JP4756726B2 - インク、インクジェット記録方法、カートリッジ、記録ユニット及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインク、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置及びそれに用いることができる記録ユニット及びインクカートリッジに関し、更に詳しくは吐出安定性、保存安定性に優れたインクジェット記録用インク、これを用いたインクジェット記録方法、インクジェット記録装置及びそれに用いることのできる記録ユニット及びインクカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方法は、種々のインク吐出方式により、インク小滴(droplet)を形成し、それらを紙、加工紙、プラスチックフィルム、布等の被記録材に付着させて記録を行うものである。
【０００３】
インクジェット記録方式においては、従来から様々な性能が要求されているが、
(１)インクの吐出安定性が高いこと
(２)インクの保存安定性が高いこと
(３)十分な濃度と色調の記録物が得られること
(４)高品位画像が得られること
といったことも当然ながら要求されている。
【０００４】
インクの吐出安定性とは、低温から高温、あるいは低湿から高湿といった様々な環境下においても正常な吐出を安定に維持することであり、同様にインクの保存安定性とは、低温から高温、あるいは低湿から高湿といった様々な環境下において、インク物性が変わりにくく、また沈殿や析出物の発生等が起こりにくいということであり、このような観点からも様々な研究開発が行われてきている。
【０００５】
例えば、特開平１-２０３ ４８３号公報にはインクジェット記録の際の吐出量の増大や吐出性の向上のために尿素や尿素誘導体の使用が提案されている。また、特開昭５７-１０２ ９５７号公報等には染料の水や各種溶媒への溶解性を高めるための溶解助剤として尿素や尿素誘導体を使用することが提案されている。また、特開平９-２０２ ０４３号公報では下記一般式(I)の構造を持つ染料を使用し、十分な濃度と色調で耐光性にも優れたインクが提案されている。
【０００６】
【化２】
【０００７】
(上記式(I)中、Ｒ1及びＲ2は各々独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子を表し、Ｘ1及びＸ2は各々独立にスルホン基もしくはその塩またはカルボキシル基もしくはその塩を表す)。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インクジェット記録方法の普及に伴い、用いられるインクはより過酷な条件下で使用される様になり、これまで認識すらされていなかったような新たな技術課題が見出されつつある。
【０００９】
例えばインクジェット記録用インクには尿素が添加されているものがある。尿素の添加は、インクジェット用インクの吐出特性を向上させる等種々の特性改善にきわめて効果的である。しかし、尿素は経時的にアンモニアと炭酸ガスに徐々に分解していくことが知られている。
【００１０】
インクが過酷な環境下で保存されたような場合、具体的には例えば尿素を含むインクが高温環境下に長期間放置された後に低温環境下に放置されたような場合には、尿素の分解生成物に起因すると思われる沈殿が認められることがあった。そしてこの傾向は、特に前記一般式(I)で示される黄色染料を含むインクでは他の染料インクの場合と比較して多く観察されることがあった。
【００１１】
近年、高解像度の印字により高品位な画像を得るために、小液滴印字を行うようになっている。そして特に低温環境下での印字において、上記のような現象が生じると、あるノズルからインクを吐出させた後、そのノズルから一定時間インクの吐出を行わなかった場合に、そのノズルから次の１滴目のインクを吐出させると安定した吐出が行えず、印字が乱れてしまう(以下、このような現象を発一性が悪い、と呼ぶ)、また、同様に小液滴で高dutyな画像を連続印字する際に、低温環境下においては安定した吐出が行えず、印字が乱れてしまうといった不具合が発生することが予測される。従って、本発明者らは、より高品質なインクジェット記録画像を安定して形成する為には是非とも解決すべき技術課題であるとの認識をもつに至った。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、十分な濃度と色調、耐光性を得るために前記一般式(I)の構造を持つ染料を含んでいるインクにおいて、様々な環境や長期的な保存状態下においても特性が変化しにくく、高品位なインクジェット記録画像を安定して得ることのできるインクを提供することにある。
【００１３】
また本発明は、様々な環境下にあっても安定に高品位な画像を形成することのできるインクジェット記録方法を提供することを他の目的とする。
【００１４】
また本発明は、多様な環境下での安定した高品位インクジェット画像の形成に用いることのできるインクカートリッジ及び記録ユニットを提供することを他の目的とする。
【００１５】
更に本発明は、過酷な環境のもとであっても安定に優れた画像を形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。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記の本発明により達成される。すなわち、本発明は、少なくとも下記一般式（Ｉ）で示される構造を有する染料と、尿素と、２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒とを含有し、該有極性有機溶媒として２−ピロリドンを含み、前記尿素をインク全量に対して７．０〜１０．０質量％含有していることを特徴とするインクに関する。
【００１７】
【化３】
【００１８】
(上記式(I)中、Ｒ1及びＲ2は各々独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子を表し、Ｘ1及びＸ2は各々独立にスルホン基もしくはその塩またはカルボキシル基もしくはその塩を表す)。
【００１９】
このインクは保存安定性および吐出安定性に優れるため、高品位なインクジェット記録画像を安定して得ることができる。
【００２０】
また、本発明は、インクにエネルギーを与え、インク滴として吐出させる工程を有するインクジェット記録方法において、
該インクが前記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に関する。
【００２１】
前記記載のインクの優れた保存安定性および吐出安定性は、前記インクジェット記録方法における高品位な出力を安定して得ることを可能にする。
【００２２】
また、本発明は、インクを収容しているインク収容部と該インクをインク滴として吐出させる為の記録ヘッド部とを備えた記録ユニットにおいて、該インクが前記記載のインクジェット記録用インクであることを特徴とする記録ユニットに関する。
【００２３】
前記記載のインクは、前記インク収容部におけるインクの長期にわたる貯留の後においても、前記記録ヘッド部でのインク滴の吐出の充分な安定性を確保する。
【００２４】
また、本発明は、インクを収容しているインク収容部を具備しているインクカートリッジにおいて、該インクが前記記載のインクであることを特徴とするインクカートリッジに関する。
【００２５】
前記記載のインクは前記インクカートリッジにおいても長期貯留後の安定したインクの吐出を可能にする。
【００２６】
また、本発明は、インクを収容しているインク収容部と該インクをインク滴として吐出させる為のヘッド部とを有する記録ユニットを具備しているインクジェット記録装置において、該インクが前記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装置に関する。
【００２７】
前記記載のインクを適用することで、インクの長期貯留後においても、安定したインクの吐出が可能となり、インクジェット記録装置の性能の安定が図られる。
【００２８】
また、本発明は、インクを収容しているインク収容部を有しているインクカートリッジと、インクをインク滴として吐出させる為の記録ヘッドとを具備しているインクジェット記録装置において、該インクが前記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装置に関する。
【００２９】
前記記載のインクを適用することで、カートリッジ中でのインクの長期貯留後においても、安定したインクの吐出が可能となり、インクジェット記録装置の性能の安定が図られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、前記一般式（Ｉ）の構造を持つ染料を含有するインクジェット記録用インクにおいて、尿素と２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒を含有することで、あらゆる環境下又は長期的な保存状態下においてもインクの保存安定性を達成し、また吐出安定性の低下による印字の乱れが生じないことを見出した。なお、本発明のインクは、２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒として少なくとも２−ピロリドンを含む。
【００３１】
この理由としては、従来から報告されているようにインクジェット記録の際の吐出量の増大や吐出性の向上のためには尿素が効果的であり、特に低温環境下においてその効果が絶大であり、熱エネルギーを用いて高密度記録を行う場合には発泡力を大きくするために発一性の向上や高dutyな画像を連続印字する際に、安定した吐出が図れると考えられる。
【００３２】
また、前記一般式の構造を持つ染料を使用したインクにおいては、尿素が含まれていると分解によって発生するアンモニウムイオンと炭酸イオンにより長期保存後に染料の凝集による沈殿物が発生することがあるが、2.30Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒を用いることにより、インク中の前記イオンが 2.30Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒の分子との強いイオン-双極子相互作用のため溶媒和によってインクの溶液状態として安定化するためであると考えられる。
【００３３】
次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
本発明で使用される染料としては下記一般式（Ｉ）で表される構造を持つ染料である。
【００３４】
【化４】
【００３５】
(上記式(I)中、Ｒ1及びＲ2は各々独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子を表し、Ｘ1及びＸ2は各々独立にスルホン基もしくはその塩またはカルボキシル基もしくはその塩を表す)。
【００３６】
ハロゲン原子としては、Ｆ、Ｃl、Ｂr、Iが挙げられる。アルキル基としては炭素数１〜６の直鎖状すなわちメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、並びに炭素数１〜６の分岐鎖状のものたとえばイソプロピル基などが挙げられる。また、アルコキシ基としては前記アルキル基に酸素が結合したものすべてが挙げられる。スルホン基ならびにカルボキシル基の塩としては、Ｌi、Ｎa、Ｋ、Ｒb、Ｃsなどのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アンモニウム塩が挙げられる。このうち、有機アンモニウム塩としては、メチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、メタノールアンモニウム、ジメタノールアンモニウム、トリメタノールアンモニウム等が挙げられる。
【００３７】
上記染料の添加量としては、インク全量に対して０.３％〜８.０％、好ましくは０.５％〜４.０％の範囲である。
【００３８】
また、本発明で使用される尿素の添加量としては、インク全量に対して７.０％〜１０.０％の範囲である。
【００３９】
また、２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒としては、２−ピロリドンの他に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。２−ピロリドンの他にこれらの２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒を単独で使用してもよく、２種類以上を混合しても構わない。
【００４０】
上記、2.30Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒の添加量としては、インク全量に対して 4.5％〜30.0％、好ましくは 7.0％〜20.0％の範囲である。
【００４１】
また、上記有極性溶媒として粘度（２０℃における）が３０ｍＰａ・ｓを越えるもの（例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール等）を用いる場合には、粘度３０ｍＰａ・ｓ以下の有機溶媒を併用することによって発一性の良好なインクを得ることができる。この様な溶剤の例としては、２−ピロリドンの他に、エチレングリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等が挙げられる。このような有機溶剤の添加量としては、先の有極性有機溶剤に対して５０〜８０質量％が好ましい。
【００４２】
この他、本発明のインクには上記成分の他に、必要に応じて、界面活性剤、pＨ調整剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、蒸発促進剤、防錆剤、防カビ剤等の添加剤を配合してもかまわない。
【００４３】
本発明で使用される界面活性剤としては、脂肪酸塩類、高級アルコール酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩類、高級アルコールリン酸エステル塩等のアニオン界面活性剤、脂肪族アミン塩類、第４級アンモニウム塩類等のカチオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪族エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、多価アルコールの脂肪酸エステル、アルカノールアミンの脂肪酸アミド類の非イオン性界面活性剤、アミノ酸型、ベタイン型両性界面活性剤等が用いられる。
【００４４】
特に制限はないが、より好ましくは高級アルコールのエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールのエチレンオキサイド付加物、エチレンオキサイド-プロピレンオキサイド共重合体、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物等の非イオン性界面活性剤を用いる。さらに、前記エチレンオキサイド付加物の付加モル数は４〜２０の範囲が特に好ましい。
【００４５】
界面活性剤の添加量に付いては特に制限はないが、インク全量に対して 0.01〜10％の範囲が好ましい。0.01％未満では、界面活性剤の種類にもよるが、一般に所望の浸透性が少なく、10％を越える場合には、インクの初期粘度が大きくなるので好ましくないのである。より好ましくは、0.1〜5.0％の範囲である。
【００４６】
本発明でインクに添加する上記以外の添加剤、すなわち、pＨ調整剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、防錆剤、防カビ剤、キレート化剤、としては、周知のものを公知量添加することにより目的を達することができる。
【００４７】
本発明のインクは、記録ヘッドのインクに記録信号を与え、発生した熱エネルギーにより液滴を吐出するインクジェット方式が好適に用いられる。その装置の主要部である記録ヘッドの構成例を図１、図２、および図３に示す。
【００４８】
ヘッド１３はインクを通す溝１４を有するガラス、セラミックスまたはプラスチック板等と、感熱記録に用いられる発熱ヘッド１５(図ではヘッドが示されているが、これに限定されるものではない)とを接着して得られる。発熱ヘッド１５は酸化シリコン等で形成される保護膜１６、アルミニウム電極１７-１、１７-２、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層１８、蓄熱層１９、アルミナ等の放熱性の良い基板２０とによりなっている。
【００４９】
インク２１は吐出オリフィス(微細孔)２２まできており、圧力Ｐによりメニスカス２３を形成している。
【００５０】
ここで、電極１７-１、１７-２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に気泡が発生し、その圧力でメニスカス２３が突出し、インク２１が吐出し、オリフィス２２より記録液滴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記録ヘッドの概略図を示す。該記録ヘッドはマルチ溝２６を有するガラス板２７を、図１において説明したものと同様の発熱ヘッド２８を密着して製作されている。なお、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線での切断面である。
【００５１】
図４に、該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。
【００５２】
図４において、６１はワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブレード保持部材によって保持されて固定端となり、カンチレバーの形態をなす。ブレード６１は記録ヘッド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、記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持される。
【００５３】
６２はキャップであり、ブレード６１に隣接するホームポジションに配置され、記録ヘッドの移動方向と垂直な方向に移動して吐出口面と接し、キャッピングを行う構成を備える。さらに、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、記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持される。
【００５４】
前記ブレード６１、キャップ６２、吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、ブレード６１及び吸収体６３によってインクは吐出口面の水分、塵等の除去が行われる。
【００５５】
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と揺動可能に係合し、キャリッジ６６の一部はモータ６８によって駆動されるベルト６９と接続(図示せず)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。
【００５６】
５１は被記録材を挿入するための給紙部、５２はモータ(図示せず)により駆動される紙送りローラである。これらの構成によって記録ヘッド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５３を配した排紙部へ排紙される。
【００５７】
前記構成において記録ヘッド６５が記録終了等でホームポジションに戻る際、吐出回復部６４のキャップ６２は記録ヘッド６５の移動経路から退避しているが、ブレード６１は移動経路中に突出している。この結果、記録ヘッド６５の吐出口面がワイピングされる。なお、キャップ６２が記録ヘッド６５の吐出口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。
【００５８】
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は前記したワイピング時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動においても記録ヘッド６５の吐出口面はワイピングされる。
【００５９】
前記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、この移動に伴って前記ワイピングが行われる。
【００６０】
図５は、ヘッドへのインク供給部材、例えば、チューブを介して供給されるインクを収容したインクカートリッジ４５の一例を示す図である。ここで４０は供給用インクを収容したインク収容部、例えば、インク袋であり、その先端にはゴム製の栓４２が設けられている。この栓４２に針(図示せず)を挿入することにより、インク袋４０中のインクをヘッドに供給可能ならしめる。４４は廃インクを受容する吸収体である。インク収容部としては、インクとの接液面がポリオレフィン、特にポリエチレンで形成されているものが本発明にとって好ましい。
【００６１】
本発明で使用されるインクジェット記録装置としては、前記の如きヘッドとインクカートリッジが別体となったものに限らず、図６に示す如きそれらが一体となったもの、あるいは図７に示す如きヘッドとインク収容部が接合されて一体となったものも好適に用いられる。
【００６２】
図６において、７０は記録ユニットであって、この中にインクを吸収したインク収容部、例えばインク吸収体が収納されており、かかるインク吸収体中のインクが複数のオリフィスを有するヘッド部７１からインク滴として吐出される構成になっている。インク吸収体の材料としては、例えばポリウレタンを用いることができる。７２は記録ユニット内部を大気に連通させるための大気連通口である。この記録ユニット７０は、図４で示す記録ヘッドに変えて用いられるものであって、キャリッジ６６に対して脱着自在になっている。
【００６３】
なお、本発明に使用する記録装置において、上記ではインクに熱エネルギーを作用させてインク液滴を吐出するインクジェット記録装置を例に挙げたが、本発明は、そのほか圧電素子を使用するピエゾ方式などその他のインクジェット記録装置でも同様に利用できる。
【００６４】
次に本発明に好適に使用できる記録装置および記録ヘッドの他の具体例を説明する。
【００６５】
図７は、本発明に係る吐出時に気泡を大気と連通する吐出方式の液体吐出ヘッドとしての液体吐出ヘッドおよびこのヘッドを用いる液体吐出装置としてのインクジェットプリンタの一例の要部を示す概略斜視図である。図７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７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に略直交する方向Ｓに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。
【００６６】
搬送装置 1030 は、互いに略平行に対向配置される一対のローラユニット 1022a および 1022b と、一対のローラユニット 1024a および 1024b と、これらの各ローラユニットを駆動させる駆動部 1020 とを備えている。これにより、駆動部 1020 が作動状態とされるとき、用紙 1028 が図７に示す矢印Ｐ方向にそれぞれのローラユニット 1022a および 1022b と、ローラユニット 1024a および 1024b により狭持されて間欠送りで搬送されることとなる。
【００６７】
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 および 1026b に巻きかけられるベルト 1016 と、ローラユニット 1022a および 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 を順方向およ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。
【００６８】
モータ 1018 が作動状態とされてベルト 1016 が図７の矢印Ｒ方向に回転したとき、記録部 1010 のキャリッジ部材 1010a は図７の矢印Ｓ方向に所定の移動量だけ移動される。また、モータ 1018 が作動状態とされてベルト 1016 が図７の矢印Ｒ方向とは逆方向に回転したとき、記録部 1010 のキャリッジ部材 1010aは図７の矢印Ｓ方向とは反対の方向に所定の移動量だけ移動されることとなる。さらに、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。
【００６９】
記録部 1010 は、インクジェットカートリッジ(以下、単にカートリッジと記述する場合がある) 1012Ｙ, 1012Ｍ, 1012Ｃおよび 1012Ｂが各色、例えばイエロー,マゼンタ,シアンおよびブラックごとにそれぞれ、キャリッジ部材 1010a に対して着脱自在に備えられる。
【００７０】
図８は上述のインクジェット記録装置に搭載可能なインクジェットカートリッジの一例を示す。本例におけるカートリッジ 1012 は、シリアルタイプのものであり、インクジェット記録ヘッド１００と、インクなどの液体を収容する液体タンク 1001 とで主要部が構成されている。
【００７１】
インクジェット記録ヘッド１００は液体を吐出するための多数の吐出口８３２が形成されており、インクなどの液体は、液体タンク 1001 から図示しない液体供給通路を介して液体吐出ヘッド１００の共通液室(図９参照)へと導かれるようになっている。カートリッジ 1012 は、インクジェット記録ヘッド１００と液体タンク 1001 とを一体的に形成し、必要に応じて液体タンク 1001 内に液体を補給できるようにしたものであるが、この液体吐出ヘッド１００に対し、液体タンク 1001 を交換可能に連結した構造を採用するようにしてもよい。
【００７２】
このような構成のインクジェットプリンタに搭載され得る上述の液体吐出ヘッドの具体例を以下にさらに詳しく説明する。
【００７３】
図９は本発明の基本的な形態を示す液体吐出ヘッドの要部を模式的に示す概略斜視図であり、図１０〜図１３は図９に示した液体吐出ヘッドの吐出口形状を示す正面図である。なお、電気熱変換素子を駆動するための電気的な配線などは省略している。
【００７４】
本例の液体吐出ヘッドにおいては、例えば図９に示されるような、ガラス,セラミックス,プラスチックあるいは金属などからなる基板９３４が用いられる。このような基板の材質は、本発明の本質ではなく、流路構成部材の一部として機能し、インク吐出エネルギー発生素子、および後述する液流路,吐出口を形成する材料層の支持体として、機能し得るものであれば、特に限定されるものではない。
【００７５】
そこで、本例では、Ｓi基板(ウエハ)を用いた場合で説明する。吐出口は、レーザー光による形成方法の他、例えば後述するオリフィスプレート(吐出口プレート)９３５を感光性樹脂として、ＭＰＡ(Ｍirror Ｐrojection Ａliner)などの露光装置により形成することもできる。
【００７６】
図９において９３４は電気熱変換素子(以下、ヒータと記述する場合がある)９３１および共通液室部としての長溝状の貫通口からなるインク供給口９３３を備える基板であり、インク供給口９３３の長手方向の両側に熱エネルギ発生手段であるヒータ９３１がそれぞれ１列ずつ千鳥状に電気熱変換素子の間隔が、例えば 300 dpiで配列されている。この基板９３４上にはインク流路を形成するためのインク流路壁９３６が設けられている。このインク流路壁９３６には、さらに吐出口８３２を備える吐出口プレート９３５が設けられている。
【００７７】
ここで、図９においてはインク流路壁９３６と吐出口プレート９３５とは、別部材として示されているが、このインク流路壁９３６を例えばスピンコートなどの手法によって基板９３４上に形成することによりインク流路壁９３６と吐出口プレート９３５とを同一部材として同時に形成することも可能である。本例では、さらに、吐出口面(上面)９３５a側は撥水処理が施されている。
【００７８】
本例では、図７の矢印Ｓ方向に走査しながら記録を行うシリアルタイプのヘッドを用い、例えば、1200 dpiで記録を行う。駆動周波数は１０kＨzであり、一つの吐出口では最短時間間隔１００μsごとに吐出を行うことになる。
【００７９】
また、ヘッドの実例寸法の一例としては、例えば、図１０に示すように、隣接するノズルを流体的に隔離する隔壁９３６aは、幅ｗ＝１４μｍである。図１３に示すように、インク流路壁９３６により形成される発泡室 1337 は、Ｎ1(発泡室の幅寸法)＝３３μｍ,Ｎ2(発泡室の長さ寸法)＝３５μｍである。ヒータ９３１のサイズは３０μｍ３０μｍでヒータ抵抗値は５３Ωであり、駆動電圧は１０.３Ｖである。また、インク流路壁９３６および隔壁９３６aの高さは１２μｍで、吐出口プレート厚は１１μｍのものが使用できる。
【００８０】
吐出口８３２を含む吐出口プレートに設けられた吐出口部９４０の断面のうち、インクの吐出方向(オリフィスプレート９３５の厚み方向)に交差する方向で切断してみた断面の形状は概略星形となっており、鈍角の角を有する６つの起部８３２aと、これら起部８３２aの間に交互に配されかつ鋭角の角を有する６つの伏部８３２bとから概略構成されている。すなわち、吐出口の中心Ｏから局所的に離れた領域としての伏部８３２bをその頂部、この領域に隣接する吐出口の中心Ｏから局所的に近い領域としての起部８３２aをその基部として、図９に示すオリフィスプレートの厚み方向(液体の吐出方向)に６つの溝 1141 が形成されている。
【００８１】
本例においては、吐出口部９４０は、例えばその厚み方向に交差する方向で切断した断面が一辺２７μｍの二つの正三角形を６０度回転させた状態で組み合わせた形状となっており、図１１に示すＴ1は８μｍである。起部８３２aの角度はすべて１２０度であり、伏部８３２bの角度はすべて６０度である。従って、吐出口の中心Ｏと、互いに隣接する溝の中心部(溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基部とを結んでできる図形の中心(重心))を結んで形成される多角形の重心Ｇとが一致するようになっている。
【００８２】
本例の吐出口８３２の開口面積は４００μｍ2であり、溝部の開口面積(溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基部とを結んでできる図形の面積)は１つあたり約３３μｍ2となっている。
【００８３】
図１２は図１１に示した吐出口の部分のインク付着状態を示す模式図である。
【００８４】
次に、上述の構成のインクジェット記録ヘッドによる液体の吐出動作について図１４〜図２１を用いて説明する。
【００８５】
図１４〜図２１は、図９〜図１３に記載の液体吐出ヘッドの液体吐出動作を説明するための断面図であり、図１３に示す発泡室 1337 のＸ-Ｘ断面図である。この断面において吐出口部９４０のオリフィスプレート厚み方向の端部は、溝 1141 の頂部 1141a となっている。
【００８６】
図１４はヒータ上に膜状の気泡が生成した状態を示し、図１５は図１４の約１μs後、図１６は図１４の約２μs後、図１７は図１４の約３μs後、図１８は図１４の約４μs後、図１９は図１４の約５μs後、図２０は図１４の約６μs後、図２１は図１４の約７μs後の状態をそれぞれ示している。なお、以下の説明において、「落下」または「落とし込み」、「落ち込み」とは、いわゆる重力方向への落下という意味ではなく、ヘッドの取り付け方向によらず、電気熱変換素子の方向への移動をいう。
【００８７】
まず、図１４に示すように、記録信号などに基づいたヒータ９３１への通電に伴いヒータ９３１上の液流路 1338 内に気泡１０１が生成されると、約２μs間に図１５および図１６に示すように急激に体積膨張して成長する。気泡１０１の最大体積時における高さは吐出口面９３５aを上回るが、このとき、気泡の圧力は大気圧の数分の１から１０数分の１にまで減少している。
【００８８】
次に、気泡１０１の生成から約２μs後の時点で気泡１０１は上述のように最大体積から体積減少に転じるが、これとほぼ同時にメニスカス１０２の形成も始まる。このメニスカス１０２も図１７に示すようにヒータ９３１側への方向に後退、すなわち落下してゆく。
【００８９】
ここで、本例においては、吐出口部に複数の溝 1141 を分散させて有していることにより、メニスカス１０２が後退する際に、溝 1141 の部分ではメニスカス後退方向ＦMとは反対方向ＦCに毛管力が作用する。その結果、仮に何らかの原因により気泡１０１の状態に多少のバラツキが認められたとしても、メニスカスの後退時のメニスカスおよび主液滴(以下、液体またはインクと記述する場合がある)Iaの形状が、吐出口中心に対して略対称形状となるように補正される。
【００９０】
そして、本例では、このメニスカス１０２の落下速度が気泡１０１の収縮速度よりも速いために、図１８に示すように気泡の生成から約４μs後の時点で気泡１０１が吐出口８３２の下面近傍で大気に連通する。このとき、吐出口８３２の中心軸近傍の液体(インク)はヒータ９３１に向かって落ち込んでゆく。これは、大気に連通する前の気泡１０１の負圧によってヒータ９３１側に引き戻された液体(インク)Iaが、気泡１０１の大気連通後も慣性でヒータ９３１面方向の速度を保持しているからである。
【００９１】
ヒータ９３１側に向かって落ち込んでいった液体(インク)は、図１９に示すように気泡１０１の生成から約５μs後の時点でヒータ９３１の表面に到達し、図２０に示すようにヒータ９３１の表面を覆うように拡がってゆく。このようにヒータ９３１の表面を覆うように拡がった液体はヒータ９３１の表面に沿った水平方向のベクトルを有するが、ヒータ９３１の表面に交差する、例えば垂直方向のベクトルは消滅し、ヒータ９３１の表面上に留まろうとし、それよりも上側の液体、すなわち吐出方向の速度ベクトルを保つ液体を下方向に引っ張ることになる。
【００９２】
その後、ヒータ９３１の表面に拡がった液体と上側の液体(主液滴)との間の液体Ibが細くなってゆき、気泡１０１の生成から約７μs後の時点で図２１に示すようにヒータ１の表面の中央で液体Ibが切断され、吐出方向の速度ベクトルを保つ主液滴Iaとヒータ９３１の表面上に拡がった液体Icとに分離される。このように分離の位置は液流路 1338 内部、より好ましくは吐出口８３２よりも電気熱変換素子９３１側が望ましい。
【００９３】
主液滴Iaは吐出方向に偏りがなく、吐出ヨレすることなく、吐出口８３２の中央部分から吐出され、記録媒体の被記録面の所定位置に着弾される。また、ヒータ９３１の表面上に拡がった液体Icは、従来であれば主液滴の後続としてサテライト滴となって飛翔するものであるが、ヒータ９３１の表面上に留まり、吐出されない。このようにサテライト滴の吐出を抑制することができるため、サテライト滴の吐出により発生し易いスプラッシュを防止することができ、霧状に浮遊するミストにより記録媒体の被記録面が汚れるのを確実に防止することができる。なお図１８〜２１において、Idは溝部に付着したインク(溝内のインク)を、またIeは液流路内に残存しているインクを表している。
【００９４】
このように、本例の液体吐出ヘッドでは、気泡が最大体積に成長した後の体積減少段階で液体を吐出する際に、吐出口の中心に対して分散した複数の溝により、吐出時の主液滴の方向を安定化させることができる。その結果、吐出方向のヨレのない、着弾精度の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。また、高い駆動周波数での発泡ばらつきに対しても吐出を安定して行うことができることによる、高速高精細印字を実現することができる。
【００９５】
特に、気泡の体積減少段階でこの気泡を始めて大気と連通させることで液体を吐出することにより、気泡を大気に連通させて液滴を吐出する際に発生するミストを防止できるので、所謂、突然不吐の要因となる、吐出口面に液滴が付着する状態を抑制することもできる。
【００９６】
また本発明に好適に使用できる、吐出時に気泡を大気と連通する吐出方式の記録ヘッドの他の実施態様として、例えば特許第２ ７８３ ６４７号公報に記載のように、いわゆるエッジシュータータイプが挙げられる。
【００９７】
本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果をもたらすものである。
【００９８】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４ ７２３ １２９号明細書、同第４ ７４０ ７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体(インク)内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれるので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐出が達成でき、より好ましい。
【００９９】
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４ ４６３ ３５９号明細書、同第４ ３４５ ２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４ ３１３ １２４号明細書に記載されている条件を採用すると、更に優れた記録を行なうことができる。
【０１００】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４ ５５８ ３３３号明細書、米国特許第４ ４５９ ６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。
【０１０１】
加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９-１２３ ６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９-１３８ ４６１号公報に基づいた構成としても本発明は有効である。
【０１０２】
さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮することができる。
【０１０３】
加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【０１０４】
また、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行うために有効である。
【０１０５】
さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【０１０６】
以上説明した本発明の実施例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。
【０１０７】
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで防止するか、またはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとして吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初めて液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能である。このような場合インクは、特開昭５４-５６ ８４７号公報あるいは特開昭６０-７１ ２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても良い。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【０１０８】
さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けられるものの他、リーダと組み合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るものであってもよい。
【０１０９】
次に、上述した液体吐出ヘッドを搭載する液体吐出装置の概略について説明する。
【０１１０】
図２２は、本発明の液体吐出ヘッドを装着して適用することのできる液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装置６００の概略斜視図である。
【０１１１】
図２２において、インクジェットヘッドカートリッジ６０１は、上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに供給するインクを保持するインクタンクとが一体となったものである。このインクジェットヘッドカートリッジ６０１は、駆動モータ６０２の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア６０３、６０４を介して回転するリードスクリュ６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキャリッジ６０７上に搭載されており、駆動モータ６０２の動力によってキャリッジ６０７とともにガイド６０８に沿って矢印a,b方向に往復移動される。被記録材Ｐは、図示しない被記録材搬送手段によってプラテンローラ６０９上を搬送され、紙押え板６１０によりキャリッジ６０７の移動方向にわたってプラテンローラ６０９に対して押圧される。
【０１１２】
リードスクリュ６０５の一端の近傍には、フォトカプラ６１１、６１２が配設されている。これらはキャリッジ６０７のレバー６０７aのこの域での存在を確認して駆動モータ６０２の回転方向切り換え等を行うためのホームポジション検知手段である。
【０１１３】
支持部材６１３は、上述のインクジェットヘッドカートリッジ６０１の吐出口のある前面(吐出口面)を覆うキャップ部材６１４を支持するものである。また、インク吸引手段６１５は、キャップ部材６１４の内部にインクジェットヘッドカートリッジ６０１から空吐出等されて溜まったインクを吸引するものである。このインク吸引手段６１５によりキャップ内開口部６１６を介してインクジェットヘッドカートリッジ６０１の吸引回復が行われる。インクジェットヘッドカートリッジ６０１の吐出口面を払拭するためのクリーニングブレード６１７は、移動部材６１８により前後方向(上記キャリッジ６０７の移動方向に直交する方向)に移動可能に設けられている。これらクリーニングブレード６１７及び移動部材６１８は、本体支持体６１９に支持されている。クリーニングブレード６１７は、この形態に限らず、他の周知のクリーニングブレードであってもよい。
【０１１４】
液体吐出ヘッドの吸引回復操作にあたって、吸引を開始させるためのレバー６２０は、キャリッジ６０７と係合するカム６２１の移動に伴って移動し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換え等の公知の伝達手段で移動制御される。インクジェットヘッドカートリッジ６０１の液体吐出ヘッドに設けられた発熱体に信号を付与したり、前述した各機構の駆動制御を司ったりするインクジェット記録制御部は装置本体側に設けられており、ここには図示しない。
【０１１５】
上述の構成を有するインクジェット記録装置６００は、図示しない被記録材搬送手段によりプラテンローラ６０９上を搬送される被記録材Ｐ'に対し、インクジェットヘッドカートリッジ６０１は被記録材Ｐ'の全幅にわたって往復移動しながら記録を行う。
【０１１６】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いてさらに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。なお、本明細書において「部」、「％」とあるものは特に断らない限り質量基準である。また、実施例１および３は、参考例である。
【０１１７】
〔実施例１、２及び比較例１のインクの作製〕
下記の成分を混合溶解した後、更にポアサイズ 0.22μｍのメンブレンフィルター（商品名：フロロポアフィルター、住友電工製）にて加圧ろ過し、本発明及び比較例のインクを作製した。
【０１１８】
（実施例１）
下記一般式（１）で表される染料 2.5部
尿素 8.0部
トリエチレングリコール 15.0部
アセチレノールＥＨ（川研ファインケミカル製） 1.0部
水 73.5部
（実施例２）
下記一般式（２）で表される染料 2.5部
尿素 9.0部
２−ピロリドン 16.0部
アセチレノールＥＨ（川研ファインケミカル製） 1.0部
水 71.5部
（実施例３）
下記一般式（１）で表される染料 2.5部
尿素 8.0部
トリエチレングリコール 9.0部
ジエチレングリコール 6.0部
アセチレノールＥＨ（川研ファインケミカル製） 1.0部
水 73.5部
（比較例１）
下記一般式（１）で表される染料 2.5部
尿素 15.0部
エチレングリコール 16.0部
アセチレノールＥＨ（川研ファインケミカル製） 1.0部
水 65.5部
【０１１９】
【化５】
【０１２０】
【化６】
【０１２１】
〔評価試験〕
次に、上記で得られた実施例１、２及び比較例１の各インクを、（１）発一性、（２）保存安定性について評価した。各評価の評価方法及び評価基準は以下のようである。また得られた結果を表１に示す。
【０１２２】
(１)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を有するインクジェット記録装置ＢＪＦ-６００(キヤノン製)に各々搭載して発一性の試験を行った。
【０１２３】
１５℃/１０％ＲＨの恒温恒湿槽に１日放置し、その後あるノズルからインク滴を吐出させ、１分間そのノズルを使用せず、次にそのノズルからインク滴を吐出させた時の吐出安定性の程度を以下の基準で評価した。
【０１２４】
○:正常な印字が行える。
【０１２５】
△:若干の印字の乱れはあるが、実際の使用上は問題ない。
【０１２６】
×:不吐出又は印字の乱れがある。
【０１２７】
(２)５０ｍLのインクを１００ｍLのショット社製のガラス瓶に入れ、６０℃の恒温槽に３ヶ月放置した後、室温に１ヶ月放置し、沈殿物、析出物の発生量を目視にて以下の基準で評価した。
○:全く発生しない。
△:少量発生する。
×:多量に発生する。
【０１２８】
【表１】
【０１２９】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、十分な濃度と色調、耐光性を有し、あらゆる環境下における保存安定性、吐出安定性が得られるインクジェット記録用インク、かかるインクを使用したインクジェット記録方法、及びかかるインクを使用し機器が提供される。
【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。
【図７】液体吐出ヘッドを搭載可能なインクジェットプリンタの一例の要部を示す概略斜視図である。
【図８】液体吐出ヘッドを備えたインクジェットカートリッジの一例を示す概略斜視図である。
【図９】液体吐出ヘッドの一例の要部を模式的に示す概略斜視図である。
【図１０】液体吐出ヘッドの一例の一部を抽出した概念図である。
【図１１】図１０に示した吐出口の部分の拡大図である。
【図１２】図１１に示した吐出口の部分のインク付着状態を示す模式図である。
【図１３】図１０における主要部の模式図である。
【図１４】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１５〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１５】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４および図１６〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１６】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４、図１５および図１７〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１７】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４〜図１６および図１８〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１８】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４〜図１７および図１９〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１９】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４〜図１８、図２０および図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２０】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４〜図１９および図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２１】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４〜図２０と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２２】本発明の液体吐出ヘッドを装着して適用することのできる液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装置６００の概略斜視図である。
【符号の説明】
１３ ヘッド
１４ インク溝
１５ 発熱ヘッド
１６ 保護膜
１７-１、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
６００ インクジェット記録装置
６０１ インクジェットヘッドカートリッジ
６０２ 駆動モータ
６０３、６０４ 駆動力伝達ギア
６０５ リードスクリュ
６０６ 螺旋溝
６０７ キャリッジ
６０７a レバー
６０８ ガイド
６０９ プラテンローラ
６１０ 紙押え板
６１１、６１２ フォトカプラ
６１３ 支持部材
６１４ キャップ部材
６１５ インク吸引手段
６１６ キャップ内開口部
６１７ クリーニングブレード
６１８ 移動部材
６１９ 本体支持体
６２０ (吸引開始)レバー
６２１ カム
８３２:吐出口
８３２a:起部
８３２b:伏部
９３１:電気熱変換素子(ヒーター、インク吐出エネルギ発生素子)
９３３:インク供給口(開口部)
９３４:基板
９３５:オリフィスプレート(吐出口プレート)
９３５a:吐出口面
９３６:インク流路壁
９３６a:隔壁
９４０:吐出口部
1337 :発泡室
1338 :液流路
1141 :溝
1141a :頂部
１００:インクジェット記録ヘッド
１０１:気泡
１０２:メニスカス
1001 :液体タンク
1006 :移動駆動部
1008 :ケーシング
1010 :記録部
1010a :キャリッジ部材
1012 :カートリッジ
1012Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂ:インクジェットカートリッジ
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
Ｃ:濡れインク
ＦM:メニスカス後退方向
ＦC:メニスカス後退方向と反対方向
Ｇ:重心
I: インク
Ia:主液滴(液体,インク)
Ib,Ic:液体(インク)
Id:溝部に付着したインク(溝内のインク)
Ie:液流路内に残存しているインク
Ｌ:液室(インク供給口)から吐出口に向かう線
Ｎ1:発泡室の幅寸法
Ｎ2:発泡室の長さ寸法
Ｏ:吐出口の中心
Ｐ':被記録材
Ｐ:用紙の搬送方向
Ｒ:ベルトの回転方向
Ｓ:用紙の搬送方向と略直交する方向
Ｔ1:吐出口伏部寸法
ｗ:隔壁の幅寸法
【発明の属する技術分野】
本発明はインク、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置及びそれに用いることができる記録ユニット及びインクカートリッジに関し、更に詳しくは吐出安定性、保存安定性に優れたインクジェット記録用インク、これを用いたインクジェット記録方法、インクジェット記録装置及びそれに用いることのできる記録ユニット及びインクカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方法は、種々のインク吐出方式により、インク小滴(droplet)を形成し、それらを紙、加工紙、プラスチックフィルム、布等の被記録材に付着させて記録を行うものである。
【０００３】
インクジェット記録方式においては、従来から様々な性能が要求されているが、
(１)インクの吐出安定性が高いこと
(２)インクの保存安定性が高いこと
(３)十分な濃度と色調の記録物が得られること
(４)高品位画像が得られること
といったことも当然ながら要求されている。
【０００４】
インクの吐出安定性とは、低温から高温、あるいは低湿から高湿といった様々な環境下においても正常な吐出を安定に維持することであり、同様にインクの保存安定性とは、低温から高温、あるいは低湿から高湿といった様々な環境下において、インク物性が変わりにくく、また沈殿や析出物の発生等が起こりにくいということであり、このような観点からも様々な研究開発が行われてきている。
【０００５】
例えば、特開平１-２０３ ４８３号公報にはインクジェット記録の際の吐出量の増大や吐出性の向上のために尿素や尿素誘導体の使用が提案されている。また、特開昭５７-１０２ ９５７号公報等には染料の水や各種溶媒への溶解性を高めるための溶解助剤として尿素や尿素誘導体を使用することが提案されている。また、特開平９-２０２ ０４３号公報では下記一般式(I)の構造を持つ染料を使用し、十分な濃度と色調で耐光性にも優れたインクが提案されている。
【０００６】
【化２】
(上記式(I)中、Ｒ1及びＲ2は各々独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子を表し、Ｘ1及びＸ2は各々独立にスルホン基もしくはその塩またはカルボキシル基もしくはその塩を表す)。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インクジェット記録方法の普及に伴い、用いられるインクはより過酷な条件下で使用される様になり、これまで認識すらされていなかったような新たな技術課題が見出されつつある。
【０００９】
例えばインクジェット記録用インクには尿素が添加されているものがある。尿素の添加は、インクジェット用インクの吐出特性を向上させる等種々の特性改善にきわめて効果的である。しかし、尿素は経時的にアンモニアと炭酸ガスに徐々に分解していくことが知られている。
【００１０】
インクが過酷な環境下で保存されたような場合、具体的には例えば尿素を含むインクが高温環境下に長期間放置された後に低温環境下に放置されたような場合には、尿素の分解生成物に起因すると思われる沈殿が認められることがあった。そしてこの傾向は、特に前記一般式(I)で示される黄色染料を含むインクでは他の染料インクの場合と比較して多く観察されることがあった。
【００１１】
近年、高解像度の印字により高品位な画像を得るために、小液滴印字を行うようになっている。そして特に低温環境下での印字において、上記のような現象が生じると、あるノズルからインクを吐出させた後、そのノズルから一定時間インクの吐出を行わなかった場合に、そのノズルから次の１滴目のインクを吐出させると安定した吐出が行えず、印字が乱れてしまう(以下、このような現象を発一性が悪い、と呼ぶ)、また、同様に小液滴で高dutyな画像を連続印字する際に、低温環境下においては安定した吐出が行えず、印字が乱れてしまうといった不具合が発生することが予測される。従って、本発明者らは、より高品質なインクジェット記録画像を安定して形成する為には是非とも解決すべき技術課題であるとの認識をもつに至った。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、十分な濃度と色調、耐光性を得るために前記一般式(I)の構造を持つ染料を含んでいるインクにおいて、様々な環境や長期的な保存状態下においても特性が変化しにくく、高品位なインクジェット記録画像を安定して得ることのできるインクを提供することにある。
【００１３】
また本発明は、様々な環境下にあっても安定に高品位な画像を形成することのできるインクジェット記録方法を提供することを他の目的とする。
【００１４】
また本発明は、多様な環境下での安定した高品位インクジェット画像の形成に用いることのできるインクカートリッジ及び記録ユニットを提供することを他の目的とする。
【００１５】
更に本発明は、過酷な環境のもとであっても安定に優れた画像を形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。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記の本発明により達成される。すなわち、本発明は、少なくとも下記一般式（Ｉ）で示される構造を有する染料と、尿素と、２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒とを含有し、該有極性有機溶媒として２−ピロリドンを含み、前記尿素をインク全量に対して７．０〜１０．０質量％含有していることを特徴とするインクに関する。
【００１７】
【化３】
(上記式(I)中、Ｒ1及びＲ2は各々独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子を表し、Ｘ1及びＸ2は各々独立にスルホン基もしくはその塩またはカルボキシル基もしくはその塩を表す)。
【００１９】
このインクは保存安定性および吐出安定性に優れるため、高品位なインクジェット記録画像を安定して得ることができる。
【００２０】
また、本発明は、インクにエネルギーを与え、インク滴として吐出させる工程を有するインクジェット記録方法において、
該インクが前記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に関する。
【００２１】
前記記載のインクの優れた保存安定性および吐出安定性は、前記インクジェット記録方法における高品位な出力を安定して得ることを可能にする。
【００２２】
また、本発明は、インクを収容しているインク収容部と該インクをインク滴として吐出させる為の記録ヘッド部とを備えた記録ユニットにおいて、該インクが前記記載のインクジェット記録用インクであることを特徴とする記録ユニットに関する。
【００２３】
前記記載のインクは、前記インク収容部におけるインクの長期にわたる貯留の後においても、前記記録ヘッド部でのインク滴の吐出の充分な安定性を確保する。
【００２４】
また、本発明は、インクを収容しているインク収容部を具備しているインクカートリッジにおいて、該インクが前記記載のインクであることを特徴とするインクカートリッジに関する。
【００２５】
前記記載のインクは前記インクカートリッジにおいても長期貯留後の安定したインクの吐出を可能にする。
【００２６】
また、本発明は、インクを収容しているインク収容部と該インクをインク滴として吐出させる為のヘッド部とを有する記録ユニットを具備しているインクジェット記録装置において、該インクが前記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装置に関する。
【００２７】
前記記載のインクを適用することで、インクの長期貯留後においても、安定したインクの吐出が可能となり、インクジェット記録装置の性能の安定が図られる。
【００２８】
また、本発明は、インクを収容しているインク収容部を有しているインクカートリッジと、インクをインク滴として吐出させる為の記録ヘッドとを具備しているインクジェット記録装置において、該インクが前記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装置に関する。
【００２９】
前記記載のインクを適用することで、カートリッジ中でのインクの長期貯留後においても、安定したインクの吐出が可能となり、インクジェット記録装置の性能の安定が図られる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、前記一般式（Ｉ）の構造を持つ染料を含有するインクジェット記録用インクにおいて、尿素と２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒を含有することで、あらゆる環境下又は長期的な保存状態下においてもインクの保存安定性を達成し、また吐出安定性の低下による印字の乱れが生じないことを見出した。なお、本発明のインクは、２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒として少なくとも２−ピロリドンを含む。
【００３１】
この理由としては、従来から報告されているようにインクジェット記録の際の吐出量の増大や吐出性の向上のためには尿素が効果的であり、特に低温環境下においてその効果が絶大であり、熱エネルギーを用いて高密度記録を行う場合には発泡力を大きくするために発一性の向上や高dutyな画像を連続印字する際に、安定した吐出が図れると考えられる。
【００３２】
また、前記一般式の構造を持つ染料を使用したインクにおいては、尿素が含まれていると分解によって発生するアンモニウムイオンと炭酸イオンにより長期保存後に染料の凝集による沈殿物が発生することがあるが、2.30Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒を用いることにより、インク中の前記イオンが 2.30Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒の分子との強いイオン-双極子相互作用のため溶媒和によってインクの溶液状態として安定化するためであると考えられる。
【００３３】
次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
本発明で使用される染料としては下記一般式（Ｉ）で表される構造を持つ染料である。
【００３４】
【化４】
(上記式(I)中、Ｒ1及びＲ2は各々独立に水素原子、アルキル基、アルコキシ基またはハロゲン原子を表し、Ｘ1及びＸ2は各々独立にスルホン基もしくはその塩またはカルボキシル基もしくはその塩を表す)。
【００３６】
ハロゲン原子としては、Ｆ、Ｃl、Ｂr、Iが挙げられる。アルキル基としては炭素数１〜６の直鎖状すなわちメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、並びに炭素数１〜６の分岐鎖状のものたとえばイソプロピル基などが挙げられる。また、アルコキシ基としては前記アルキル基に酸素が結合したものすべてが挙げられる。スルホン基ならびにカルボキシル基の塩としては、Ｌi、Ｎa、Ｋ、Ｒb、Ｃsなどのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、有機アンモニウム塩が挙げられる。このうち、有機アンモニウム塩としては、メチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、メタノールアンモニウム、ジメタノールアンモニウム、トリメタノールアンモニウム等が挙げられる。
【００３７】
上記染料の添加量としては、インク全量に対して０.３％〜８.０％、好ましくは０.５％〜４.０％の範囲である。
【００３８】
また、本発明で使用される尿素の添加量としては、インク全量に対して７.０％〜１０.０％の範囲である。
【００３９】
また、２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒としては、２−ピロリドンの他に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール等を使用することができるが、これらに限定されるものではない。２−ピロリドンの他にこれらの２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒を単独で使用してもよく、２種類以上を混合しても構わない。
【００４０】
上記、2.30Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒の添加量としては、インク全量に対して 4.5％〜30.0％、好ましくは 7.0％〜20.0％の範囲である。
【００４１】
また、上記有極性溶媒として粘度（２０℃における）が３０ｍＰａ・ｓを越えるもの（例えば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール等）を用いる場合には、粘度３０ｍＰａ・ｓ以下の有機溶媒を併用することによって発一性の良好なインクを得ることができる。この様な溶剤の例としては、２−ピロリドンの他に、エチレングリコール、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等が挙げられる。このような有機溶剤の添加量としては、先の有極性有機溶剤に対して５０〜８０質量％が好ましい。
【００４２】
この他、本発明のインクには上記成分の他に、必要に応じて、界面活性剤、pＨ調整剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、蒸発促進剤、防錆剤、防カビ剤等の添加剤を配合してもかまわない。
【００４３】
本発明で使用される界面活性剤としては、脂肪酸塩類、高級アルコール酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩類、高級アルコールリン酸エステル塩等のアニオン界面活性剤、脂肪族アミン塩類、第４級アンモニウム塩類等のカチオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪族エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、多価アルコールの脂肪酸エステル、アルカノールアミンの脂肪酸アミド類の非イオン性界面活性剤、アミノ酸型、ベタイン型両性界面活性剤等が用いられる。
【００４４】
特に制限はないが、より好ましくは高級アルコールのエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールのエチレンオキサイド付加物、エチレンオキサイド-プロピレンオキサイド共重合体、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物等の非イオン性界面活性剤を用いる。さらに、前記エチレンオキサイド付加物の付加モル数は４〜２０の範囲が特に好ましい。
【００４５】
界面活性剤の添加量に付いては特に制限はないが、インク全量に対して 0.01〜10％の範囲が好ましい。0.01％未満では、界面活性剤の種類にもよるが、一般に所望の浸透性が少なく、10％を越える場合には、インクの初期粘度が大きくなるので好ましくないのである。より好ましくは、0.1〜5.0％の範囲である。
【００４６】
本発明でインクに添加する上記以外の添加剤、すなわち、pＨ調整剤、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、防錆剤、防カビ剤、キレート化剤、としては、周知のものを公知量添加することにより目的を達することができる。
【００４７】
本発明のインクは、記録ヘッドのインクに記録信号を与え、発生した熱エネルギーにより液滴を吐出するインクジェット方式が好適に用いられる。その装置の主要部である記録ヘッドの構成例を図１、図２、および図３に示す。
【００４８】
ヘッド１３はインクを通す溝１４を有するガラス、セラミックスまたはプラスチック板等と、感熱記録に用いられる発熱ヘッド１５(図ではヘッドが示されているが、これに限定されるものではない)とを接着して得られる。発熱ヘッド１５は酸化シリコン等で形成される保護膜１６、アルミニウム電極１７-１、１７-２、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層１８、蓄熱層１９、アルミナ等の放熱性の良い基板２０とによりなっている。
【００４９】
インク２１は吐出オリフィス(微細孔)２２まできており、圧力Ｐによりメニスカス２３を形成している。
【００５０】
ここで、電極１７-１、１７-２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に気泡が発生し、その圧力でメニスカス２３が突出し、インク２１が吐出し、オリフィス２２より記録液滴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記録ヘッドの概略図を示す。該記録ヘッドはマルチ溝２６を有するガラス板２７を、図１において説明したものと同様の発熱ヘッド２８を密着して製作されている。なお、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線での切断面である。
【００５１】
図４に、該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。
【００５２】
図４において、６１はワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブレード保持部材によって保持されて固定端となり、カンチレバーの形態をなす。ブレード６１は記録ヘッド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、記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持される。
【００５３】
６２はキャップであり、ブレード６１に隣接するホームポジションに配置され、記録ヘッドの移動方向と垂直な方向に移動して吐出口面と接し、キャッピングを行う構成を備える。さらに、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、記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持される。
【００５４】
前記ブレード６１、キャップ６２、吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、ブレード６１及び吸収体６３によってインクは吐出口面の水分、塵等の除去が行われる。
【００５５】
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と揺動可能に係合し、キャリッジ６６の一部はモータ６８によって駆動されるベルト６９と接続(図示せず)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。
【００５６】
５１は被記録材を挿入するための給紙部、５２はモータ(図示せず)により駆動される紙送りローラである。これらの構成によって記録ヘッド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５３を配した排紙部へ排紙される。
【００５７】
前記構成において記録ヘッド６５が記録終了等でホームポジションに戻る際、吐出回復部６４のキャップ６２は記録ヘッド６５の移動経路から退避しているが、ブレード６１は移動経路中に突出している。この結果、記録ヘッド６５の吐出口面がワイピングされる。なお、キャップ６２が記録ヘッド６５の吐出口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。
【００５８】
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は前記したワイピング時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動においても記録ヘッド６５の吐出口面はワイピングされる。
【００５９】
前記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、この移動に伴って前記ワイピングが行われる。
【００６０】
図５は、ヘッドへのインク供給部材、例えば、チューブを介して供給されるインクを収容したインクカートリッジ４５の一例を示す図である。ここで４０は供給用インクを収容したインク収容部、例えば、インク袋であり、その先端にはゴム製の栓４２が設けられている。この栓４２に針(図示せず)を挿入することにより、インク袋４０中のインクをヘッドに供給可能ならしめる。４４は廃インクを受容する吸収体である。インク収容部としては、インクとの接液面がポリオレフィン、特にポリエチレンで形成されているものが本発明にとって好ましい。
【００６１】
本発明で使用されるインクジェット記録装置としては、前記の如きヘッドとインクカートリッジが別体となったものに限らず、図６に示す如きそれらが一体となったもの、あるいは図７に示す如きヘッドとインク収容部が接合されて一体となったものも好適に用いられる。
【００６２】
図６において、７０は記録ユニットであって、この中にインクを吸収したインク収容部、例えばインク吸収体が収納されており、かかるインク吸収体中のインクが複数のオリフィスを有するヘッド部７１からインク滴として吐出される構成になっている。インク吸収体の材料としては、例えばポリウレタンを用いることができる。７２は記録ユニット内部を大気に連通させるための大気連通口である。この記録ユニット７０は、図４で示す記録ヘッドに変えて用いられるものであって、キャリッジ６６に対して脱着自在になっている。
【００６３】
なお、本発明に使用する記録装置において、上記ではインクに熱エネルギーを作用させてインク液滴を吐出するインクジェット記録装置を例に挙げたが、本発明は、そのほか圧電素子を使用するピエゾ方式などその他のインクジェット記録装置でも同様に利用できる。
【００６４】
次に本発明に好適に使用できる記録装置および記録ヘッドの他の具体例を説明する。
【００６５】
図７は、本発明に係る吐出時に気泡を大気と連通する吐出方式の液体吐出ヘッドとしての液体吐出ヘッドおよびこのヘッドを用いる液体吐出装置としてのインクジェットプリンタの一例の要部を示す概略斜視図である。図７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７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に略直交する方向Ｓに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。
【００６６】
搬送装置 1030 は、互いに略平行に対向配置される一対のローラユニット 1022a および 1022b と、一対のローラユニット 1024a および 1024b と、これらの各ローラユニットを駆動させる駆動部 1020 とを備えている。これにより、駆動部 1020 が作動状態とされるとき、用紙 1028 が図７に示す矢印Ｐ方向にそれぞれのローラユニット 1022a および 1022b と、ローラユニット 1024a および 1024b により狭持されて間欠送りで搬送されることとなる。
【００６７】
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 および 1026b に巻きかけられるベルト 1016 と、ローラユニット 1022a および 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 を順方向およ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。
【００６８】
モータ 1018 が作動状態とされてベルト 1016 が図７の矢印Ｒ方向に回転したとき、記録部 1010 のキャリッジ部材 1010a は図７の矢印Ｓ方向に所定の移動量だけ移動される。また、モータ 1018 が作動状態とされてベルト 1016 が図７の矢印Ｒ方向とは逆方向に回転したとき、記録部 1010 のキャリッジ部材 1010aは図７の矢印Ｓ方向とは反対の方向に所定の移動量だけ移動されることとなる。さらに、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。
【００６９】
記録部 1010 は、インクジェットカートリッジ(以下、単にカートリッジと記述する場合がある) 1012Ｙ, 1012Ｍ, 1012Ｃおよび 1012Ｂが各色、例えばイエロー,マゼンタ,シアンおよびブラックごとにそれぞれ、キャリッジ部材 1010a に対して着脱自在に備えられる。
【００７０】
図８は上述のインクジェット記録装置に搭載可能なインクジェットカートリッジの一例を示す。本例におけるカートリッジ 1012 は、シリアルタイプのものであり、インクジェット記録ヘッド１００と、インクなどの液体を収容する液体タンク 1001 とで主要部が構成されている。
【００７１】
インクジェット記録ヘッド１００は液体を吐出するための多数の吐出口８３２が形成されており、インクなどの液体は、液体タンク 1001 から図示しない液体供給通路を介して液体吐出ヘッド１００の共通液室(図９参照)へと導かれるようになっている。カートリッジ 1012 は、インクジェット記録ヘッド１００と液体タンク 1001 とを一体的に形成し、必要に応じて液体タンク 1001 内に液体を補給できるようにしたものであるが、この液体吐出ヘッド１００に対し、液体タンク 1001 を交換可能に連結した構造を採用するようにしてもよい。
【００７２】
このような構成のインクジェットプリンタに搭載され得る上述の液体吐出ヘッドの具体例を以下にさらに詳しく説明する。
【００７３】
図９は本発明の基本的な形態を示す液体吐出ヘッドの要部を模式的に示す概略斜視図であり、図１０〜図１３は図９に示した液体吐出ヘッドの吐出口形状を示す正面図である。なお、電気熱変換素子を駆動するための電気的な配線などは省略している。
【００７４】
本例の液体吐出ヘッドにおいては、例えば図９に示されるような、ガラス,セラミックス,プラスチックあるいは金属などからなる基板９３４が用いられる。このような基板の材質は、本発明の本質ではなく、流路構成部材の一部として機能し、インク吐出エネルギー発生素子、および後述する液流路,吐出口を形成する材料層の支持体として、機能し得るものであれば、特に限定されるものではない。
【００７５】
そこで、本例では、Ｓi基板(ウエハ)を用いた場合で説明する。吐出口は、レーザー光による形成方法の他、例えば後述するオリフィスプレート(吐出口プレート)９３５を感光性樹脂として、ＭＰＡ(Ｍirror Ｐrojection Ａliner)などの露光装置により形成することもできる。
【００７６】
図９において９３４は電気熱変換素子(以下、ヒータと記述する場合がある)９３１および共通液室部としての長溝状の貫通口からなるインク供給口９３３を備える基板であり、インク供給口９３３の長手方向の両側に熱エネルギ発生手段であるヒータ９３１がそれぞれ１列ずつ千鳥状に電気熱変換素子の間隔が、例えば 300 dpiで配列されている。この基板９３４上にはインク流路を形成するためのインク流路壁９３６が設けられている。このインク流路壁９３６には、さらに吐出口８３２を備える吐出口プレート９３５が設けられている。
【００７７】
ここで、図９においてはインク流路壁９３６と吐出口プレート９３５とは、別部材として示されているが、このインク流路壁９３６を例えばスピンコートなどの手法によって基板９３４上に形成することによりインク流路壁９３６と吐出口プレート９３５とを同一部材として同時に形成することも可能である。本例では、さらに、吐出口面(上面)９３５a側は撥水処理が施されている。
【００７８】
本例では、図７の矢印Ｓ方向に走査しながら記録を行うシリアルタイプのヘッドを用い、例えば、1200 dpiで記録を行う。駆動周波数は１０kＨzであり、一つの吐出口では最短時間間隔１００μsごとに吐出を行うことになる。
【００７９】
また、ヘッドの実例寸法の一例としては、例えば、図１０に示すように、隣接するノズルを流体的に隔離する隔壁９３６aは、幅ｗ＝１４μｍである。図１３に示すように、インク流路壁９３６により形成される発泡室 1337 は、Ｎ1(発泡室の幅寸法)＝３３μｍ,Ｎ2(発泡室の長さ寸法)＝３５μｍである。ヒータ９３１のサイズは３０μｍ３０μｍでヒータ抵抗値は５３Ωであり、駆動電圧は１０.３Ｖである。また、インク流路壁９３６および隔壁９３６aの高さは１２μｍで、吐出口プレート厚は１１μｍのものが使用できる。
【００８０】
吐出口８３２を含む吐出口プレートに設けられた吐出口部９４０の断面のうち、インクの吐出方向(オリフィスプレート９３５の厚み方向)に交差する方向で切断してみた断面の形状は概略星形となっており、鈍角の角を有する６つの起部８３２aと、これら起部８３２aの間に交互に配されかつ鋭角の角を有する６つの伏部８３２bとから概略構成されている。すなわち、吐出口の中心Ｏから局所的に離れた領域としての伏部８３２bをその頂部、この領域に隣接する吐出口の中心Ｏから局所的に近い領域としての起部８３２aをその基部として、図９に示すオリフィスプレートの厚み方向(液体の吐出方向)に６つの溝 1141 が形成されている。
【００８１】
本例においては、吐出口部９４０は、例えばその厚み方向に交差する方向で切断した断面が一辺２７μｍの二つの正三角形を６０度回転させた状態で組み合わせた形状となっており、図１１に示すＴ1は８μｍである。起部８３２aの角度はすべて１２０度であり、伏部８３２bの角度はすべて６０度である。従って、吐出口の中心Ｏと、互いに隣接する溝の中心部(溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基部とを結んでできる図形の中心(重心))を結んで形成される多角形の重心Ｇとが一致するようになっている。
【００８２】
本例の吐出口８３２の開口面積は４００μｍ2であり、溝部の開口面積(溝の頂部と、この頂部に隣接する２つの基部とを結んでできる図形の面積)は１つあたり約３３μｍ2となっている。
【００８３】
図１２は図１１に示した吐出口の部分のインク付着状態を示す模式図である。
【００８４】
次に、上述の構成のインクジェット記録ヘッドによる液体の吐出動作について図１４〜図２１を用いて説明する。
【００８５】
図１４〜図２１は、図９〜図１３に記載の液体吐出ヘッドの液体吐出動作を説明するための断面図であり、図１３に示す発泡室 1337 のＸ-Ｘ断面図である。この断面において吐出口部９４０のオリフィスプレート厚み方向の端部は、溝 1141 の頂部 1141a となっている。
【００８６】
図１４はヒータ上に膜状の気泡が生成した状態を示し、図１５は図１４の約１μs後、図１６は図１４の約２μs後、図１７は図１４の約３μs後、図１８は図１４の約４μs後、図１９は図１４の約５μs後、図２０は図１４の約６μs後、図２１は図１４の約７μs後の状態をそれぞれ示している。なお、以下の説明において、「落下」または「落とし込み」、「落ち込み」とは、いわゆる重力方向への落下という意味ではなく、ヘッドの取り付け方向によらず、電気熱変換素子の方向への移動をいう。
【００８７】
まず、図１４に示すように、記録信号などに基づいたヒータ９３１への通電に伴いヒータ９３１上の液流路 1338 内に気泡１０１が生成されると、約２μs間に図１５および図１６に示すように急激に体積膨張して成長する。気泡１０１の最大体積時における高さは吐出口面９３５aを上回るが、このとき、気泡の圧力は大気圧の数分の１から１０数分の１にまで減少している。
【００８８】
次に、気泡１０１の生成から約２μs後の時点で気泡１０１は上述のように最大体積から体積減少に転じるが、これとほぼ同時にメニスカス１０２の形成も始まる。このメニスカス１０２も図１７に示すようにヒータ９３１側への方向に後退、すなわち落下してゆく。
【００８９】
ここで、本例においては、吐出口部に複数の溝 1141 を分散させて有していることにより、メニスカス１０２が後退する際に、溝 1141 の部分ではメニスカス後退方向ＦMとは反対方向ＦCに毛管力が作用する。その結果、仮に何らかの原因により気泡１０１の状態に多少のバラツキが認められたとしても、メニスカスの後退時のメニスカスおよび主液滴(以下、液体またはインクと記述する場合がある)Iaの形状が、吐出口中心に対して略対称形状となるように補正される。
【００９０】
そして、本例では、このメニスカス１０２の落下速度が気泡１０１の収縮速度よりも速いために、図１８に示すように気泡の生成から約４μs後の時点で気泡１０１が吐出口８３２の下面近傍で大気に連通する。このとき、吐出口８３２の中心軸近傍の液体(インク)はヒータ９３１に向かって落ち込んでゆく。これは、大気に連通する前の気泡１０１の負圧によってヒータ９３１側に引き戻された液体(インク)Iaが、気泡１０１の大気連通後も慣性でヒータ９３１面方向の速度を保持しているからである。
【００９１】
ヒータ９３１側に向かって落ち込んでいった液体(インク)は、図１９に示すように気泡１０１の生成から約５μs後の時点でヒータ９３１の表面に到達し、図２０に示すようにヒータ９３１の表面を覆うように拡がってゆく。このようにヒータ９３１の表面を覆うように拡がった液体はヒータ９３１の表面に沿った水平方向のベクトルを有するが、ヒータ９３１の表面に交差する、例えば垂直方向のベクトルは消滅し、ヒータ９３１の表面上に留まろうとし、それよりも上側の液体、すなわち吐出方向の速度ベクトルを保つ液体を下方向に引っ張ることになる。
【００９２】
その後、ヒータ９３１の表面に拡がった液体と上側の液体(主液滴)との間の液体Ibが細くなってゆき、気泡１０１の生成から約７μs後の時点で図２１に示すようにヒータ１の表面の中央で液体Ibが切断され、吐出方向の速度ベクトルを保つ主液滴Iaとヒータ９３１の表面上に拡がった液体Icとに分離される。このように分離の位置は液流路 1338 内部、より好ましくは吐出口８３２よりも電気熱変換素子９３１側が望ましい。
【００９３】
主液滴Iaは吐出方向に偏りがなく、吐出ヨレすることなく、吐出口８３２の中央部分から吐出され、記録媒体の被記録面の所定位置に着弾される。また、ヒータ９３１の表面上に拡がった液体Icは、従来であれば主液滴の後続としてサテライト滴となって飛翔するものであるが、ヒータ９３１の表面上に留まり、吐出されない。このようにサテライト滴の吐出を抑制することができるため、サテライト滴の吐出により発生し易いスプラッシュを防止することができ、霧状に浮遊するミストにより記録媒体の被記録面が汚れるのを確実に防止することができる。なお図１８〜２１において、Idは溝部に付着したインク(溝内のインク)を、またIeは液流路内に残存しているインクを表している。
【００９４】
このように、本例の液体吐出ヘッドでは、気泡が最大体積に成長した後の体積減少段階で液体を吐出する際に、吐出口の中心に対して分散した複数の溝により、吐出時の主液滴の方向を安定化させることができる。その結果、吐出方向のヨレのない、着弾精度の高い液体吐出ヘッドを提供することができる。また、高い駆動周波数での発泡ばらつきに対しても吐出を安定して行うことができることによる、高速高精細印字を実現することができる。
【００９５】
特に、気泡の体積減少段階でこの気泡を始めて大気と連通させることで液体を吐出することにより、気泡を大気に連通させて液滴を吐出する際に発生するミストを防止できるので、所謂、突然不吐の要因となる、吐出口面に液滴が付着する状態を抑制することもできる。
【００９６】
また本発明に好適に使用できる、吐出時に気泡を大気と連通する吐出方式の記録ヘッドの他の実施態様として、例えば特許第２ ７８３ ６４７号公報に記載のように、いわゆるエッジシュータータイプが挙げられる。
【００９７】
本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記録を行うインクジェット方式の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果をもたらすものである。
【００９８】
その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４ ７２３ １２９号明細書、同第４ ７４０ ７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合には、液体(インク)が保持されているシートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体(インク)内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により吐出用開口を介して液体(インク)を吐出させて、少なくとも一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれるので、特に応答性に優れた液体(インク)の吐出が達成でき、より好ましい。
【００９９】
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第４ ４６３ ３５９号明細書、同第４ ３４５ ２６２号明細書に記載されているようなものが適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許第４ ３１３ １２４号明細書に記載されている条件を採用すると、更に優れた記録を行なうことができる。
【０１００】
記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示されているような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に、熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第４ ５５８ ３３３号明細書、米国特許第４ ４５９ ６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。
【０１０１】
加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５９-１２３ ６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９-１３８ ４６１号公報に基づいた構成としても本発明は有効である。
【０１０２】
さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとしての構成のいずれでもよいが、本発明は、上述した効果を一層有効に発揮することができる。
【０１０３】
加えて、装置本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。
【０１０４】
また、本発明の記録装置の構成として設けられる、記録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加することは本発明の効果を一層安定できるので好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを行うことも安定した記録を行うために有効である。
【０１０５】
さらに、記録装置の記録モードとしては黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて有効である。
【０１０６】
以上説明した本発明の実施例においては、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化するもの、もしくは液体であるもの、あるいは上述のインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状をなすものであれば良い。
【０１０７】
加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネルギーとして使用せしめることで防止するか、またはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化するインクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとして吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初めて液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能である。このような場合インクは、特開昭５４-５６ ８４７号公報あるいは特開昭６０-７１ ２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても良い。本発明においては、上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。
【０１０８】
さらに加えて、本発明に係る記録装置の形態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けられるものの他、リーダと組み合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形態を採るものであってもよい。
【０１０９】
次に、上述した液体吐出ヘッドを搭載する液体吐出装置の概略について説明する。
【０１１０】
図２２は、本発明の液体吐出ヘッドを装着して適用することのできる液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装置６００の概略斜視図である。
【０１１１】
図２２において、インクジェットヘッドカートリッジ６０１は、上述した液体吐出ヘッドとこの液体吐出ヘッドに供給するインクを保持するインクタンクとが一体となったものである。このインクジェットヘッドカートリッジ６０１は、駆動モータ６０２の正逆回転に連動して駆動力伝達ギア６０３、６０４を介して回転するリードスクリュ６０５の螺旋溝６０６に対して係合するキャリッジ６０７上に搭載されており、駆動モータ６０２の動力によってキャリッジ６０７とともにガイド６０８に沿って矢印a,b方向に往復移動される。被記録材Ｐは、図示しない被記録材搬送手段によってプラテンローラ６０９上を搬送され、紙押え板６１０によりキャリッジ６０７の移動方向にわたってプラテンローラ６０９に対して押圧される。
【０１１２】
リードスクリュ６０５の一端の近傍には、フォトカプラ６１１、６１２が配設されている。これらはキャリッジ６０７のレバー６０７aのこの域での存在を確認して駆動モータ６０２の回転方向切り換え等を行うためのホームポジション検知手段である。
【０１１３】
支持部材６１３は、上述のインクジェットヘッドカートリッジ６０１の吐出口のある前面(吐出口面)を覆うキャップ部材６１４を支持するものである。また、インク吸引手段６１５は、キャップ部材６１４の内部にインクジェットヘッドカートリッジ６０１から空吐出等されて溜まったインクを吸引するものである。このインク吸引手段６１５によりキャップ内開口部６１６を介してインクジェットヘッドカートリッジ６０１の吸引回復が行われる。インクジェットヘッドカートリッジ６０１の吐出口面を払拭するためのクリーニングブレード６１７は、移動部材６１８により前後方向(上記キャリッジ６０７の移動方向に直交する方向)に移動可能に設けられている。これらクリーニングブレード６１７及び移動部材６１８は、本体支持体６１９に支持されている。クリーニングブレード６１７は、この形態に限らず、他の周知のクリーニングブレードであってもよい。
【０１１４】
液体吐出ヘッドの吸引回復操作にあたって、吸引を開始させるためのレバー６２０は、キャリッジ６０７と係合するカム６２１の移動に伴って移動し、駆動モータ６０２からの駆動力がクラッチ切り換え等の公知の伝達手段で移動制御される。インクジェットヘッドカートリッジ６０１の液体吐出ヘッドに設けられた発熱体に信号を付与したり、前述した各機構の駆動制御を司ったりするインクジェット記録制御部は装置本体側に設けられており、ここには図示しない。
【０１１５】
上述の構成を有するインクジェット記録装置６００は、図示しない被記録材搬送手段によりプラテンローラ６０９上を搬送される被記録材Ｐ'に対し、インクジェットヘッドカートリッジ６０１は被記録材Ｐ'の全幅にわたって往復移動しながら記録を行う。
【０１１６】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を用いてさらに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。なお、本明細書において「部」、「％」とあるものは特に断らない限り質量基準である。また、実施例１および３は、参考例である。
【０１１７】
〔実施例１、２及び比較例１のインクの作製〕
下記の成分を混合溶解した後、更にポアサイズ 0.22μｍのメンブレンフィルター（商品名：フロロポアフィルター、住友電工製）にて加圧ろ過し、本発明及び比較例のインクを作製した。
【０１１８】
（実施例１）
下記一般式（１）で表される染料 2.5部
尿素 8.0部
トリエチレングリコール 15.0部
アセチレノールＥＨ（川研ファインケミカル製） 1.0部
水 73.5部
（実施例２）
下記一般式（２）で表される染料 2.5部
尿素 9.0部
２−ピロリドン 16.0部
アセチレノールＥＨ（川研ファインケミカル製） 1.0部
水 71.5部
（実施例３）
下記一般式（１）で表される染料 2.5部
尿素 8.0部
トリエチレングリコール 9.0部
ジエチレングリコール 6.0部
アセチレノールＥＨ（川研ファインケミカル製） 1.0部
水 73.5部
（比較例１）
下記一般式（１）で表される染料 2.5部
尿素 15.0部
エチレングリコール 16.0部
アセチレノールＥＨ（川研ファインケミカル製） 1.0部
水 65.5部
【０１１９】
【化５】
【化６】
〔評価試験〕
次に、上記で得られた実施例１、２及び比較例１の各インクを、（１）発一性、（２）保存安定性について評価した。各評価の評価方法及び評価基準は以下のようである。また得られた結果を表１に示す。
【０１２２】
(１)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を有するインクジェット記録装置ＢＪＦ-６００(キヤノン製)に各々搭載して発一性の試験を行った。
【０１２３】
１５℃/１０％ＲＨの恒温恒湿槽に１日放置し、その後あるノズルからインク滴を吐出させ、１分間そのノズルを使用せず、次にそのノズルからインク滴を吐出させた時の吐出安定性の程度を以下の基準で評価した。
【０１２４】
○:正常な印字が行える。
【０１２５】
△:若干の印字の乱れはあるが、実際の使用上は問題ない。
【０１２６】
×:不吐出又は印字の乱れがある。
【０１２７】
(２)５０ｍLのインクを１００ｍLのショット社製のガラス瓶に入れ、６０℃の恒温槽に３ヶ月放置した後、室温に１ヶ月放置し、沈殿物、析出物の発生量を目視にて以下の基準で評価した。
○:全く発生しない。
△:少量発生する。
×:多量に発生する。
【０１２８】
【表１】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、十分な濃度と色調、耐光性を有し、あらゆる環境下における保存安定性、吐出安定性が得られるインクジェット記録用インク、かかるインクを使用したインクジェット記録方法、及びかかるインクを使用し機器が提供される。
【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。
【図７】液体吐出ヘッドを搭載可能なインクジェットプリンタの一例の要部を示す概略斜視図である。
【図８】液体吐出ヘッドを備えたインクジェットカートリッジの一例を示す概略斜視図である。
【図９】液体吐出ヘッドの一例の要部を模式的に示す概略斜視図である。
【図１０】液体吐出ヘッドの一例の一部を抽出した概念図である。
【図１１】図１０に示した吐出口の部分の拡大図である。
【図１２】図１１に示した吐出口の部分のインク付着状態を示す模式図である。
【図１３】図１０における主要部の模式図である。
【図１４】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１５〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１５】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４および図１６〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１６】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４、図１５および図１７〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１７】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４〜図１６および図１８〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１８】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４〜図１７および図１９〜図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図１９】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４〜図１８、図２０および図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２０】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４〜図１９および図２１と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２１】図１３中のＸ-Ｘ矢視断面形状に対応し、図１４〜図２０と共に液体吐出ヘッドの液体吐出動作を経時的に説明するための概略断面図である。
【図２２】本発明の液体吐出ヘッドを装着して適用することのできる液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装置６００の概略斜視図である。
【符号の説明】
１３ ヘッド
１４ インク溝
１５ 発熱ヘッド
１６ 保護膜
１７-１、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
６００ インクジェット記録装置
６０１ インクジェットヘッドカートリッジ
６０２ 駆動モータ
６０３、６０４ 駆動力伝達ギア
６０５ リードスクリュ
６０６ 螺旋溝
６０７ キャリッジ
６０７a レバー
６０８ ガイド
６０９ プラテンローラ
６１０ 紙押え板
６１１、６１２ フォトカプラ
６１３ 支持部材
６１４ キャップ部材
６１５ インク吸引手段
６１６ キャップ内開口部
６１７ クリーニングブレード
６１８ 移動部材
６１９ 本体支持体
６２０ (吸引開始)レバー
６２１ カム
８３２:吐出口
８３２a:起部
８３２b:伏部
９３１:電気熱変換素子(ヒーター、インク吐出エネルギ発生素子)
９３３:インク供給口(開口部)
９３４:基板
９３５:オリフィスプレート(吐出口プレート)
９３５a:吐出口面
９３６:インク流路壁
９３６a:隔壁
９４０:吐出口部
1337 :発泡室
1338 :液流路
1141 :溝
1141a :頂部
１００:インクジェット記録ヘッド
１０１:気泡
１０２:メニスカス
1001 :液体タンク
1006 :移動駆動部
1008 :ケーシング
1010 :記録部
1010a :キャリッジ部材
1012 :カートリッジ
1012Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｂ:インクジェットカートリッジ
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
Ｃ:濡れインク
ＦM:メニスカス後退方向
ＦC:メニスカス後退方向と反対方向
Ｇ:重心
I: インク
Ia:主液滴(液体,インク)
Ib,Ic:液体(インク)
Id:溝部に付着したインク(溝内のインク)
Ie:液流路内に残存しているインク
Ｌ:液室(インク供給口)から吐出口に向かう線
Ｎ1:発泡室の幅寸法
Ｎ2:発泡室の長さ寸法
Ｏ:吐出口の中心
Ｐ':被記録材
Ｐ:用紙の搬送方向
Ｒ:ベルトの回転方向
Ｓ:用紙の搬送方向と略直交する方向
Ｔ1:吐出口伏部寸法
ｗ:隔壁の幅寸法
Claims (13)
- 少なくとも下記一般式（Ｉ）で示される構造を有する染料と、尿素と、２．３０Ｄ以上の双極子モーメントを有する有極性有機溶媒とを含有し、該有極性有機溶媒として２−ピロリドンを含み、
前記尿素をインク全量に対して７．０〜１０．０質量％含有していることを特徴とするインク：
- 該染料をインク全量に対して０．３〜８．０質量％含有している請求項１に記載のインク。
- 該有極性有機溶媒をインク全量に対して４．５〜３０．０質量％含有している請求項１または２に記載のインク。
- 該インクがインクジェット記録用のインクである請求項１〜３のいずれかに記載のインク。
- インクにエネルギーを与え、インク滴として吐出させる工程を有するインクジェット記録方法において、
該インクが請求項４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。 - 該エネルギーが、熱エネルギーである請求項５に記載のインクジェット記録方法。
- 該エネルギーが、力学的エネルギーである請求項５に記載のインクジェット記録方法。
- インクを収容しているインク収容部と該インクをインク滴として吐出させる為の記録ヘッド部とを備えた記録ユニットにおいて、該インクが請求項４に記載のインクジェット記録用インクであることを特徴とする記録ユニット。
- 該記録ヘッドが、該インクに熱エネルギーを付与することによって該インクを吐出させるヘッドである請求項８に記載の記録ユニット。
- インクを収容しているインク収容部を具備しているインクカートリッジにおいて、該インクが請求項１〜４のいずれかに記載のインクであることを特徴とするインクカートリッジ。
- インクを収容しているインク収容部と該インクをインク滴として吐出させる為のヘッド部とを有する記録ユニットを具備しているインクジェット記録装置において、該インクが請求項４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装置。
- インクを収容しているインク収容部を有しているインクカートリッジと、インクをインク滴として吐出させる為の記録ヘッドとを具備しているインクジェット記録装置において、該インクが請求項４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装置。
- 該記録ヘッドが、インクに熱エネルギーを付与して該インクを吐出させる方式のヘッドである請求項１１または１２に記載のインクジェット記録装置。
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