JPH05331394A - インクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的高い電圧で駆動した場合にも、安定性
が高く、十分な耐久性の得られる記録ヘッドを提供する
ことにある。 【構成】 通電によって熱エネルギーを発生する発熱抵
抗体３に直に接して該発熱抵抗体３による熱エネルギー
によりアルカリ金属イオンを５×１０^-3ｍｏｌ／ｌ以下
の濃度で含む記録液を発泡吐出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通電によって発生する
熱エネルギーによりインクを発泡吐出させるインクジェ
ット（以下、単にインクジェットという）方式におい
て、全体の消費電力や配線での電力ロスが少なく、入力
信号に対する応答性に優れた記録方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記インクジェット方式は、高速密度印
字が可能で、かつカラー化、コンパクト化に適してお
り、近年とみに注目を集めている。この方式において
は、記録用液体（即ちインクなど）を熱エネルギーの利
用で吐出させるため、熱を液体に作用させる熱作用部が
存在する。この熱作用部は、従来のいわゆるサーマルヘ
ッドの構成と類似している。

【０００３】しかしながら、液体に直接接する点や、イ
ンクの発泡、消泡の繰り返しによる機械的衝撃（キャビ
テーションエロージョン）に曝される点や、０．数マイ
クロ秒〜数マイクロ秒という短い時間に１０００℃近い
温度の上昇、下降に曝される点で、サーマルヘッドとは
大きく異なる。

【０００４】そのため、従来の上記インクジェットヘッ
ドにおいては、発熱抵抗体上に、例えばＳｉＯ₂ 、Ｓｉ
Ｃ、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等による酸化防止と電気絶縁とを兼ねた
層と、その上にＴａ等の耐キャビテーションエロージョ
ン層とを設ける構造とし、使用環境から熱作用部を保護
しているのが一般的である。

【０００５】サーマルヘッドの耐摩耗層として一般的な
Ｔａ₂ Ｏ₅ 等は、必ずしも耐キャビテーションエロージ
ョン性に優れておらず、特公昭５９−４３３１５等に記
載されているキャビテーションエロージョンに対して強
い材料が使用されている。

【０００６】これとは別に、熱作用部では、消費電力を
低くし、入力信号に対する応答性を高めるために、発熱
抵抗体で発生させる熱をできるだけ効率よく、かつ速や
かにインクに作用させることが従来より望まれている。
そのため、保護膜を設けるタイプとは別に、発熱抵抗体
が直にインクに接している（以下パッシベーションフリ
ーと略す）形態も、特開昭５５−１２６４６２に提案さ
れている。この形態は、熱効率の面から保護膜を設ける
形態より優れているものの、発熱抵抗体が、キャビテー
ションエロージョンや温度の上昇または下降に曝される
だけでなく、接するインクの導電性のため、電流がイン
ク中を流れ、その結果生じる電気化学反応にも曝される
ことになる。

【０００７】従って、発熱抵抗体としては、Ｔａ₂ Ｎや
ＲｕＯ₂ のほか、さまざまな金属、合金、金属化合物、
サーメットが知られているが、耐久性、安定性が十分で
なく、パッシベーションフリーなインクジェットヘッド
用として特開昭５９−９６９７１等に記載のあるＴａ基
合金などが提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述のような保護膜を
設けるタイプのインクジェットヘッドでは、耐久性や抵
抗変化の点で実用上満足のいくものが得られているが、
保護膜形成時に生ずる欠陥の発生を完全に防止すること
は非常に困難であり、それが量産的に保留を下げる大き
な要因になる。記録の高速化、高密度化が一層求めら
れ、一つのヘッド当たりのノズル数が増加する傾向の
中、このことはますます大きな問題となってきている。

【０００９】また、発熱抵抗体からインクへの熱伝達効
率が悪いと、必要となる全体の消費電力が増し、駆動時
におけるヘッド全体の温度変化が大きくなる。ヘッドの
温度変化は吐出液滴の体積変化につながり、画像での濃
度ムラの原因となる。

【００１０】さらに、記録の高速化に対応するため、時
間当たりの吐出回数を増やせば、ヘッドでの消費電力が
上昇し、温度変化による画像の濃度ムラが一層顕著にな
ってくる。これは、記録画像の高画質化の要求に反する
ものであり解決すべき問題となってくる。

【００１１】このような問題を解決するため、発熱抵抗
体とインクが直に接する、保護膜の欠陥に左右されない
熱効率の良いインクジェットヘッドの実用化が望まれて
きている。

【００１２】しかしながら、既に述べたように、パッシ
ベーションフリータイプのインクジェットにおいては、
発熱抵抗体がキャビテーションエロージョンや温度の上
昇または下降に曝されるだけでなく、電気化学反応にも
曝されることになり、従来のＴａ₂ Ｎ、ＲｕＯ₂ 、Ｈｆ
Ｂ₂ 等の発熱抵抗体では、機械的に破壊されたり、容易
に腐食、溶解してしまう等、耐久性に問題を残してい
た。特公昭５９−４３３１５等記載されているキャビテ
ーションエロージョンに対して強い材料も、前述のよう
な保護膜として用いられた場合にその効果を発揮するも
のであるが、パッシペーションフリーなインクジェット
の発熱抵抗体として用いられた場合には、電気化学反応
などによって容易に溶解あるいは腐食されてしまい十分
な耐久性を得ることはできない。また、高精細、高画質
の記録にとって、吐出の安定性は不可欠であるが、その
ためには、発熱抵抗体の抵抗変化が小さいことが必要で
あり、実用的には５％以下であることが望ましい。特開
昭５９−９６９７１等に記載されたＴａ基合金は、パッ
シベーションフリーな発熱抵抗体として用いた場合に、
抵抗体が破断しないという点での耐久性において比較的
優れている。

【００１３】しかしながら、発泡を繰り返す間の抵抗変
化という点においては、例えばＴａやＴａ−Ａｌ合金で
７〜１０％程度というようにいまだ不十分なものであっ
た。

【００１４】さらには、抵抗体が破断する印加パルス電
圧（Ｖｂｒｅａｋ）と発泡閾値電圧（Ｖｔｈ）との比Ｍ
が、１．３〜１．４耐熱性が低く、駆動電圧（Ｖｏｐ）
の僅かな増加で抵抗体の寿命が大きく低下してしまうと
いう問題もあった。

【００１５】このように従来既知の材料でパッシベーシ
ョンフリーな発熱抵抗体を形成した場合には、耐キャビ
テーションエロージョン性などの機械的耐久性、電気化
学的安定性、抵抗安定性、耐熱酸化性、耐熱溶解性さら
に耐熱衝撃性の全てを満足するものはなかった。

【００１６】発明者らは、先にＴａやＩｒ、あるいはＡ
ｌ、Ｔａ、およびＩｒを主要成分とする合金材料がパッ
シベーションフリータイプのバブルジェット用発熱体と
して優れたものであることを見いだした。（別途出願済
み）これらの合金材料を用いることによって、高い耐久
性を持ったパッシベーションフリータイプのインクジェ
ットヘッドを得ることができる。

【００１７】しかしながら、一方で駆動用ＩＣのコスト
ダウンや、配線での電力ロスの低減などの目的から、発
熱体の抵抗を高くしてより高電圧低電流で駆動したいと
いう要求が高まってきており、このような場合には、よ
り高電圧の駆動ということで電気化学的にさらに厳しい
条件となり、その条件によっては、上述の合金材料を用
いた場合であっても十分な耐久性が得られない場合があ
ることがわかってきた。

【００１８】インクの点からみた場合には、例えば、有
機溶剤を主成分とする液媒体中に油溶性染料を溶解させ
たような、非水系の、導電率の小さなインクを用いるこ
とができれば、上記の電気化学反応を低減することがで
きる。

【００１９】しかしながら、一般の油溶性染料では、液
媒体成分に対する溶解性、安定性、耐摩耗性、耐光性に
優れたものが少ない上に、安全性などの点で水系のイン
クに劣るという問題がある。

【００２０】そこで、本発明の目的は、低消費電力や高
い応答性などのパッシベーションフリータイプのインク
ジェット方式の長所、あるいは水系インクの長所を生か
しながら、比較的高い電圧で駆動した場合にも、安定性
が高く、十分な耐久性の得られる記録ヘッドを提供する
ことにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインクジェット記録方法は通電によって熱
エネルギーを発生する発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に直
に接して該発熱抵抗体による熱エネルギーにより発泡吐
出される記録液とを含み、該記録液はアルカリ金属イオ
ンの濃度が５×１０^-3ｍｏｌ／ｌ以下であることを特徴
とする。

【００２２】ここで、パッシベーションフリータイプの
インクジェットヘッドの発熱抵抗体の好ましい形態とし
ては、主要構成元素の１つとしてＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏ
ｓ，ＩｒおよびＰｔからなる白金族元素群のうち少なく
とも１種を含む合金材料を形成材料として用いるもので
あり、さらに好ましくは、発熱抵抗体が、Ｒｕ，Ｉｒ，
Ｐｔのうち少なくとも１つと、Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，
Ｇａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａのうち少なくとも１つを
共に含む合金材料からなるものである。これらの合金材
料は、スパッタ法や真空蒸着法など公知の材料を用いて
作成できる。

【００２３】これらの合金材料を発熱抵抗体として用い
たパッシベーションフリータイプのインクジェットヘッ
ドの例を図１および図２に示す。図１の（ａ）はヘッド
の主要部をオリフィス側から見た正面図、（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｙ線に沿う切断面部分図である。この例の
インクジェットヘッドは、基板１の表面に下部層２を設
けた支持体上に、所定の形状を有する発熱抵抗体層３、
および電極４および５を有する電気熱変換体を形成し、
さらに該電気熱変換体の少なくとも電極４および５を覆
う電極保護層６を積層し、さらにその上に、少なくとも
吐出口８および液路１１を設けるため溝付き板７を接合
した構成を有する。この例における電気熱変換体は、電
極４および５と発熱抵抗体３の、これら電極に挟まれた
部分（熱発生部）を有して構成されており、また、イン
クジェットヘッド用基体は、基板と下部層２とからなる
支持体と、該電気熱変換体および保護層６を有して構成
されている。インクへ熱を伝える熱作用部９は、前記熱
発生部の、保護膜６で覆われていない部分である。下部
層２は必要に応じて設けられ、基板１側へ逃げる熱の量
を調整し、熱発生部で発生する熱を効率よくインクへ伝
える機能を有する。電極４および５は熱発生部から発熱
させるために、発熱抵抗体の層３に通電させるための電
極であり、この例では電極４が各発熱発生部での共通電
極、電極５は各熱発生部に個別に通電するための選択電
極でる。電極保護層６は、電極４および５がインクに接
して化学的に侵されたり、電極間がインクを通して短絡
することを防止するためのものである。なお、電極４お
よび５を設けた段階での平面図を図２の（ａ）に示す。
また、電極保護層を設けた段階の平面図を図２の（ｂ）
に示す。本発明における発熱抵抗体層３の厚さは、望ま
しい電流あるいは電圧において適切な熱エネルギーが効
果的に発生されるよう適宜決められるが、好ましくは１
００〜２００００Å、より好ましくは、２００〜５００
０Åである。

【００２４】本発明に用いられる電気熱変換体の構成と
しては、図１および図２の例に限定されず、例えば図３
のような構成とするなど、種々の態様をとり得る。この
構成では電極４および５が発熱抵抗体３で覆われている
ため電極の保護層６は必ずしも必要でなくなる。また、
液滴の吐出口および液路の構成も、図１の（ａ）および
（ｂ）に示したように、熱作用部９上へインクが供給さ
れる方向と、吐出口８から飛翔する液滴の吐出方向とが
ほぼ同一なものに限定されず、図４の（ａ）および
（ｂ）の例に見られるようなインクの供給される方向と
液滴の吐出方向がほぼ直角である構成なども可能であ
る。なお、図４における１０は吐出口を設けた適当な厚
みの板（オリフィスプレート）であり、１２はこのオリ
フィスプレートを支持する支持壁である。

【００２５】吐出口、液路および熱発生部からなるイン
クの吐出構造単位は、図１，図２および図４に示すよう
に複数配置されて良く、例えば被記録材の印字幅全幅に
わたって配列されている構成も挙げることができる。

【００２６】また、本発明のインクジェットヘッドで用
いられるインクとして好ましい形態としては、例えば、
水を主要成分の１つとした液媒体に、記録像を形成する
成分である染料などの記録剤を溶解したものを挙げるこ
とができる。液媒体は水以外にも種々の有機溶剤等を含
有してもかまわない。

【００２７】また、記録剤以外にも種々の目的で他の添
加剤が含まれていてもかまわない。ただし、インク中に
含まれるＬｉ⁺ 、Ｎａ⁺ 、Ｋ⁺ 等のアルカリ金属イオン
の濃度が５×１０^-3ｍｏｌ／ｌ以下であることが必要で
あり、できれば２×１０^-3ｍｏｌ／ｌ以下であることが
望ましい。

【００２８】また、水系のインクを用いる場合には、溶
解安定性などの点から、染料などの記録剤にはある程度
のイオン性をもたせることが有効であるが、その場合に
含まれる陽イオンは、水素イオン（ヒドロニウムイオ
ン）、アンモニウムイオン、脂肪族アンモニウムイオ
ン、複素環アンモニウムイオンのいずれか、あるいはそ
の組み合せに限定することが望ましい。

【００２９】さらに、具体的には、例えば水を主要成分
の１つとした液媒体に、記録剤としては、発色性を有す
る染料本体がアニオン性であって−ＳＯ₃ ^- −ＣＯＯ^-
等の基を有し、そのカウンターイオンが、水素イオン
（ヒドロニウムイオン）、アンモニウムイオン、脂肪族
アンモニウムイオン、複素環アンモニウムイオンのいず
れか、あるいはそれらの組み合せである場合や、逆に染
料本体がアンモニウム基を有するカチオン性であって、
カウンターイオンがＮＯ₃ ^-、ＨＳＯ₄ ^-等である場合など
を挙げることができる。

【００３０】また、種々の添加剤が電解質であってもよ
いが、アルカリ金属イオンを含むものは好ましくなく、
カチオン成分としては、水素イオンや各種アンモニウム
イオンであることが必要である。

【００３１】本発明者らは、先にＴａおよびＩｒを含む
合金材料、あるいはＡｌ、ＴａおよびＩｒを含む合金材
料が、パッシベーションフリータイプのインクジェット
方式の発熱抵抗体として優れた材料であることを見いだ
したが、その後の研究で、それらの材料を含む一群の材
料、すなわち、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｐｔのうち少なくとも一種
と、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、
Ｔａのうち少なくとも一種を共に含む合金材料が同様
に、耐キャビテーションエロージョン性等の機械的耐久
性、電気化学的安定性、耐熱性等に優れ、パッシベーシ
ョンフリーな発熱抵抗体として好適なものであることを
見いだした。これらの材料を発熱抵抗体として用いるこ
とにより、駆動条件が比較的電圧という条件付きであれ
ば、実用レベルのパッシベーションフリータイプのイン
クジェットヘッドを得ることができる。しかしながら、
駆動用ＩＣのコストダウンや、配線での電力ロス低減と
いう目的から、発熱抵抗体を高抵抗化して、より高い電
圧、低い電流で駆動したいという要求がある。このよう
に従来よりも高い電圧でインクジェットヘッドを駆動し
た場合に、それがパッシベーションフリータイプである
場合には、電気化学反応の点でいっそう厳しい条件とな
り、上記の合金材料であっても十分な耐久性が得られな
い場合があることがわかった。発明者らは、種々の実験
や観察などの結果、耐久性の低下する最も大きな要因
が、ヒーター陰極側での電気化学的損傷であることをつ
きとめ、この損傷がＬｉ⁺ 、Ｎａ⁺ などのアルカリ金属
イオンを含むインクで特に激しく、インク中のこれらの
イオンの濃度を低減させることで耐久性が大きく向上す
ることを見いだした。さらに、水素イオン（ヒドロニウ
ムイオン）、アンモニウムイオン、脂肪族アンモニウム
イオン、複素環アンモニウムイオン等の陽イオンは、イ
ンク中に存在しても 陰極側の損傷には殆ど影響しない
ことがわかった。そこで、上記合金材料を発熱抵抗体と
して用いたパッシベーションフリータイプのインクジエ
ットヘッドと、アルカリ金属イオンの少ない水系インク
を組み合せて用いることにより、熱効率、信号応答性、
安全性や信頼性に優れ、かつ高い電圧（大電位勾配）で
駆動しても十分な耐久性のある記録方法を得ることがで
きた。もちろん、従来と同程度の電圧で駆動した場合に
は、より耐久性に優れたものとなる。

【００３２】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体）を備え、前記熱エネルギにより
インクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録
装置において優れた効果をもたらすものである。かかる
方式によれば記録の高密度化，高精細化が達成できるか
らである。

【００３３】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
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。この方式は所謂オンデマンド型，
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１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１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。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第
４３４５２６２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４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００３４】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
の組合せ構成（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４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。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５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
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５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００３５】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
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。

【００３６】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
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。

【００３７】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、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、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００３８】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば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るか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モード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。

【００３９】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
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、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
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を用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、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として使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０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又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
よい。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。

【００４０】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
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等であってもよい。

【００４１】以下、実施例に従って本発明をさらに詳細
に説明する。

【００４２】

【実施例】

実施例１−１ １）パッシベーションフリーのインクジェットヘッドの
作成 支持体としてのＳｉ基板に熱酸化処理を行い、厚さ２．
５μｍのＳｉＯ₂ を下部層として設けた。次にこのＳｉ
Ｏ₂ 層が設けられた支持体を高周波スパッタリング装置
（徳田製作所製，ＣＦＳ−８ＥＰ）にセットし、純度が
９９．９重量％以上のＴａターゲット上に、同程度の純
度のＩｒシートをおいたものを用いて、以下の条件でス
パッタリングを行い、約１０００Åの厚さの発熱抵抗体
層をＳｉＯ₂ 層上に形成した。

【００４３】スパッタリング条件 ターゲット面積比 Ｔａ：Ｉｒ＝６８：３２ ターゲット面積 ５ｉｎｃｈφ 高周波電力 ５００Ｗ 基板温度 ５０℃ 成膜時間 １２分 スパッタＡｒ圧 ０．４Ｐａ さらに、続けてＡｕだけのターゲットに切り替え、上記
膜の上層にＡｕを６０００Ａの厚みに形成しスパッタリ
ングを終了した。この後、フォトリソグラフィ技術によ
りフォトレジストを所定のパターンに２度形成し、一度
はＡｕ層のドライフッチング、２度目は発熱抵抗体層を
イオンミリングにてドライエッチし、図１の（ｂ）およ
び図２の（ａ）で示された形状の発熱抵抗体３と電極
４、５を形成した。熱発生部の寸法は３０μｍ×１７０
μｍ、熱発生部のピッチは１２５μｍ、２４個の熱発生
部を一列に並べて形成した。次にスパッタリングにより
ＳｉＯ₂ 膜をこの上層に形成し、その後、このＳｉＯ₂
膜をフォトリソグラフィ技術とリアクティブイオンエッ
チングを用いて、熱発生部の両側１０μｍづつと電極を
覆うようにパターニングした。従って熱作用部の寸法は
３０μｍ×１５０μｍである。さらに、図１の（ａ）お
よび（ｂ）に示す吐出口８および液路１１を形成するた
め、ガラス製溝付き板７を接合し、インクジェットヘッ
ドを得た。このようなヘッドを多数作成し、その後述の
インクを用いて評価試験を行った。

【００４４】２）インクの作成 市販の染料ＣＩ Ｆｏｏｄ Ｂｌａｃｋ １（Ｎａ塩）
を水に溶解して１０％程度の水溶液とした。次に、この
水溶液に塩酸を加え、ｐＨを１以下まで低くして酸析
し、析出した固形分に対し、 ａ．遠心分離による濃縮。

【００４５】ｂ．塩酸による洗浄。

【００４６】という工程を繰り返して染料のＮａをＨで
置換し、さらにはＮａを取り除いた後、減圧乾固して余
分なＨＣ１を取り除くことにより、Ｆｏｏｄ Ｂｌａｃ
ｋ １の酸型染料が得られた。次に、この酸型染料の１
０％水溶液を作る。この水溶液はｐＨが１．４程度の強
い酸性であった。この水溶液に、トリエタノールアミン
１０％水溶液を加えて中和し、ｐＨが７前後の溶液とし
た。さらにこの水溶液にジエチレングリコールと水を加
え、全体として、 溶媒組成 水／ジエチレングリコール＝７／３ 染料濃度 ０．０３ｍｏｌ／ｌ となるよう調整しこれをインクとした。このインク中の
Ｎａ⁺ 濃度は１０ｐｐｍ（４．３×１０^-6ｍｏｌ／ｌ）
以下であった。

【００４７】３）評価 ３）−１ 発熱体組成の測定 １）において、未だガラス製の溝付き板を接合する以前
の段階で、熱作用部の発熱体組成をＥＰＭＡ（エレクト
ロンプローブマイクロアナリシス島津製作所製 ＥＰＭ
−８１０を用いた）法によって求めた。

【００４８】３）−２ 吐出耐久試験 １）のヘッドの液路に、２）のインクが供給されるよう
にし、外部電源から電極４、５に幅７μｓｅｃ、周波数
２ｋＨｚの矩形パルス電圧を徐々に電圧を高くしながら
印加し、吐出口８からインクが吐出を開始する吐出閾値
電圧（Ｖｔｈ）を求めた。次に、１．２Ｖｔｈの電圧の
パルスを印加して連続的に吐出を行い、熱作用部９が破
断して不吐出に至るまでの印加パルス数を測定した。

【００４９】３）−３ 印字品位 １）のヘッドを公知の構成の記録装置に装着し、２）の
インクを用いてキャラクターなどの印字を行い、得られ
た印字物に対して目視での評価を行った。極めて良好な
印字が得られれば○、良好な印字が得られれば△、不吐
出やかすれなどが見られた場合に×とした。

【００５０】得られた結果を以下の実施例、比較例の結
果と共に表１〜３にまとめる。

【００５１】実施例１−２〜９ 発熱抵抗体材料の形成時に、スパッタリングターゲット
における各原材料の面積比を表１のように種々に変更す
る以外は実施例１−１と同様にしてインクジェットヘッ
ドを作成した。また、実施例１−１と同じインクを用い
て同様な評価を行った。

【００５２】実施例２−１〜９ 実施例１−１ｂ）のインク作成において、ＣＩ Ｆｏｏ
ｄ Ｂｌａｃｋ １のかわりにＣＩ Ｆｏｏｄ Ｂｌａ
ｃｋ ２（Ｎａ塩）を用い、さらに、トリエタノールア
ミンの代わりにジエチルアミンを用いて、アミン塩染料
のインクを作成した。このインクと、実施例１−１〜９
と同様のインクジェットヘッドを用いて吐出耐久試験、
印字品位の評価を行った。

【００５３】実施例３ 実施例１−１ｂ）において、トリエタノールアミンで中
和をする前の酸染料にて同様のインクを作成し、１−１
で作成したヘッドを用いて同様な吐出耐久試験、印字品
位の評価を行った。

【００５４】実施例４ 実施例１−１のインクの代わりに、同じ溶媒組成に酢酸
アンモニウムを０．１ｍｏｌ／ｌの濃度に溶解させたも
のを用い、実施例１−１で作成したインクジェットヘッ
ドを用いて吐出耐久試験を行った。

【００５５】実施例５−１〜３ 実施例１−１のインクの代わりに、同じ溶媒組成に、そ
れぞれ酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムを
５×１０^-3ｍｏｌ／ｌの濃度に溶解させた３種のインク
を作成した。これらのインクと、実施例１−１で作成し
たインクジェットヘッドを用いて吐出耐久試験を行っ
た。

【００５６】実施例６−１〜３ 実施例１−１のインクの代わりに、同じ溶媒組成に、そ
れぞれ酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムを
２×１０^-3ｍｏｌ／ｌの濃度に溶解させた３種のインク
を作成した。これらのインクと、実施例１−１で作成し
たインクジェットヘッドを用いて吐出耐久試験を行っ
た。

【００５７】実施例７ 実施例１−１のインクの染料やアミンを含まぬ溶媒組成
のみをインクとし、実施例１−１で作成したヘッドを用
いて吐出耐久性を行った。

【００５８】比較例１−１〜９ 染料をＣＩ Ｆｏｏｄ Ｂｌａｃｋ １（Ｎａ塩）その
ものとしたインクを用いる以外は実施例１−１〜９と同
様とした。

【００５９】比較例２−１〜９ 染料をＣｉ Ｆｏｏｄ Ｂｌａｃｋ ２（Ｎａ塩）その
ものとしたインクを用いる以外は実施例１−１〜９と同
様とした。

【００６０】比較例３−１〜３ 実施例１−１に用いたインクと同じ溶媒組成に、それぞ
れ酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムを０．
１ｍｏｌ／ｌの濃度に溶解させた３種のインクを作成
し、実施例１−１で作成したヘッドを用いて吐出耐久性
を行った。

【００６１】比較例４−１〜３ 実施例１−１に用いたインクと同じ溶媒組成に、それぞ
れ酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウムを０．
０１ｍｏｌ／ｌの濃度に溶解させた３種のインクを作成
し、実施例１−１で作成したヘッドを用いて吐出耐久性
試験を行った。

【００６２】

【表１】

【００６３】表中の吐出耐久欄の数字は、比較例１−１
の値を１としたときの比で表されている。以下の表２、
３も同様とした。

【００６４】

【表２】

【００６５】

【表３】

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
熱効率と信号安定性、安全性や安定性に優れ、かつ十分
な耐久性を上げ得るインクジェット記録方法を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録方法の一実施例を
示すもので、（ａ）は吐出口前方からみた部分的な正面
図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｙ線に沿う断面図である。

【図２】図１に示したヘッド製造途中の構成を示すもの
で、（ａ）は電気熱変換体を形成した段階での部分的な
平面図、（ｂ）は（ａ）で示した部分に電極保護層を形
成した段階での平面図である。

【図３】本発明のインクジェット記録方法の他の実施例
における電気熱変換体の要部断面図である。

【図４】本発明のインクジェット記録方法のさらに他の
実施例を示すもので、（ａ）は吐出口上方からみた平面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１ 基体 ２ 下部層 ３ 発熱抵抗層 ４、５ 電極 ６ 電極保護層 ７ 溝付板 ８ 吐出口 ９ 熱作用部 １０ オリフィスプレート １１ 液路 １２ 支持壁

フロントページの続き (72)発明者 當麻 弘一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電によって熱エネルギーを発生する発
   熱抵抗体と、 該発熱抵抗体に直に接して該発熱抵抗体による熱エネル
   ギーにより発泡吐出される記録液とを含み、該記録液は
   アルカリ金属イオンの濃度が５×１０^-3ｍｏｌ／ｌ以下
   であることを特徴とするインクジェット記録方法。
2. 【請求項２】 前記発熱抵抗体がＲｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｏ
   ｓ，ＩｒおよびＰｔからなる白金属元素群から選ばれた
   少なくとも１種の元素を含むことを特徴とする請求項１
   記載のインクジェット記録方法。
3. 【請求項３】 前記発熱抵抗体がＲｕ，ＩｒおよびＰｔ
   からなる元素群の内の少なくとも１つの元素を含み、か
   つ、Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｇａ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆお
   よびＴａからなる元素群の内の少なくとも１つの元素を
   含むことを特徴とする請求項１記載のインクジェット記
   録方法。
4. 【請求項４】 前記記録液中に含まれる陽イオンが実質
   的に水素イオン（ヒドロニウムイオン）、アンモニウム
   イオン、脂肪族アンモニウムイオンおよび複素環アンモ
   ニウムイオンの内少なくとも１種に限定され、かつこれ
   ら以外の他種陽イオンの濃度は５×１０^-3ｍｏｌ／ｌ以
   下であることを特徴とする請求項１記載のインクジェッ
   ト記録方法。
5. 【請求項５】 前記記録液が水を主要成分の１つとした
   ものであることを特徴とする請求項４記載のインクジェ
   ット記録方法。