher quality printing and can achieve a longer life of the recording head. Another object of the present invention is to provide a recording unit that can perform high-quality printing for a longer period of time. It is another object of the present invention to provide a method for extending the life of a recording head that achieves further cost reduction of excellent quality printing.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
One embodiment of a method for reducing the adhesion of kogation to a heater of an ink jet printer that can achieve the above object is a recording head including a heater for applying thermal energy to ink and discharging the ink from an orifice. A method of reducing adhesion of kogation to the heater of an inkjet printer having the heater, wherein the heater includes an outermost protective layer made of tantalum and an oxide of tantalum , and the ink is (a) a color material, and (b) a liquid A medium, and (c) an ink containing at least one selected from aldanoic acid and aldanoic acid, and the energy input to the heater to eject the ink is Eop, and the ink is ejected from the recording head Assuming that the minimum amount of energy input to the heater is Eth, the Eop is 1.10 ≦ Eop / Eth ≦ 1. 0
It is characterized by satisfying the relationship.
[0007]
With this configuration, it is possible to extremely effectively reduce the adhesion of kogation to the outermost surface protective layer of the heater. The reason why such an effect is obtained by using this ink is not clear, but at least one selected from aldanoic acid and aldanoic acid salt in the ink is a metal and / or metal constituting the outermost surface protective layer of the heater It is considered that it interacts with oxides to prevent the adhesion of kogation, or promotes the decomposition of kogation and the peeling of kogation from the heater surface.
[0008]
When the metal contained in the outermost protective layer of the heater is tantalum or the metal oxide is tantalum oxide, the effect becomes more remarkable. Furthermore, when the amount of energy input to the heater is Eop and the minimum amount of energy input to the heater required to eject ink is Eth, the energy to the heater is such that Eop satisfies the following relationship. By setting the input amount, the effect of preventing burns of the present invention is further improved.
[0009]
1.10 ≦ Eop / Eth ≦ 1.50
[0010]
An embodiment of an ink jet recording method that can achieve the above object is to apply a pulsed electrical signal corresponding to a recording signal to a heater that applies thermal energy to ink in an ink flow path, In an ink jet recording method including a step of discharging the ink from an orifice by heating the ink in the ink flow path by generating heat, the heater includes an outermost protective layer including at least one of a metal and a metal oxide. cage, and the ink is (a) a coloring material, (b) liquid medium, and (c) an ink der comprising at least one selected from the group of aldaric and Aldan salt is, for ejecting the ink The energy input to the heater is Eop, and the minimum amount of energy input to the heater required to eject the ink from the recording head is Eop. when the h, Eop is following
1.10 ≦ Eop / Eth ≦ 1.50
It is characterized by satisfying the relationship .
[0011]
An embodiment of an ink jet recording apparatus that can achieve the above object includes an ink containing portion that contains ink, and a heater that applies thermal energy to the ink in the ink flow path guided from the ink containing portion. An ink jet recording apparatus comprising: an ink jet recording head comprising: a means for applying a pulsed electric signal to the heater according to recording information, wherein the heater is an outermost surface made of tantalum and an oxide of tantalum A protective layer, and the ink is an ink containing at least one selected from (a) a color material, (b) a liquid medium, and (c) an ardanic acid and an ardanate, and ejects the ink. Therefore, the energy input to the heater is set to Eop, and the minimum energy input to the heater is required to discharge the ink from the recording head. When the Eth and, Eop is below 1.10 ≦ Eop / Eth ≦ 1.50
It is characterized by satisfying the relationship.
[0012]
An embodiment of a recording unit that can achieve the above object includes an ink storage portion that stores ink, and an ink jet recording head portion that discharges the ink from an orifice by the action of thermal energy. The ink jet recording head unit includes a heater having an outermost surface protective layer made of tantalum and an oxide of tantalum for applying thermal energy to the ink, and the ink is ( a) an ink containing at least one selected from the group consisting of a) a color material, (b) a liquid medium, and (c) an aldanoic acid and an aldanoic acid salt, and energy input to the heater for discharging the ink. Where Eop is the energy input to the heater, which is the minimum required to eject the ink from the recording head, and Eth is Eo There below 1.10 ≦ Eop / Eth ≦ 1.50
It is characterized by satisfying the relationship.
[0013]
Furthermore, one embodiment of a method for extending the life of a recording head that can achieve the above object is to apply thermal energy to ink, which is used in an ink jet recording method including a step of applying thermal energy to ink and discharging it from an orifice. A method for extending the life of a recording head having a heater, wherein the heater is provided with an outermost surface protective layer made of tantalum and an oxide of tantalum , and (a) a color material and (b) a liquid medium as the ink And (c) using an ink containing at least one selected from aldanoic acid and aldanoate, and letting Eop be the energy input to the heater for discharging the ink, and discharging the ink from the recording head Therefore, when the minimum amount of energy input to the heater is Eth, Eop is as follows: 1.10 ≦ Eop / Eth ≦ 1.50
It is characterized by satisfying this relationship.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.
[0015]
(Aldanic acid and ardanate)
First, aldanoic acid and aldanoic acid salt will be described. The inventors of the present invention have made extensive studies on a method for reducing burnt adhesion on the heater of the inkjet recording head in an inkjet recording method in which ink is ejected as ink droplets by the action of thermal energy. In addition, the present inventors have found that kogation is very effectively reduced by including at least one selected from aldanates, particularly preferably tartaric acid and tartrate.
[0016]
Ardanic acid (also referred to as aldaric acid) is a polyoxydicarboxylic acid corresponding to one obtained by oxidizing both the aldehyde group and primary alcohol group of aldose into a carboxyl group, and is represented by the following general formula.
[0017]
HOOC (C ^* HOH) nCOOH
(However, n is an integer greater than or equal to 1. C ^* represents an asymmetric carbon atom.)
[0018]
As shown in the above general formula, since aldanoic acid has an asymmetric carbon atom, there are many optical isomers. Aldanic acid having 5 or more carbon atoms (n = 3 or more in the above general formula) loses water but produces mono- and dilactones, although there is a difference in difficulty. Monolactone is also called lactone acid, and depending on conditions, two types are produced: one due to one carboxyl group and the other due to the other carboxyl group.
[0019]
Ardanic acids are classified according to the number of carbon atoms, those having 3 carbon atoms (n = 1 in the above general formula) are triarric acids; those having 4 carbon atoms (n = 2 in the above general formulas) are tetraluric acid; carbon numbers 5 The ones (n = 3 in the above general formula) are collectively referred to as pentaleic acid (pentasaccharide acid); the ones having 6 carbons (n = 4 in the above general formula) are collectively referred to as hexaleic acid (hexosugar acid). Specific examples of the aldonic acid include, for example, tartronic acid having 3 carbon atoms (n = 1 in the general formula); tartaric acid having 4 carbon atoms (n = 2 in the general formula); 5 carbon atoms (in the general formula n = 3) xylosacic acid, ribosugar acid, arabosugar acid; 6 carbon atoms (n = 4 in the above general formula) glucosaccharic acid, mannosaccharic acid, idacic acid, mucous acid, taro mucic acid, Allo-mucic acid; and the like, and some of them have D-form, L-form, meso-form and DL-form.
[0020]
The tartaric acid that is particularly preferred among the aldanoic acids of the present invention will be described. Tartaric acid exists in D-form, L-form, DL-form, and meso-form, and any of them may be used. Generally, L-form L-tartaric acid is easily available.
[0021]
Examples of the tartrate include lithium tartrate, sodium tartrate, potassium tartrate, magnesium tartrate, calcium tartrate, barium tartrate, iron (II) tartrate, copper (II) tartrate, ammonium tartrate, and organic ammonium salts of tartrate. However, it is preferable to use lithium tartrate, sodium tartrate, potassium tartrate, potassium sodium tartrate. These compounds can be used alone or in combination of two or more.
[0022]
(Aldanic acid and ardanate content)
The total amount of aldanoic acid and aldanoic acid salt in the ink is preferably 0.005 to 20% by weight, particularly 0.05 to 12% by weight, based on the total amount of the ink. By setting it within this range, the adhesion of kogation onto the heater can be extremely effectively reduced, and there is almost no influence on the ink jet ejection characteristics of the ink, and this is advantageous in terms of cost.
[0023]
The total content of at least one compound selected from tartaric acid and tartrate is 0.005 to 20% by weight with respect to the total amount of the ink, preferably at least from tartaric acid, lithium tartrate, sodium tartrate, potassium tartrate, and sodium potassium tartrate. The total content of one kind of selected compound is 0.05 to 12% by weight with respect to the total amount of the ink. If it is less than 0.005% by weight, the effect of reducing kogation will not be manifested, and if it exceeds 20% by weight, no further effect can be expected.
[0024]
(Coloring material)
The color material used in the present invention will be described. As the color material, a dye or a pigment is preferably used.
[0025]
Any dye such as a direct dye, an acid dye, a basic dye, or a disperse dye can be used as the dye. Specifically, for example, the following dyes can be used alone or in combination of two or more.
[0026]
C. I. Direct Black-4, -9, -11, -17, -19, -22, -32, -80, -151, -154, -168, -171, -194, -195, C.I. I. Direct Blue-1, -2, -6, -8, -22, -34, -70, -71, -76, -78, -86, -142, -199, -200, -201, -202, -203, -207, -218, -236, -287,
C. I. Direct Red-1, -2, -4, -8, -9, -11, -13, -15, -20, -28, 31, -33, -37, -39, -51, -59, -62, -63, -73, -75, -80, -81, -83, -87, -90, -94, -95, -99, -101, -110, -189, -225, -227 ,
C. I. Direct yellow-1, -2, -4, -8, -11, -12, -26, -27, -28, 333, -34, -41, -44, -48, -86, -87, -88, -132, -135, -142, -144,
C. I. Food Black-1, -2,
C. I. Acid Black-1, -2, -7, -16, -24, -26, -28, -31, -48, -52, -63, -107, -112, -118, -119, -121, -172, -194, -208,
C. I. Acid Blue-1, −7, −9, −15, −22, −23, −27, −29, −40, −43, −55, −59, −62, −78, −80, −81, -90, -102, -104, -111, -185, -254,
C. I. Acid Red-1, -4, -8, -13, -14, -15, -18, -21, -26, -35, -37, -52, -249, -257, -289,
C. I. Acid Yellow-1, -3, -4, -7, -11, -12, -13, -14, -19, -23, -25, -34, -38, 41, -42, -444 -53, -55, -61, -71, -76, -79,
C. I. Reactive Blue-1, -2, -3, -4, -5, -7, -8, -9, -13, -14, -15, -17, -18, -19, -20, -21 , -25, -26, -27, -28, -29, -31, -32, -33, -34, -37, -38, -39, -40, -41, -43, -44,- 46,
C. I. Reactive Red-1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -11, -12, -13, -15, -16, -17, 19, -20, -21, -22, -23, -24, -28, -29, -31, -32, -33, -34, -35, -36, -37, -38, -39, -40, -41 , -42, -43, -45, -46, -49, -50, -58, -59, -63, -64, -180,
C. I. Reactive Yellow-1, -2, -3, -4, -6, -7, -11, -12, -13, -14, -15, -16, -17, -18, -22, -23 -24, -25, -26, -27, -37, -42,
C. I. Reactive Black-1, -3, -4, -5, -6, -8, -9, -10, -12, -13, -14, -18,
Projet Fast Cyan 2 (Zeneca), Projet Fast Magenta 2 (Zeneca), Projet Fast Yellow 2 (Zeneca), Projet Fast Black 2 (Zeneca) and the like.
[0027]
The dyes that can be used in the ink according to the present invention are not limited to these.
[0028]
(Pigment)
Any pigment such as an inorganic pigment or an organic pigment can be used as the pigment.
[0029]
Specifically, the following can be used alone or in combination of two or more.
[0030]
Carbon black,
C. I. Pigment Yellow 1, -2, -3, -12, -13, -14, -16, -17, -73, -74, -75, -83, -93, -95, -97, -98,- 114, -128, -129, -151, -154, -195,
C. I. Pigment Red-5, -7, -12, -48 (Ca), -48 (Mn), -57 (Ca), 57: 1, 57 (Sr), 112, 122, 123, 168, 184, 202.
C. I. Pigment blue-1, -2, -3, -15: 3, -15: 34, -16, -22, -60,
C. I. Wat blue -4, -6
Etc.
[0031]
(Dispersant)
When these pigments are used, it is preferable to use a dispersant in order to stably disperse the pigment in the ink. Examples of the dispersant include a polymer dispersant and a surfactant-based dispersant. Specific examples of the polymer dispersant include polyacrylate, styrene-acrylic acid copolymer salt, styrene-methacrylic acid copolymer salt, styrene-acrylic acid-acrylic acid ester copolymer salt, styrene-maleic acid Copolymer salt, acrylate-maleic acid copolymer salt, styrene-methacrylsulfonic acid copolymer salt, vinyl naphthalene-maleic acid copolymer salt, β-naphthalene sulfonic acid formalin condensate salt, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene Examples include glycol and polyvinyl alcohol. The weight average molecular weight is 1000 to 30000, and the acid value is preferably in the range of 100 to 430. Examples of the surfactant dispersant include lauryl benzene sulfonate, lauryl sulfonate, lauryl benzene carboxylate, lauryl naphthalene sulfonate, aliphatic amine salt, and polyethylene oxide condensate. The amount of these dispersants used is preferably in the range of pigment weight: dispersant weight = 10: 5 to 10: 0.5.
[0032]
Further, carbon black which can be self-dispersed by introducing a water-soluble group into the surface of the carbon black as described in JP-A-5-186704 and JP-A-8-3498 can be used. When carbon black capable of self-dispersion is used, a dispersant need not be used.
[0033]
These dyes and pigments may be used alone or in combination of two or more. Further, the concentrations of these dyes and pigments are usually appropriately selected from the range of 0.1 to 20% by weight with respect to the total amount of ink.
[0034]
(Liquid medium)
Next, the liquid medium used in the present invention will be described. As the liquid medium, it is preferable to use water and a water-soluble organic solvent in combination.
[0035]
As the water used in the present invention, it is desirable to use deionized water rather than general water containing various ions. The water content is preferably in the range of 35 to 96% by weight with respect to the total amount of the aqueous pigment ink.
[0036]
The water-soluble organic solvent is used to adjust the viscosity of the ink to an appropriate viscosity that is preferable for use, and to slow down the drying speed of the ink, increase the solubility of the coloring material, and prevent clogging of the nozzles of the recording head. . Specifically, for example, C 1-5 such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol, isobutyl alcohol, n-pentanol and the like. Alkyl alcohols; amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; ketones or ketoalcohols such as acetone and diacetone alcohol; ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, Oxyethylene or oxypropylene copolymers such as tripropylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol; ethylene glycol, propylene Alkylene glycols in which the alkylene group contains 2 to 6 carbon atoms such as ethylene glycol, trimethylene glycol, triethylene glycol, 1,2,6-hexanetriol; glycerin; trimethylolethane, trimethylolpropane; ethylene glycol monomethyl Lower alkyl ethers such as (or ethyl) ether, diethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, triethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether; triethylene glycol dimethyl (or ethyl) ether, tetraethylene glycol dimethyl (or ethyl) ether, etc. Lower dialkyl ethers of polyhydric alcohols; alkanolamines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine; sulfolane, N-mes -2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone. The water-soluble organic solvents as described above can be used alone or as a mixture.
[0037]
(Additive)
Further, in order to stabilize the solubility of the dye in the ink and the dispersibility of the pigment by keeping the pH value of the ink of the present invention constant, a pH adjusting agent may be contained in the ink. Specific examples of the pH adjuster include, for example, hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonium hydroxide, sulfates such as lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, and ammonium sulfate, lithium carbonate, Sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium carbonate, potassium bicarbonate, sodium carbonate, carbonate such as ammonium carbonate and ammonium bicarbonate, lithium phosphate, monosodium phosphate, disodium phosphate, trisodium phosphate, phosphoric acid Phosphate such as monopotassium, dipotassium phosphate, tripotassium phosphate, monoammonium phosphate, diammonium phosphate, triammonium phosphate, acetates such as lithium acetate, sodium acetate, potassium acetate and ammonium acetate Can be mentioned.
[0038]
These salts may be used alone in the ink, but it is more preferable to use two or more of these salts in combination. The total amount of these salts added is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 1 to 8% by weight. When the added amount is less than 0.1% by weight, it is difficult to keep the pH of the ink constant, and the effect of dissolving the aqueous dye contained in the ink is small. On the other hand, when the amount is more than 10% by weight, crystals of these salts are precipitated to cause clogging of the nozzle, which is not preferable.
[0039]
Furthermore, in addition to the above components, the ink of the present invention may contain various conventionally known general additives such as viscosity modifiers, fungicides, preservatives, antioxidants, antifoaming agents, if necessary. Further, a nozzle drying inhibitor such as a surfactant and urea can be used in combination as appropriate.
[0040]
(Ink properties)
Further, the preferable range of the physical properties of the ink of the present invention is that the pH is preferably 3 to 12, more preferably 4 to 10, and the surface tension is preferably 10 to 60 mN / m (dyn / cm) at around 25 ° C. The viscosity is preferably 15 to 50 mN / m (dyn / cm), and the viscosity is preferably 1 to 30 cps, more preferably 1 to 10 cps.
[0041]
(Recording method)
A recording method suitable for recording using the ink of the present invention is an ink jet recording method in which thermal energy corresponding to a recording signal is applied to the ink in the recording head chamber and droplets are generated by the energy. A recording apparatus in which such an ink of the present invention is preferably used will be described below with reference to the drawings.
[0042]
First, FIG. 1 and FIG. 2 show an example of a head configuration which is a main part of an ink jet recording apparatus using thermal energy. 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 line AB in FIG. The head 13 is obtained by adhering a heating element substrate 15 and glass, ceramic, silicon, polysulfone, or a plastic plate having a flow path (nozzle) 14 through which ink passes. The heating element substrate 15 is made of a protective layer 16-1 formed of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbide or the like, a metal such as platinum or an oxide of metal such as an oxide of platinum, preferably tantalum or an oxide of tantalum. The outermost surface protective layer 16-2 to be formed, electrodes 17-1 and 17-2 formed of aluminum, gold, aluminum-copper alloy, etc., formed from a high melting point material such as hafnium boride, tantalum nitride, tantalum aluminum, etc. A heating resistor layer 18, a heat storage layer 19 formed of silicon oxide, aluminum oxide or the like, and a substrate 20 formed of a material with good heat dissipation such as silicon, aluminum, aluminum nitride or the like.
[0043]
When pulsed electrical signals are applied to the electrodes 17-1 and 17-2 of the head 13, the region (heater) indicated by n of the heating element substrate 15 rapidly generates heat, and the ink in contact with the surface is heated. Air bubbles are generated in the nozzle 21, and the meniscus 23 protrudes by the pressure. The ink 21 is ejected through the nozzle 14 of the head, becomes an ink droplet 24 from the ejection orifice 22, and flies toward the recording material 25. FIG. 3 shows an external view of an example of a multi-head in which a large number of heads shown in FIG. 1 are arranged. This multi-head is made by adhering a glass plate 27 having multi-nozzles 26 and a heating head 28 similar to that described in FIG.
[0044]
(Amount of energy applied to the heater)
Next, energy applied to the heater will be described. The ratio (Eop / Eth) is expressed as r, where Eth is the critical energy that can be discharged by the bubble jet head, and Eop is the actual energy input. That is, when the pulse width to be applied to the bubble jet head is P (the total width when a plurality of pulses are divided and applied), the applied voltage is V, and the heater resistance is R, the input energy E is:
E = P × V ² / R (1)
Can be expressed as At this time, if the energy that can be discharged by the bubble jet head is Eth, and the input energy when actually driving is Eop, the r value is
r = Eop / Eth (2)
Given in. And the method of calculating | requiring r value from the drive conditions of a bubble jet head can be performed with the following two methods, for example.
[0045]
Method 1 When the pulse width is fixed.
First, an appropriate voltage discharged from the bubble jet head is found and driven with a given pulse width. Next, the voltage is gradually lowered to find a voltage at which ejection stops. The minimum dischargeable voltage immediately before this voltage is Vth. If the voltage actually used in driving is Vop, the r value is
r = (Vop / Vth) ²
Is required.
[0046]
Method 2 When the voltage is fixed.
First, an appropriate pulse width discharged by the bubble jet head is found and driven with a given voltage. Next, the pulse width is gradually shortened to find a pulse width at which ejection stops. Let Pth be the minimum pulse width that can be ejected immediately before this pulse width.
If the pulse width actually used in driving is Pop, the r value is
r = Pop / Pth
Is required.
[0047]
Note that the voltage value here is a voltage actually applied to the heater unit in order to cause the BJ heater to generate heat. The voltage applied from the outside of the head may drop due to contact or wiring resistance, but when measuring Vth and Vop from the outside of the head, these voltage fluctuations are included in both values. Therefore, as long as the voltage fluctuation is not large, there is little error even if the r value is calculated by directly using these values, and the value obtained by this can be used as the r value.
[0048]
Also, when recording is performed with an actual printer, it is necessary to note that the voltage to one heater may fluctuate due to this influence because a plurality of heaters are driven.
[0049]
Furthermore, from the above formulas (1) and (2), the square of V and P seem to be inversely proportional at the same r value, but in reality, electrical problems such as the pulse waveform not being rectangular, There are thermal problems such as different heat diffusion around the heater when the pulse waveform is different, and problems specific to bubble jet such as when the voltage is different and the heat flux from the heater to the ink is different and the foaming state changes. Square and P are not in a simple relationship. Therefore, it should be noted that the

above methods

1 and 2 must be handled independently, and there is an error in converting from one value to the other value by calculation. In the present application, unless otherwise specified, the value obtained by the above method 1 is used as the r value.
[0050]
In order to stably eject ink, the r value is generally driven at about 1.12 to 1.96. However, when thermal energy is applied to an ink containing at least one selected from aldanoic acid and aldanoate and ejected from the recording head, the r value is driven within a predetermined range, specifically 1.10 to 1.50. This is preferable because it prevents kogation from adhering to the heater, and as a result, the life of the recording head can be further extended. Although it is not clear why the adhesion of kogation can be effectively prevented within this range and the life of the recording head can be extended, the heater surface temperature does not become excessively high due to excessive supply of energy to the heater. This is considered to be because metal erosion by aldanoic acid or aldanoic acid salt does not occur excessively.
[0051]
FIG. 4 shows an example of an ink jet recording apparatus incorporating this head. In FIG. 4, reference numeral 61 denotes a blade as a wiping member, one end of which is held and fixed by a blade holding member, 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.
[0052]
Reference numeral 62 denotes a cap on the projection 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 performs capping. The structure to perform 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. The blade 61, the cap 62, and the ink absorber 63 constitute a discharge recovery portion 64, and the blade 61 and the ink absorber 63 remove moisture, dust, and the like from the discharge port surface.
[0053]
Reference numeral 65 denotes a recording head which has discharge energy generating means and performs recording by discharging ink onto a recording material facing the discharge port surface on which the discharge port is arranged. Reference numeral 66 denotes a recording head mounted with the recording head 65. It is a carriage for moving. 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.
[0054]
51 is a paper feeding unit for inserting a recording material, and 52 is a paper feed roller driven by a motor (not shown). With these configurations, the recording material is fed to a position opposite to the 65 discharge port surface of the recording head, 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 finishes recording and returns to the home position, 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 of the recording head 65 is wiped.
[0055]
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. 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 that at the time of wiping described above. As a result, the ejection port surface of the recording head 65 is wiped even during this movement. The above-mentioned movement of the recording head to the home position is not only at the end of recording or at the time of ejection recovery, but also to the home position adjacent to the recording area at a predetermined interval while the recording head moves the recording area for recording. Then, the wiping is performed with this movement.
[0056]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an ink cartridge that contains ink supplied to the recording head via an ink supply member, for example, a tube. Here, the member 40 constituting a part of the ink cartridge 45 is an ink container, for example, an ink bag, in which ink for supply is stored, and a rubber stopper 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. The ink container preferably has a liquid contact surface made of polyolefin, particularly polyethylene.
[0057]
The ink jet recording apparatus used in the present invention is not limited to the one in which the head and the ink cartridge are separated as described above, but is preferably used in an apparatus in which they are integrated as shown in FIG. It is done. 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 from the head portion 71 having a plurality of orifices. It is configured to be ejected as ink droplets. It is preferable for the present invention to use polyurethane as the material of the ink absorber. Alternatively, a structure may be used in which the ink container is an ink bag with a spring or the like inside without using an ink absorber. Reference numeral 72 denotes an atmosphere communication port for communicating the inside of the cartridge with the atmosphere. The recording unit 70 is used in place of the recording head 65 shown in FIG. 4 and is detachable from the carriage 66.
[0058]
【Example】
EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited by the following Example, unless the summary is exceeded. In the text, “parts” and “%” are based on weight unless otherwise specified.
[0059]
Examples 1 to 3 and Comparative Example 1
The components shown below were mixed, dissolved by sufficiently stirring, and then filtered under pressure through a micro filter (manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) having a pore size of 0.2 μm, and inks of Example A and Example A The ink of Comparative Example A from which disodium tartrate dihydrate was removed was prepared.
[0060]
Ink composition of Example A Projet Fast Black 2 (Zeneca) 2 parts Diethylene glycol 10 parts Dibasic sodium tartrate dihydrate 2 parts Sodium hydroxide 0.1 part Water 85.9 parts
Ink composition of Comparative Example A Projet Fast Black 2 (Zeneca) 2 parts Diethylene glycol 10 parts Sodium hydroxide 0.1 parts Water 87.9 parts
[Evaluation 1]
An on-demand type multi-recording head (BC-02 (manufactured by Canon Inc.)) that discharges ink by applying thermal energy corresponding to the recording signal to the ink using the ink of Example A above: on the heater Using an ink jet recording apparatus having an outermost protective layer (made of tantalum and tantalum oxide), a pulse width of 1.1 μs (On) +3.0 μs (Off) +3.2 μs (On), a driving frequency of 6250 Hz, and Vth The following evaluation was performed as Example 1 by actually measuring (the critical voltage of the discharge), and evaluating with Vop (driving voltage) corresponding to r value = 1.39. Vop (drive voltage) was calculated from the following equation.
[0063]
[Outside 1]

[0064]
Further, Vop (driving voltage) corresponding to Example 2 and r value = 1.48 was evaluated by using the ink of Example A and Vop (driving voltage) corresponding to r value = 1.10. ) Was evaluated in the same manner as Example 3.
[0065]
In addition, the same evaluation was performed with Vop (driving voltage) corresponding to r value = 1.56, and Vop (driving voltage) corresponding to r value = 1.61. Reference Example 3 was evaluated in the same manner with Reference Example 2 and Vop (drive voltage) of r value = 1.69.
[0066]
Further, Comparative Example 1 was evaluated by using the ink of Comparative Example A and performing the same evaluation at Vop (driving voltage) corresponding to r value = 1.39. The results are shown in Table 1.
[0067]
-Discharge durability Continuous discharge was performed under the above-mentioned apparatus and driving conditions, and droplets discharged from the recording head every 1 × 10 ⁶ shots were collected in a container and weighed with an electronic balance. The average discharge droplet amount at 1 × 10 ⁶ shots was calculated from the increase amount of the container. In addition, continuous discharge was performed up to 1 × 10 ⁸ shots and evaluated according to the following criteria.
A: The average discharge droplet amount between 9.9 × 10 ⁷ to 1 × 10 ⁸ shots is 90% or more compared with the average discharge droplet amount after 0 to 1 × 10 ⁶ shots.
B: The average discharge droplet amount between 9.9 × 10 ⁷ to 1 × 10 ⁸ shots is less than 90% to 70% compared to the average discharge droplet amount after 0 to 1 × 10 ⁶ shots.
C: The average discharge droplet amount between 9.9 × 10 ^{7 and} 1 × 10 ⁸ shots is less than 70% compared with the average discharge droplet amount after 0 to 1 × 10 ⁶ shots.
D: Discharge was impossible on the way.
[0068]
-Amount of kogation The recording head that has been evaluated for the ejection durability of the above head is disassembled, and the surface of the heater of the nozzle used for the ejection durability is visually observed with an optical microscope (400 times magnification). Evaluated by criteria.
A: Almost no adhesion of kogation is observed.
B: Slight adhesion of koge is observed.
C: A lot of kogation is observed.
D: Very much adhesion of koge is seen.
[0069]
[Table 1]

[0070]
Examples 4 to 13 and Comparative Examples 2 to 11
The components shown below were mixed and sufficiently stirred to dissolve, and then filtered under pressure with a micro filter (manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) having a pore size of 0.2 μm to prepare inks of Examples 4 to 8. did.
[0071]
Ink composition of Example 4 Projet Fast Black 2 (Zeneca) 2 parts Diethylene glycol 10 parts Muci acid 0.5 parts Sodium hydroxide 1 part Water 86.5 parts
Ink composition of Example 5 Projet Fast Yellow 2 (Zeneca) 3 parts Diethylene glycol 10 parts Ditartaric acid disodium dihydrate 1 part Water 86 parts
Ink composition of Example 6 Projet Fast Magenta 2 (Zeneca) 3 parts Diethylene glycol 10 parts Dibasic sodium tartrate 2 parts Water 85 parts
Ink composition of Example 7 Projet Fast Cyan 2 (Zeneca) 4 parts Diethylene glycol 10 parts Dilithium tartrate monohydrate 1 part Water 85 parts
Ink composition of Example 8 Projet Fast Black 2 (Zeneca) 2 parts, glycerin 5 parts, diethylene glycol 5 parts, urea 4 parts, 2-propanol 3.5 parts, disodium tartrate dihydrate 10 parts Sodium hydroxide 0.1 part, ammonium sulfate 0.1 part, water 70.3 parts
Example 9
(Preparation of pigment dispersion 1)
5 parts of styrene-acrylic acid-butyl acrylate copolymer (acid value 116, average molecular weight 3700)
Triethanolamine 0.5 parts Diethylene glycol 5 parts Water 69.5 parts
The above components are mixed and heated to 70 ° C. in a water bath to completely dissolve the resin components. To this solution, 15 parts of carbon black “MA-100” (pH 3.5; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and 5 parts of 2-propanol were added, premixed for 30 minutes, and then subjected to a dispersion treatment under the following conditions. .
[0078]
Disperser Sand Glider (Igarashi Machine)
Grinding media Zirconium beads 1mm diameter grinding media filling rate 50% (volume)
Grinding time 3 hours [0079]
Furthermore, centrifugal dispersion treatment (12000 rpm, 20 minutes) was performed to remove coarse particles, thereby preparing a pigment dispersion 1.
[0080]
(Ink creation of Example 9)
The following components were mixed in a beaker and stirred at 25 ° C. for 3 hours to obtain the ink of Example 9 used in the present invention.
[0081]
-Pigment dispersion 1 30 parts-Diethylene glycol 10 parts-2-propanol 2 parts-Disodium tartrate-Dihydrate 1 part-Water 57 parts
Example 10
(Preparation of pigment dispersion 2)
After 300 g of commercially available acidic carbon black “MA77” (pH 3; manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was mixed well with 1000 ml of water, 450 g of sodium hypochlorite (effective chlorine concentration 12%) was added dropwise thereto, The mixture was stirred at 105 ° C. for 10 hours. The obtained slurry was filtered with Toyo filter paper No. 2 (manufactured by Advantis), and the pigment particles were sufficiently washed with water. This pigment wet cake was redispersed in 3000 ml of water and desalted with a reverse osmosis membrane until the conductivity reached 0.2 μs. Further, this pigment dispersion (pH = 8 to 10) was concentrated to a pigment concentration of 10% by weight. By the above method, -COONa group was introduced on the surface of carbon black.
[0083]
(Ink preparation of Example 10)
The following components were mixed in a beaker and stirred at 25 ° C. for 3 hours. This mixture was pressure-filtered with a membrane filter (manufactured by Sumitomo Electric Co., Ltd.) having a pore size of 3.0 μm to obtain the ink of Example 10 used in the present invention.
[0084]
-Pigment dispersion 2 30 parts-Glycerin 5 parts-Trimethylolpropane 5 parts-Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH, manufactured by Kawaken Fine Chemicals) 0.2 part-Disodium tartrate dihydrate 1 Department of water 58.8 parts [0085]
Example 11
(Adjustment of pigment dispersion 3)
Styrene-acrylic acid copolymer 5.5 parts (acid value 200, average molecular weight 7000)
Monoethanolamine 1.0 parts Ion-exchanged water 67.5 parts Diethylene glycol 5.0 parts
The above components were mixed and heated to 70 ° C. in a water bath to completely dissolve the resin component. In this solution, C.I. I. 20 parts of Pigment Yelloe 93 and 1.0 part of isopropyl alcohol were added, and after 30 minutes of premixing, dispersion treatment was performed under the following conditions.
[0087]
Dispersing machine: Sand grinder grinding media: Glass beads 1mm diameter grinding media filling rate: 50% (volume)
Grinding time: 3 hours [0088]
Further, centrifugation (12000 rpm, 20 minutes) was performed to remove coarse particles to obtain a dispersion.
[0089]
(Ink adjustment)
The following components were mixed in a beaker and stirred at 25 ° C. for 3 hours to obtain the ink of Example 11 used in the present invention.
-Pigment dispersion 3 20 parts-Glycerol 15 parts-Diethylene glycol 10 parts-Acetylenol EH (manufactured by Kawaken Fine Chemicals) 0.3 part-Disodium tartrate dihydrate 1 part-Water 53.7 parts
Example 12
(Adjustment of pigment dispersion 4)
Styrene-acrylic acid copolymer 5.5 parts (acid value 200, average molecular weight 7000)
Monoethanolamine 1.0 part Ion-exchanged water 67.5 parts Diethylene glycol 5.0 parts
The above components were mixed and heated to 70 ° C. in a water bath to completely dissolve the resin component. In this solution, C.I. I. 20 parts of Pigment Red 122 and 1.0 part of isopropyl alcohol were added, and after 30 minutes of premixing, dispersion treatment was performed under the following conditions.
[0092]
Dispersing machine: Sand grinder grinding media: Glass beads 1mm diameter grinding media filling rate: 50% (volume)
Grinding time: 3 hours [0093]
Further, centrifugation (12000 rpm, 20 minutes) was performed to remove coarse particles to obtain a dispersion.
[0094]
(Ink adjustment)
The following components were mixed in a beaker and stirred at 25 ° C. for 3 hours to obtain the ink of Example 12 used in the present invention.
-Pigment dispersion 4 20 parts-Glycerin 15 parts-Diethylene glycol 10 parts-Acetylenol EH (manufactured by Kawaken Fine Chemicals) 0.3 part-Disodium tartrate dihydrate 1 part-Water 53.7 parts
Example 13
(Adjustment of pigment dispersion 5)
Styrene-acrylic acid copolymer 5.5 parts (acid value 200, average molecular weight 7000)
Monoethanolamine 1.0 part Ion-exchanged water 67.5 parts Diethylene glycol 5.0 parts
The above components were mixed and heated to 70 ° C. in a water bath to completely dissolve the resin component.
[0097]
In this solution, C.I. I. 20 parts of Pigment Blue 15: 3 and 1.0 part of isopropyl alcohol were added, premixing was performed for 30 minutes, and then a dispersion treatment was performed under the following conditions.
[0098]
Dispersing machine: Sand grinder grinding media: Glass beads 1mm diameter grinding media filling rate: 50% (volume)
Grinding time: 3 hours [0099]
Further, centrifugation (12000 rpm, 20 minutes) was performed to remove coarse particles to obtain a dispersion.
[0100]
(Ink adjustment)
The following components were mixed in a beaker and stirred at 25 ° C. for 3 hours to obtain the ink of Example 13 used in the present invention.
-Pigment dispersion 5 20 parts-Glycerin 15 parts-Diethylene glycol 10 parts-Acetylenol EH (manufactured by Kawaken Fine Chemical) 0.3 parts-Disodium tartrate dihydrate 1 part-Water 53.7 parts
Comparative Examples 2-11
The components shown below were mixed, sufficiently stirred and dissolved, and then pressure-filtered with a micro filter (manufactured by Fuji Photo Film Co., Ltd.) having a pore size of 0.2 μm, so that the inks of Comparative Examples 5 to 14 were respectively obtained. It was adjusted.
[0102]
Ink composition of Comparative Example 2 Projet Fast Black 2 (Zeneca) 2 parts Diethylene glycol 10 parts Sodium hydroxide 0.1 parts Water 87.9 parts
Ink composition of Comparative Example 3 Projet Fast Yellow 2 (Zeneca) 3 parts Diethylene glycol 10 parts Water 87 parts
Ink composition of Comparative Example 4 Projet Fast Magenta 2 (Zeneca) 3 parts Diethylene glycol 10 parts Water 87 parts
Ink composition of Comparative Example 5 Projet Fast Cyan 2 (Zeneca) 4 parts Diethylene glycol 10 parts Water 86 parts
Ink composition of Comparative Example 6 Projet Fast Black 2 (Zeneca) 2 parts, Glycerin 5 parts, Diethylene glycol 5 parts, Urea 5 parts, Sodium hydroxide 0.1 part, Ammonium sulfate 0.1 part, Water 82.8 parts [0107]
Ink composition of Comparative Example 7 The following components were mixed in a beaker and stirred at 25 ° C. for 3 hours to obtain the ink of Comparative Example 7.
-Pigment dispersion 1 30 parts-Diethylene glycol 10 parts-2-propanol 2 parts-Water 58 parts
Ink composition of Comparative Example 8 The following components were mixed in a beaker and stirred at 25C for 3 hours. The mixture was pressure-filtered with a membrane filter (manufactured by Sumitomo Electric Co., Ltd.) having a pore size of 3.0 μm as the ink of Comparative Example 8.
-Pigment dispersion 2 30 parts-Glycerin 5 parts-Trimethylolpropane 5 parts-Acetylene glycol ethylene oxide adduct (trade name: acetylenol EH, manufactured by Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.) 0.2 part-Water 59.8 parts
Comparative Example 9
The following components were mixed in a beaker and stirred at 25 ° C. for 3 hours to obtain an ink of Comparative Example 9.
・ Pigment dispersion 3 20 parts ・ Glycerin 15 parts ・ Diethylene glycol 10 parts ・ Acetyleneol EH (manufactured by Kawaken Fine Chemicals) 0.3 part ・ Water 54.7 parts
Comparative Example 10
The following components were mixed in a beaker and stirred at 25 ° C. for 3 hours to obtain an ink of Comparative Example 10.
-Pigment dispersion 4 20 parts-Glycerin 15 parts-Diethylene glycol 10 parts-Acetylenol EH (manufactured by Kawaken Fine Chemicals) 0.3 part-Water 54.7 parts
Comparative Example 11
The following components were mixed in a beaker and stirred at 25 ° C. for 3 hours to obtain an ink of Comparative Example 11.
-Pigment dispersion 5 20 parts-Glycerin 15 parts-Diethylene glycol 10 parts-Acetylenol EH (manufactured by Kawaken Fine Chemicals) 0.3 part-Water 54.7 parts
[Evaluation 2]
An on-demand type multi-recording head (BC-02 (Canon)) that ejects ink by applying thermal energy corresponding to a recording signal to the ink using the inks of Examples 4 to 13 and Comparative Examples 2 to 11 described above. Co., Ltd.): An ink jet recording apparatus having an outermost protective layer on the heater is made of tantalum and an oxide of tantalum), and a pulse width of 1.1 μs (On) +3.0 μs (Off) +3.2 μs (On ), Vth (critical discharge voltage) was measured at a driving frequency of 6250 Hz, and the following evaluation was performed at Vop (driving voltage) corresponding to r value = 1.39. The results are shown in Table 2.
[0113]
Discharge durability Continuous discharge was performed under the above-mentioned apparatus and driving conditions, and droplets discharged from the recording head every 1 × 10 ⁶ shots were collected in a container and weighed with an electronic balance. The average discharge droplet amount at 1 × 10 ⁶ shots was calculated from the increase amount of the container. In addition, continuous discharge was performed up to 1 × 10 ⁸ shots and evaluated according to the following criteria.
A: The average discharge droplet amount between 9.9 × 10 ⁷ to 1 × 10 ⁸ shots is 90% or more compared with the average discharge droplet amount after 0 to 1 × 10 ⁶ shots.
B: The average discharge droplet amount between 9.9 × 10 ⁷ to 1 × 10 ⁸ shots is less than 90% to 70% compared to the average discharge droplet amount after 0 to 1 × 10 ⁶ shots.
C: The average discharge droplet amount between 9.9 × 10 ^{7 and} 1 × 10 ⁸ shots is less than 70% compared with the average discharge droplet amount after 0 to 1 × 10 ⁶ shots.
D: Discharge was impossible on the way.
[0114]
-Amount of kogation The recording head that has been evaluated for the ejection durability of the above head is disassembled, and the surface of the nozzle heater used for ejection durability is visually observed with an optical microscope (400x magnification). Evaluated by criteria.
A: Almost no adhesion of kogation is observed.
B: Slight adhesion of koge is observed.
C: A lot of kogation is observed.
D: Very much adhesion of koge is seen.
[0115]
[Table 2]

[0116]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when used for ink jet recording using thermal energy, ink that increases the life of the recording head by reducing the kogation on the heater of the recording head, the heater of the recording head There are provided a method for improving the life of a recording head by reducing the above-described kogation, an ink jet recording method and an ink jet recording apparatus using the ink.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a head of an ink jet recording apparatus.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a head of an ink jet recording apparatus.
FIG. 3 is an external perspective view of a head in which the head shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating an example of an ink jet recording apparatus.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of an ink cartridge.
FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of a recording unit.
[Explanation of symbols]
13 Head 14 Ink channel (nozzle)
15 Heat-generating element substrate 16-1 Protective layer 16-2 Outermost surface protective layer 16 Protective films 17-1, 17-2 Electrode 18 Heating resistor layer 19 Heat storage layer 20 Substrate 21 Ink 22 Discharge orifice (micropore)
23 Meniscus 24 Ink droplet 25 Recording material 26 Multi groove 27 Glass plate 28 Heat generating head 40 Ink bag 42 Plug 44 Ink absorber 45 Ink cartridge 51 Paper feed unit 52 Paper feed roller 53 Paper discharge roller 61 Blade 62 Cap 63 Ink absorption Body 64 Discharge recovery unit 65 Recording head 66 Carriage 67 Guide shaft 68 Motor 69 Belt 70 Recording unit 71 Head unit 72 Air communication port

Claims

An ink jet printer having a recording head provided with a heater for applying thermal energy to ink to eject the ink from an orifice, a method for reducing kogation adhesion to the heater,
The heater includes an outermost surface protective layer made of tantalum and an oxide of tantalum , and the ink is at least one selected from (a) a color material, (b) a liquid medium, and (c) an aldanoic acid and an aldanoic acid salt. One ink, and
When the energy input to the heater for discharging the ink is Eop and the minimum amount of energy input to the heater for discharging the ink from the recording head is Eth, Eop is as follows. 10 ≦ Eop / Eth ≦ 1.50
A method for reducing burnt adhesion to a heater, characterized by satisfying the relationship:

The method according to claim 1 , wherein the aldanic acid is tartaric acid.

The method for reducing burnt adhesion according to claim 1 or 2 , wherein the aldanate is tartrate.

4. The method for reducing kogation adhesion according to claim 3 , wherein the tartrate salt is at least one selected from lithium tartrate, sodium tartrate, potassium tartrate, sodium tartrate, sodium potassium tartrate and an organic ammonium salt of tartaric acid.

A pulse-like electric signal corresponding to a recording signal is applied to a heater that applies thermal energy to ink in the ink flow path, and the heater is heated to heat the ink in the ink flow path. In the ink jet recording method including the step of discharging from the ink, the heater includes an outermost surface protective layer made of tantalum and an oxide of tantalum , and the ink includes (a) a color material, (b) a liquid medium, and (c ) At least one selected from the group of aldanoic acid and aldanoic acid salt,
When the energy input to the heater for discharging the ink is Eop and the minimum amount of energy input to the heater for discharging the ink from the recording head is Eth, Eop is as follows. 10 ≦ Eop / Eth ≦ 1.50
An inkjet recording method characterized by satisfying the relationship:

An ink containing portion containing ink, an ink jet recording head having a heater for applying thermal energy to the ink in the ink flow path guided from the ink containing portion, and a pulse-like form on the heater according to recording information An ink jet recording apparatus comprising means for applying an electrical signal,
The heater includes an outermost protective layer made of tantalum and an oxide of tantalum , and the ink is at least selected from (a) a color material, (b) a liquid medium, and (c) an aldanoic acid and an aldanoic acid salt. One ink,
When the energy input to the heater for discharging the ink is Eop and the minimum amount of energy input to the heater for discharging the ink from the recording head is Eth, Eop is as follows. 10 ≦ Eop / Eth ≦ 1.50
An ink jet recording apparatus satisfying the relationship:

A recording unit having an ink containing portion containing ink and an ink jet recording head portion for discharging the ink from an orifice by the action of thermal energy, the ink jet recording head portion A heater having an outermost surface protection layer made of tantalum and an oxide of tantalum for applying energy, and the ink comprises (a) a color material, (b) a liquid medium, and (c) aldanoic acid, and An ink comprising at least one selected from the group of aldanates,
When the energy input to the heater for discharging the ink is Eop and the minimum amount of energy input to the heater for discharging the ink from the recording head is Eth, Eop is as follows. 10 ≦ Eop / Eth ≦ 1.50
A recording unit characterized by satisfying the above relationship.

By applying thermal energy to the ink used in the ink jet recording method comprising the step of ejecting from the orifice, a long life of the method of the recording head is provided with a heater for applying thermal energy to the ink, tantalum and the heater An ink having an outermost surface protective layer made of an oxide of tantalum and containing as the ink (a) a color material, (b) a liquid medium, and (c) at least one selected from aldanoic acid and ardanate Use
When the energy input to the heater for discharging the ink is Eop and the minimum amount of energy input to the heater for discharging the ink from the recording head is Eth, Eop is as follows. 10 ≦ Eop / Eth ≦ 1.50
A method for extending the life of a recording head, wherein the relationship is satisfied.