JPH09123437A - インクジェットプリンタ及びインクジェット記録用インク - Google Patents

インクジェットプリンタ及びインクジェット記録用インク

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JPH09123437A
JPH09123437A JP20627996A JP20627996A JPH09123437A JP H09123437 A JPH09123437 A JP H09123437A JP 20627996 A JP20627996 A JP 20627996A JP 20627996 A JP20627996 A JP 20627996A JP H09123437 A JPH09123437 A JP H09123437A
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ink
recording
water
ink jet
recording head
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JP20627996A
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Kenichi Kato
健一 加藤
Katsuko Aoki
克子 青木
Chiyoshige Nakazawa
千代茂 中澤
Hiroshi Mukai
啓 向井
Kazuhiko Sato
和彦 佐藤
Yoichi Kubomura
陽一 久保村
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】水溶性インクとホウケイ酸ガラス製の記録ヘッ
ドを用いたインクジェットプリンタを高温に長時間放置
すると、記録ヘッドのノズルにガラスが目詰まりし、ド
ット抜けやインクの着弾位置不良が発生する。また、従
来のインクジェット記録用水溶性インクは、繊維の粗密
が大きい粗悪紙に対して優れた品質の印刷画像を得られ
ない。 【解決手段】ホウケイ酸ガラス製の基板３とシリコン製
の基板１を接合することによって、ノズル孔４及び該ノ
ズルに連通するノズル溝１１、吐出室６が形成される記
録ヘッドのノズル孔４から尿素もしくはチオ尿素及び特
定の界面活性剤を含有する水溶性インクを吐出噴射させ
て飛翔液滴を形成し、記録媒体上にドット像を記録する
インクジェットプリンタとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主にコンピュータ
用端末、電卓、キャッシュレジスタ、ＡＴＭ、ファクシ
ミリ等に搭載するオンデマンド型インクジェットプリン
タに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、本出願人は、例えば、特開平６−
２３９８０号公報や特開平６−３１９１４号公報に示す
ように、シリコン基板に微細な溝を形成し、この基板に
ホウケイ酸ガラスを陽極接合し各インク流路を構成する
ことにより、インクジェットヘッドを得る方法を提案し
ている。この方法によれば、安価かつ容易に大量のイン
クジェットヘッドを製造することが可能である。
【０００３】一方、特開平２−２５５７７４号公報に記
載されたインクジエツト記録用水性インクは、水、水溶
性染料、乾燥防止剤及び浸透剤を含有し、浸透剤とし
て、一般式
【０００４】
【化４】
【０００５】（式中、Ｒ１は水素原子、メチル基、メト
キシ基、塩素原子または臭素原子を表し、ｍは１〜５の
整数を表す）で表される化合物（以下、（１）の化合
物）、およびブチルアルコールのエチレンオキサイド付
加物で、エチレンオキサイドの付加モル数が１〜５の範
囲にある化合物（以下、（２）の化合物）を含有するも
の、または、浸透剤としてさらにブチルアルコールのプ
ロピレンオキサイド付加物で、プロピレンオキサイドの
付加モル数が１〜５の範囲内にある化合物（以下、
（３）の化合物）を含有し、表面張力を３０〜４０ダイ
ンの範囲とするものである。これにより、記録ヘッドの
ノズルからのインク中の水分等の蒸発を抑えてインクの
粘度の上昇を防止し、正常なインク吐出ができるように
している。また、安定性の高いインク吐出を行い、品質
の良い印刷を行えるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが特開平６−２
３９８０号公報や特開平６−３１９１４号公報に記載さ
れるホウケイ酸ガラス製の記録ヘッドに、例えば、特開
平２−２５５７７４号公報記載のインクジェット記録用
水溶性インクを充填して高温に長時間放置すると、水溶
性インクに接しているホウケイ酸ガラスが溶け出し、イ
ンク中の水分がノズル表面から蒸発することにより、ホ
ウケイ酸ガラスが過飽和状態となってノズル表面で析出
し、記録ヘッドのノズルが目詰まりし、インク滴が吐出
不能となり、記録画素が欠落する現象、いわゆるドット
抜けを起こすおそれがあった。また、インク滴が吐出し
てもホウケイ酸ガラスの析出物が残っていると、インク
の着弾位置不良（インク滴が記録媒体に対して直線的に
飛翔しなくなる現象）が発生し、印字品質が悪化すると
いう課題があった。
【０００７】このような課題を解決するためには、プラ
スチックや金属を型成形した記録ヘッドを用いれば、イ
ンク流路を構成する物質が溶解・析出しないため、記録
ヘッドのノズルからのインク中の水分等の蒸発を抑えて
インクの粘度の上昇を防止し、正常なインク吐出ができ
る。更に、安定性の高い吐出を行い、品質の良い印刷が
行える。
【０００８】しかしながら、プラスチックや金属を型成
形した記録ヘッドでは、記録ヘッドのノズル径を精度よ
く小さくする為に、多大なコストがかかり、非常に高価
なインクジェットプリンタとなってしまう。かと言って
ノズル径を大きくしたのでは、１ドット当たりのインク
吐出量が多くなってしまい、高解像度の印刷を行うこと
が極めて困難で、高精細、高印字品質の印刷を行えない
という課題があった。
【０００９】また、ホウケイ酸ガラスの析出を防ぐ他の
方法としては、頻繁にノズルの回復処理（ノズル内のイ
ンクを外部から加圧、吸引してノズル内のインクの粘度
を一定に保つ処理）を行えばよいが、非常に大量のイン
クが回復処理のために浪費されてしまう。また、このよ
うにインクが浪費されると、使用者にインクジェットカ
ートリッジを頻繁に交換することを強いることとなり、
結局、使用者が不便を被ることとなる。
【００１０】そこで本発明はこのような課題を解決する
ためになされたものであり、ホウケイ酸ガラス製の記録
ヘッドに水溶性インクを充填し、印刷を行うインクジェ
ットプリンタにおいて、ホウケイ酸ガラスが溶け難く、
ノズルが目詰まりしないインクジェットプリンタ及びイ
ンクジェット記録用インクを提供することを目的とす
る。
【００１１】更に、インクの消費量が少なく、即ち、１
カートリッジ当たりの印刷可能な記録量が多く、カート
リッジの交換の頻度が少ない、使用者にとって、使い勝
手のよいインクジェットプリンタを提供することを目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のインクジ
ェットプリンタは、少なくともインク流路形成部材と微
細孔からなる記録ヘッドの該微細孔から水溶性インクを
吐出噴射させて飛翔液滴を形成し、記録媒体上にドット
像を記録するインクジェットプリンタにおいて、前記記
録ヘッドのインク流路形成部材の少なくとも一部分がホ
ウケイ酸ガラスで構成されており、前記水溶性インクが
尿素もしくはチオ尿素の少なくともどちらか一方を含有
することを特徴とする。
【００１３】請求項３記載のインクジェット記録用イン
クは、少なくとも一部分がホウケイ酸ガラスで形成され
たインク流路形成部材と微細孔からなる記録ヘッドの該
微細孔から水溶性インクを吐出噴射させて飛翔液滴を形
成し、記録媒体上にドット像を記録するインクジェット
プリンタに用いられるインクジェット記録用インクにお
いて、尿素もしくはチオ尿素の少なくともどちらか一方
を含有することを特徴とする。
【００１４】請求項２に記載されように、請求項１記載
の記録ヘッドのインク流路形成部材が、更にホウケイ酸
ガラスと単結晶シリコンで構成されていてもよい。
【００１５】このような構成によれば、 （１）水溶性インクに尿素もしくはチオ尿素を添加する
ことにより、ホウケイ酸ガラスの溶解度が上がり、溶解
したホウケイ酸ガラスが過飽和状態になり難くなること
によってホウケイ酸ガラスの析出が防がれ、ノズルが目
詰まりし難くなる。
【００１６】（２）更に、吸湿性のある尿素もしくはチ
オ尿素を水溶性インクに添加することにより、インク中
の水分が蒸発し難くなる。従って、ホウケイ酸ガラスの
析出が抑制され、記録ヘッドのノズルの目詰まりが更に
し難くなる為、インク滴の吐出不能、インクの着弾位置
不良により印字品質が悪化するといった上記の課題を解
決することができる。
【００１７】また、請求項５記載の発明は、請求項３記
載のインクジェット記録用インクにおいて、更に、界面
活性剤を含むことを特徴とする。また、請求項６に記載
されるように、含有される界面活性剤は、構造式（Ａ）
【００１８】
【化５】
【００１９】で表される化合物及びアセチレンジオール
型界面活性剤であることを特徴とする。
【００２０】更に前記アセチレンジオール型界面活性剤
は、構造式（Ｂ）
【００２１】
【化６】
【００２２】で表される化合物であることを特徴とす
る。
【００２３】本発明によれば、上記構造式（Ａ）の化合
物とアセチレンジオール型界面活性剤を用いることによ
り、紙を構成する繊維やサイズ剤に対するインクの親和
性が向上し、インクが紙に浸透しやすくなる。
【００２４】故に、粗悪紙に対しても均一に浸透し、フ
ェザリングによる印刷画像の劣化が生じにくい。また、
強い浸透力を持つため、比較的少量のインク滴で印刷を
行っても、各種用紙上に印刷された印字ドットは大きく
形成され、インクの消費が抑えられ、効率的な印刷が可
能になると共に高精細な印刷が可能となり、上記の課題
を解決することができる。この効果は、アセチレンジオ
ール型界面活性剤が構造式（Ｂ）の化合物である場合に
大きくなる。
【００２５】しかしながら、このような効果を期待でき
る界面活性剤を添加することにより、記録ヘッド内のイ
ンク流路に対しても濡れ性が高まるため、前述したホウ
珪酸ガラスの析出を促進するおそれがあるが、尿素もし
くはチオ尿素と組み合わせて使用することにより、イン
ク流路の一部がホウ珪酸ガラスで形成された記録ヘッド
に、各種用紙に対して強い浸透力を有するインクを適用
することが可能となる。
【００２６】また、請求項８に記載されるように、更
に、請求項６記載のインクジェット記録インクに構造式
（Ｃ）
【００２７】
【化７】
【００２８】の化合物を含有することにより、更に大き
な印字ドットが得られる効果を奏する。
【００２９】この場合において、請求項９、１０に記載
されように、インクジェット記録用インクは含窒素複素
環式化合物を含有することが望ましく、これにより、構
造式（Ｃ）の化合物の水に対する溶解度が向上する為、
保存安定性の低下を抑える効果を奏する。この効果は、
前記含窒素複素環式化合物が、１，３−ジメチル−２−
イミダゾリジノン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−
ピロリドンの場合に著しい。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を用い
て本発明を詳細に説明する。
【００３１】まず、本発明のインクジェットプリンタに
用いるホウケイ酸ガラス製の記録ヘッドの構造について
説明する。
【００３２】図１は、本発明の一実施例のインクジェッ
トプリンタに用いる記録ヘッド１０の分解斜視図であ
る。
【００３３】記録ヘッド１０は次に詳述する構造を持つ
３枚の基板１、２、３を重ねて接合した積層構造となっ
ている。
【００３４】中間の第１の基板１は、シリコンウエハー
からできており、複数のノズル孔４を構成するように、
基板１の表面に一端より平行に等間隔で形成された複数
のノズル溝１１と、各々のノズル溝１１に連通し、底壁
を振動板５とする吐出室６を構成することになる凹部１
２と、インク流入口のための細溝１３と、各々の吐出室
６にインクを供給するための共通のインクキャビティ８
を構成することになる凹部１４とがあらかじめ形成され
る。また、振動板５の下面には、シリコンの熱酸化によ
り絶縁層（図示せず）が形成され、更に下部には電極を
被着し振動室９を構成することになる凹部１５が設けら
れている。
【００３５】また、第１の基板１には共通電極１７が付
与されているが、共通電極１７の材料として、本実施例
ではクロムを下付けとした金を使用しているが、これに
限定されるものではなく、シリコンウエハー及び電極材
料の特性により別の組合わせでもよい。また、本実施例
で用いられるシリコンウエハーの抵抗率は８〜１２Ωｃ
ｍである。
【００３６】第１の基板１の下面に接合される第２の基
板２にはホウケイ酸ガラスを用い、この第２の基板２の
接合によって振動室９を構成するとともに、第２の基板
２上の振動板５に対応する各々の位置に、金を０．１μ
ｍスパッタリングにより被着し、振動板５とほぼ同じ形
状に金パターンを形成して個別電極２１としている。個
別電極２１はリード部２２と端子部２３を持つ。更に、
電極端子部を除きパイレックスガラスのスパッタ膜を全
面に０．２μｍ被覆して絶縁層２４を形成し、記録ヘッ
ド駆動時の絶縁破壊、ショートを防止するための膜を形
成している。
【００３７】第１の基板１の上面に接合される第３の基
板３は、第２の基板２と同じくホウケイ酸ガラスを用い
ている。この第３の基板３の接合によって、ノズル孔
４、吐出室６、オリフィス７及びインクキャビティ８が
構成される。そして、第３の基板３にはインクキャビテ
ィ８に連通するインク供給口２５が設けられる。インク
供給口２５はパイプ２６及びチューブ２７を介してイン
ク袋（図１においては図示せず）に接続される。
【００３８】次に、第１の基板１と第２の基板２を適当
な位置で重ね合わせた後、３００〜５００℃の周囲温度
において、５００〜８００Ｖの電圧を印加し、いわゆる
陽極接合し、また同条件で第１の基板１と第３の基板３
を接合し、記録ヘッドを組み立てる。陽極接合後に、振
動板５と第２の基板２上の個別電極２１との間の間隔
は、凹部１５の深さと個別電極２１の厚さとの差であ
り、本実施例では０．５μｍとしてある。また、振動板
５と個別電極２１上の絶縁層２４との空隙間隔は０．３
μｍとなっている。
【００３９】上記のように構成された記録ヘッド１０を
固定するように外装部品で被ってインクジェットカート
リッジと成し、インク袋（図１においては図示せず）よ
りインク供給口２５を経て第１の基板１の内部、インク
キャビティ８、吐出室６、ノズル孔４等にインクを供給
すると共に、共通電極１７と個別電極２１の端子部２３
にそれぞれＦＰＣの端子部を結線し、ヘッド制御部１０
２に接続する。
【００４０】ここで、本発明のインクジェットプリンタ
に用いる記録ヘッドの駆動方法について説明する。
【００４１】記録ヘッドの振動板５と個別電極２１にヘ
ッド駆動の為の駆動電圧を印加すると電荷が振動板５と
個別電極２１に充電され、振動板５、個別電極２１間に
発生する静電気力の為、振動板５が個別電極２１側に気
体層中の気体を排除しながら撓む。駆動電圧が高い場
合、振動板５は気体層が消滅するまで撓む。駆動電圧の
印加を止めて、各々の電極を同電位にすると、充電され
た電荷は各々の電極を介して瞬時に放電され、振動板５
自体の弾性による復元力により振動板５はインク流路の
インクを排除しながら復元する。排除されたインクはノ
ズル孔４よりインク滴として吐出し、記録媒体に着弾し
て画素を形成する。この繰り返し制御により印刷が行わ
れる。
【００４２】図２は、本発明の記録ヘッドを用いたイン
クジェットカートリッジを示す側断面図である。
【００４３】記録ヘッド１０を接着等の方法によりヘッ
ドケース１６に固着し、インクを保持する為のインク袋
１８をヘッドケース１６の一端面と、インクケース１７
の一端面とで挟持しインクケース１７をヘッドケース１
６に圧入接合することで、インク袋１８を封止する。イ
ンクケース１７の下部には加圧孔１９が設けられてい
る。この加圧孔１９は、インクジェットカートリッジへ
の衝撃などにより記録ヘッドの流路内に気泡が侵入した
場合に、その気泡を排出する為に、インク袋１８を後述
する加圧ピン３００で加圧できるように設けられてい
る。また、記録ヘッドを駆動しない状態で長時間プリン
タを放置した場合、記録ヘッド先端のノズルよりインク
の溶媒である水分等が蒸発し、その部分のインクの粘度
が上昇し、正常なインク吐出ができなくなる。その際に
も記録ヘッドの流路内に気泡が侵入したときと同様に、
加圧ピン３００でゴム袋を加圧し、高い粘度のインクを
ノズルから排出する。このように、ゴム袋を加圧するこ
とによって、インクや気泡を排出させる動作をプライミ
ングと呼び、その様子を図３に示す。図３において、３
０１はインク袋に保持されているインク。３０２はプラ
イミングによって排出されたインクを、３００は加圧ピ
ンを示す。尚、図２と同一部品は同一番号としており、
ここでの説明は省略する。
【００４４】次に本発明のインクジェットプリンタに用
いる水溶性インクについて説明する。
【００４５】本発明の水溶性インクは、水溶性染料とし
てＣ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌａｃｋ−１９、湿潤剤と
してグリセリン、界面活性剤として、化合物（Ａ）は上
述した構造式（Ａ）で表されるポリオキシエチレンフェ
ニルエーテル、化合物（Ｂ）は上述した構造式（Ｂ）の
アセチレン型ジオール界面活性剤、化合物（Ｃ）は上述
した構造式（Ｃ）のアセチレン型ジオール界面活性剤、
含窒素化合物として２−ピロリドン、尿素もしくはチオ
尿素、水（脱イオン水または純水）から構成される。
【００４６】但し、水溶性染料としては、黒染料として
Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌａｃｋ（以下ＤＢｋ）−３
８、ＤＢｋ−７１、ＤＢｋ−７４、ＤＢｋ−７５、ＤＢ
ｋ−９０、ＤＢｋ−１１２、ＤＢｋ−１１７、ＤＢｋ−
１５４、ＤＢｋ−１６９、Ａｃｉｄ Ｂｌａｃｋ（以下
ＡＢｋ）−２、ＡＢｋ−２４、ＡＢｋ−３１、ＡＢｋ−
５２等がある。またカラー染料としてはＣ．Ｉ．Ｄｉｒ
ｅｃｔ Ｙｅｌｌｏｗ（以下ＤＹ）−２７、ＤＹ−２
８、ＤＹ−３３、ＤＹ−３９、ＤＹ−５８、ＤＹ−８
６、ＤＹ−８８、ＤＹ−９８、ＤＹ−１３２、ＤＹ−１
４２、ＤＹ−１４４、Ａｃｉｄ Ｙｅｌｌｏｗ（以下Ａ
Ｙ）−１１、ＡＹ−１７、ＡＹ−２３、ＡＹ−２５、Ｄ
ｉｒｅｔ Ｒｅｄ（以下ＤＲ）−１、ＤＲ−２、ＤＲ−
４、ＤＲ−９、ＤＲ−１１、ＤＲ−１３、ＤＲ−１７、
ＤＲ−２０、ＤＲ−２２７、ＡｃｉｄＲｅｄ（以下Ａ
Ｒ）−１、ＡＲ−１４、ＡＲ−３２、ＡＲ−５１、ＡＲ
−５２、ＡＲ−８７、ＡＲ−９２、ＡＲ−９４、ＡＲ−
２４９、ＡＲ−２８９、Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌｕｅ（以下
ＤＢ）−１、ＤＢ−８、ＤＢ−７１、ＤＢ−７６、ＤＢ
−７８、ＤＢ−８０、ＤＢ−８６、ＤＢ−９０、ＤＢ−
１９９、Ａｃｉｄ Ｂｌｕｅ（以下ＡＢ）−９、ＡＢ−
２２、ＡＢ−９３、ＡＢ−１１２等を必要に応じて選択
可能である。
【００４７】湿潤剤としては、水溶性の各種有機溶剤の
混合物を主な液媒体成分とすれば、グリセリンを適宜変
更することはできる。例えば、水溶性の有機溶剤として
は、蒸気圧が低く、蒸発乾燥しにくいポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレ
ングリコール類、エチレングリコール、トリエチレング
リコール等のアルキレングリコール類等の多価アルコー
ル系溶媒が挙げられる。
【００４８】また含窒素化合物としては、２−ピロリド
ンに限らず１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、
Ｎ−メチルピロリドンを添加してもよい。
【００４９】更に、上記成分の他に物性値を最適化した
り特性を向上する為に、従来公知の一般的な種々の添加
剤を使用することができる。たとえば粘度調整剤、防カ
ビ剤等である。
【００５０】上述のホウケイ酸ガラス製の記録ヘッドと
水溶性インクを用いた本発明の一実施例に係るインクジ
ェットプリンタの分解図を図４に、図４のインクジェッ
トプリンタをモータ側から見た斜視図を図５に示す。
【００５１】インクジェットプリンタは、図に示すよう
にプリンタ本体３０と紙送りユニット５０から構成され
ている。プリンタ本体３０は、記録ヘッド３１ａ及びイ
ンク袋（図４及び図５では図示せず）を搭載したインク
ジェットカートリッジ３１を備えており、インク袋には
上述のインクジェット記録用水溶性インクが充填され
る。また、インクジェットカートリッジ３１はキャリッ
ジ３２に取り付けられている。このキャリッジ３２はフ
レーム３３に設けられた一対のガイド軸３４によりその
軸方向に移動自在に支持されている。キャリッジ３２を
駆動するための駆動源となるモータ３５は例えば直流モ
ータが設けられ、これは一定方向に回転駆動される。モ
ータ３５の回転はギヤ３６に伝達され、このギヤ３６は
それに係合したギヤ３７及び駆動輪３８を回転させるこ
とによりタイミングベルト３９を回転駆動させる。この
回転により従動輪４０が回転してそれに連結させるため
の駆動ピン（図示せず）が設けられており、タイミング
ベルト３９の一方向の回転駆動によりキャリッジ３２が
往復動する。
【００５２】従動輪４０側のギヤ４１にはギヤ４２が係
合しており、このギヤ４２は伝達軸４３の一端に設けら
れ、また、他端にもギヤ４４が設けられている。ギヤ４
２の回転により伝達軸４３及びギヤ４４を介して、紙送
りユニット５０に対する駆動源が供給される。また、プ
リンタ本体３０には、モータ３５の回転を検出するため
のエンコーダ４５が設けられており、これはモータ３５
の回転軸と直接連結されている。さらに、プリンタ本体
３０には、モータ３５、センサ（図示せず）等を駆動
し、あるいは信号を取り出すための制御線４６、及び記
録ヘッド３１ａを駆動するための制御信号を入力する制
御線４７が接続されている。
【００５３】紙送りユニット５０はプリンタ本体３０の
伝達軸４３の他端に設けられたギヤ４４と係合するギヤ
群５１が設けられており、このギヤ群５１は一対の紙送
りローラ（図示せず）と連結されており、インクジェッ
トカートリッジ３１が一方向に移動して印字処理を行
い、次にその反対方向に移動してホームポジションに戻
るときに、挿入されている用紙を１行分送り出す。紙送
りユニット５０は、プリンタ本体３０のフレーム３３を
直角に上方に折り曲げたガイド面３３ａにねじ止めされ
てプリンタ本体３０に固着される。
【００５４】上記のように構成されたインクジェットプ
リンタは、制御線４６を介してモータ３５やセンサの制
御電圧等が供給され、また、制御線４７を介してインク
ジェットカートリッジ３１に搭載されている記録ヘッド
３１ａに制御信号が供給される。そして、モータ３５の
回転駆動によりタイミングベルト３９が回転しそれに伴
って駆動ピンが移動し、駆動ピンはキャリッジ３２をガ
イド軸３４に沿って移動させる。この時、記録ヘッド３
１ａからは制御信号に応じて上述のインクジェット記録
用水溶性インクが例えばレジスター用紙に吐出され、印
字処理がなされる。そして、１行分の印字処理が終了す
ると、紙送りユニット５０には伝達軸４３を介して紙送
りの為の駆動力が伝達され、紙送りユニット５０の紙送
りローラが回転することによりレジスター用紙が１行分
送り出される。以上の動作は印字の行数分繰り返され
る。
【００５５】このような比較的簡単なキャリッジ駆動機
構を有するインクジェットプリンタの場合、消費電力を
低く押さえ、プリンタ自体を小型にするためには、イン
クジェットプリンタにおけるインクの重量（記録ヘッ
ド、カートリッジを除く）が５０ｇ程度以下に押さえる
ことが望ましい。
【００５６】また、インクジェットプリンタを様々な用
途に対応させるには、既存のワイヤドットプリンタのイ
ンクリボンの寿命（消耗品の交換頻度）から鑑みて、イ
ンク重量５０ｇ以下で１０００万文字の印刷が可能であ
ることが望ましく、これらの値を後述する評価の一つの
目安としている。
【００５７】上述のインクジェットプリンタをインクが
充填されたインクカートリッジを装着した状態で、高温
環境下に放置した。そして、放置後に常温に戻してから
記録ヘッドのノズルを金属顕微鏡で観察し、印字評価を
行った。更に、その印字物について、ドット抜け、イン
クの着弾位置不良、印字品質について調べたところ、プ
ライミングを行えばドット抜けはなくなり、且つインク
の着弾位置不良もなく、高温環境下に放置する前と印字
品質は全く変わらないことが分かった。
【００５８】これは、（１）水溶性インクに尿素もしく
はチオ尿素を添加することにより、ホウケイ酸ガラスの
溶解度が上がり、ホウケイ酸ガラス製の記録ヘッドが水
に溶けても過飽和状態になり難くなり、ホウケイ酸ガラ
スの析出が抑制されたこと。 （２）吸湿性のある尿素もしくはチオ尿素を水溶性イン
クに添加することにより、インク中の水分が蒸発し難く
なる。従って、ホウケイ酸ガラスの析出が抑制されたこ
とによって、溶解したホウケイ酸ガラスの析出による目
詰まりが起こらなくなった為である。
【００５９】次に、インク吐出量０．１μｇ／ｄｏｔで
印字した時のドット径と、レジスター用紙に１０００万
文字印字するための必要なインク量を調べたところ、化
合物（Ａ）と化合物（Ｂ）の両方を含有したインクは、
それぞれを単独に含有したインクに比べ大きな印字ドッ
ト径が得られた。また、化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）を
含有したインクに、更に化合物（Ｃ）を加えることによ
りインクの浸透力が一段と向上し、より大きな印字ドッ
ト径が得られた。
【００６０】また、化合物（Ｃ）の含有量を多くすると
保存安定性が低下するが、例えば、２−ピロリドンのよ
うな含窒素複素環式化合物を添加することにより保存安
定性が向上することが分かった。
【００６１】上記の内容の、更により詳細な説明を以下
の実施例において行う。
【００６２】
【実施例】まず、表１に実施例１〜７及び比較例１〜５
のインクの成分表を示す。ここで実施例及び比較例の水
溶性インクは、水溶性染料は、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ
Ｂｌａｃｋ−１９、湿潤剤はグリセリン、界面活性剤の
化合物（Ａ）は、上述した構造式（Ａ）で表されるポリ
オキシエチレンオクチルフェニルエーテル（構造式中Ｒ
はオクチル基、付加モル数は１７）、化合物（Ｂ）は上
述した構造式（Ｂ）のアセチレン型ジオール界面活性
剤、化合物（Ｃ）は上述した構造式（Ｃ）のアセチレン
型ジオール界面活性剤、含窒素複素環式化合物は２−ピ
ロリドン、尿素もしくはチオ尿素、水（脱イオン水また
は純水）から構成される。
【００６３】
【表１】
【００６４】表１の成分表に基づいて、各成分を天秤で
秤量して混合し、沸騰状態で３時間加熱しながら攪拌を
十分に行い、室温まで冷却させた後、穴径０．８μｍの
メンブランフィルターを用いて加圧濾過して、実施例１
〜７及び比較例１〜５の水溶性インクを製造した。
【００６５】インクジェットカートリッジのインク袋に
上述の水溶性インクを充填し、インクジェットプリンタ
に搭載して以下の項目において評価した。但し記録ヘッ
ドは、１本のノズルから吐出される１回当たりのインク
吐出量が０．１μｇで、ノズルピッチ（隣接するノズル
間の距離）が解像度９０ドット／インチに相当するピッ
チのものである。
【００６６】まず、本発明のインクジェットプリンタを
高温環境下に放置した。放置条件は、４０℃の恒温槽に
３０日間、５０℃の恒温槽に２０日間、６０℃の恒温槽
に５日間である。このような条件で放置した後に、常温
に戻してからノズルを金属顕微鏡で観察し、印字評価を
行った。印字評価は、駆動電圧は３８Ｖ、パルス幅は３
２μｓｅｃ、駆動周波数は３．０ｋＨｚで記録ヘッドを
駆動して行った。
【００６７】そして、その印字物について、ドット抜
け、インクの着弾位置不良、印字品質の観点から判定し
た。
【００６８】また、インク吐出量０．１μｇ／ドットで
印字した時のドット径と、レジスター用紙に１０００万
文字印字するための必要なインク量を調べた。
【００６９】次に、実施例１〜７及び比較例１〜５のイ
ンクをガラス瓶に収容し、−２０℃または７０℃の恒温
槽に７日間放置し、放置直後及びさらに室温で１日放置
した時のインクの保存安定性について調べた。
【００７０】以下に詳細を説明する。
【００７１】（１）高温放置後のノズル観察 高温環境下に放置された本発明のインクジェットプリン
タの記録ヘッドのノズルを金属顕微鏡で観察し、以下の
基準で判定した。
【００７２】上述の各条件にて放置した後に、いずれの
条件においても、 ノズルに固形分の析出がないもの ・・・○ ノズルに固形分の析出があるもの ・・・× （２）ドット抜け 印字したときにドット抜けがあるかどうか、もしドット
抜けがある場合には、プライミングによってインクの強
制排出を行えば、ドット抜けがなくなるかどうかを評価
し、以下の基準で判定した。
【００７３】 強制排出によってドット抜けがなくなる ・・・○ 強制排出によってドット抜けがなくならない ・・・× （３）インクの着弾位置不良 上記評価においてドット抜けがなかった印字物につい
て、インクの着弾位置不良がないかどうかを評価し、以
下の基準で目視により判定した。
【００７４】 インクの着弾位置不良がなかったもの ・・・○ インクの着弾位置不良があったもの ・・・× （４）高温放置後の印字品質 上記評価において、放置前の印字物と放置後の印字物を
比較し、印字品質が変化しないかどうかを評価した。
尚、ここでいう印字品質とは、印字濃度、ドット形状、
ドットの大きさを総合的にみたものであり、それを目視
により、以下の基準で判定した。
【００７５】 印字品質が変化しなかったもの ・・・○ 印字品質が変化したもの ・・・× （５）印字ドット径 市販の普通紙（例えば富士Ｘｅｒｏｘ製のＰＰＣ用紙）
および、レジスター用紙（例えば王子製紙製の４５ｋｇ
レジ紙）において印字を行い、各用紙の印字ドットの直
径を金属顕微鏡で測定した。なお、ドットの直径はドッ
トの縦と横の長さを測定して、その単純平均値とした。
【００７６】（６）１０００万文字印字に必要なインク
量 インク吐出量を変えて印字を行うことにより印字ドット
径を変え、その関係をグラフ化し、印字ドット径毎の印
字サンプルから、高解像度（７２０ドット／インチ）印
刷において優れた品質の印刷画像を得る為の最適な印字
ドット径の範囲は、φ０．０３ｍｍ〜０．０５ｍｍであ
ることが分かった。また、グラフより最適な印字ドット
径を得る為のインク吐出量が分かった。この１ドット当
たりのインク吐出量をａ［μｇ］とし、１文字当たりの
必要なドット数をｂ［ｄｏｔ］とすると、１０００万文
字印字するために必要なインク量は１０×ａ×ｂ［ｇ］
である。
【００７７】（７）保存安定性 実施例１〜７及び比較例１〜５のインクをガラス製のサ
ンプル管瓶に収容し、−２０℃または７０℃の恒温槽に
７日間放置した直後、また、更に室温で１日放置した時
に成分の分離があるかどうかを、以下の基準で判定し
た。
【００７８】−２０℃または７０℃の恒温槽に、７日間
放置直後、及び、更に室温で１日放置した時のいずれ
も、 成分の分離がないもの ・・・○ 成分の分離があるもの ・・・× 以上の評価結果について表２に示す。
【００７９】
【表２】
【００８０】まず、実施例１〜７及び比較例１〜２にお
いて、表２からわかるように比較例１〜２の水溶性イン
クについては、高温環境下に放置した後に金属顕微鏡で
記録ヘッドのノズルを観察したときに固形分の析出が見
られた。この析出物の元素分析を行ったところ、この析
出物はガラスであった。ところが、本実施例１〜７の水
溶性インクを用いた記録ヘッドのノズルにおいては、溶
け出したガラスの析出物は全く見られなかった。
【００８１】また、高温環境下に置かれた本発明のイン
クジェットプリンタを常温に戻して印字したとき、本実
施例１〜７の水溶性インクを用いたインクジェットプリ
ンタにおいては、ドット抜けを起こすことはほとんどな
く、ドット抜けがあったとしても、プライミングを行え
ばドット抜けはなくなった。ところが比較例１〜２のイ
ンクを用いたインクジェットプリンタにおいてはドット
抜けが多発し、プライミングを行ってもドット抜けはな
くならなかった。
【００８２】また、インクの着弾位置不良については、
本実施例１〜７の水溶性インクを用いたインクジェット
プリンタにおいて、プライミングを行い、ドット抜けが
なくなればインクの着弾位置不良も全く発生しなかっ
た。ところが、比較例１〜２の水溶性インクを用いたイ
ンクジェットプリンタにおいては、ドット抜けがなくな
ったものでもインクの着弾位置不良が発生した。
【００８３】また、高温放置後の印字品質については、
本実施例１〜７の水溶性インクを用いたインクジェット
プリンタで、高温放置前と高温放置後に印字したときの
印刷物の印字品質を比べると全く変化しなかったが、比
較例１〜２の水溶性インクを用いたインクジェットプリ
ンタにおいては、高温放置前の印字品質に比べて著しく
変化した。
【００８４】次に実施例１〜３と比較例３〜４におい
て、比較例３の水溶性インクは化合物（Ｂ）、比較例４
の水溶性インクは化合物（Ａ）が単独に含有されたイン
クであり、表２から分かるようにドット径が小さくなっ
ている。特にレジスター用紙においては、その傾向が顕
著であることが分かる。実施例１〜３の水溶性インク
は、化合物（Ａ）＋（Ｂ）が含有されたインクであり、
これらの場合、レジスター用紙においても比較的大きな
印字ドット径が得られた。
【００８５】これより、化合物（Ａ）もしくは化合物
（Ｂ）のいずれか一方を含有する界面活性剤では、特に
レジスター用紙においては大きな印字ドット径が得られ
ず、インクの浸透力を向上させるためには、化合物
（Ａ）と化合物（Ｂ）の両者を含有する界面活性剤が必
要であることが分かる。
【００８６】また実施例４〜７において、化合物（Ａ）
＋（Ｂ）を含有したインクに化合物（Ｃ）を更に加える
ことにより、より大きな印字ドット径が得られることが
分かる。しかし、印字ドット径を大きくするという効果
を出すために、化合物（Ｃ）を更に含有すると、保存安
定性が低下するおそれがある。そこで、例えば２−ピロ
リドンなどの含窒素複素環式化合物を助溶剤として添加
することにより保存安定性の低下を抑えられることが実
施例４〜７と比較例５を比べると分かる。このように、
化合物（Ｃ）を加えることにより印字ドット径を大きく
し、更に助溶剤を添加することにより、化合物（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）の含有量を増やすことができ、一層効果
を高めることができる。
【００８７】ところで、前述したようにインクジェット
カートリッジに衝撃等が加わると記録ヘッドの流路内に
気泡が侵入するおそれがある。先に説明した本発明の一
実施例における記録ヘッドは、吐出室６内の圧力を変化
させることによりインク滴を吐出させるが、記録ヘッド
の吐出室６に気泡が侵入すると、吐出室６内の圧力を変
化させても、その圧力変化は気泡に吸収されてしまって
気泡が排出されず、インク滴が吐出不能となりドット抜
けを起こす。従って、吐出室６内に侵入した気泡は、プ
ライミングによって強制排出する必要がある。この時
に、記録ヘッドとインクの濡れ性が悪いと、気泡を強制
排出させようとしても吐出室６内に気泡が引っ掛かり、
気泡が抜けないという現象が起こる。そこで、気泡の排
出性を良くする為に、本発明のインクジェット記録用イ
ンクは界面活性剤を含有している。ところが、界面活性
剤を含有したインクにおいては、このように濡れ性が良
いためにホウケイ酸ガラスとインクの接触面積が大き
く、ホウケイ酸ガラスが溶け出しやすくなり、記録ヘッ
ドが目詰まりしドット抜けを起こし易くなる。しかし、
界面活性剤を含有した水溶性インクにおいても、尿素も
しくはチオ尿素を含有することにより、記録ヘッドのノ
ズルが目詰まりし難くなることが、表１の実施例１〜７
と比較例１〜２から分かる。
【００８８】以上のように本発明においては、界面活性
剤を含有することにより、優れた品質の印刷画像を得る
ことができると共に、気泡排出性の向上、ノズルへのガ
ラスの目詰まりの防止、更にこれによるドット抜けの防
止等、信頼性の高いインクジェットプリンタとインクジ
ェット記録用インクを提供できるようになった。
【００８９】更に、本発明のインクジェットプリンタに
用いる記録ヘッドは、上述したように半導体技術を用い
て製造される為、従来の型成形により作られる記録ヘッ
ドとは違い、小さなノズル径の記録ヘッドを精度良く、
かつ安価に製造することができる。
【００９０】更に、本発明のインクジェットプリンタに
おいては、少ないインク吐出量の印字が可能な記録ヘッ
ドと、少ないインク吐出量で所望のドット径を得ること
ができる水溶性インクを組み合わせることにより、高解
像度の印刷が可能となり、優れた品質の印字画像を得る
ことができる。
【００９１】更に、各種用紙において少ないインク吐出
量で優れた品質の印字画像を得ることができる為、普通
紙はもちろんのこと、レジスター用紙などの粗悪紙にお
いても５０ｇ以下のインク量で１０００万文字の印刷を
可能とすることができ、これにより、ランニングコスト
を低減すると共に、更に、インクジェットカートリッジ
を小型化かつ軽量化してプリンタの全体構造の小型化を
図ることができる。
【００９２】
【発明の効果】以上述べたように本発明のインクジェッ
トプリンタ及びインクジェット記録用インクは、次のよ
うな優れた効果を有する。
【００９３】（１）水溶性インクに尿素ないしはチオ尿
素を添加することによって、ホウケイ酸ガラスの溶解、
析出によるノズルへのガラスの目詰まりの防止と、界面
活性剤の添加による気泡排出性の向上によって、ドット
抜けを防止することができ、更に、印字品質の低下を防
止することができる等、インクジェットプリンタの信頼
を大幅に向上できる効果を有する。
【００９４】（２）高精度なノズル径を有する記録ヘッ
ドと、界面活性剤を添加した水溶性インクとにより、高
精細印字が可能になると共に、更に粗悪紙に対してもフ
ェザリングのない高印字品質のインクジェットプリンタ
を提供できるという効果を有する。
【００９５】（３）低コストの記録ヘッドと、低ランニ
ングコストにより安価なインクジェットプリンタを提供
できるという効果を有する。
【００９６】（４）インクジェットカートリッジを小型
化かつ軽量化することが可能となり、インクジェットプ
リンタ全体構造の小型化を図ることができるという効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す記録ヘッドの断面図。
【図２】本発明の一実施例を示すインクジェットカート
リッジの断面図。
【図３】本発明の一実施例を示すインクジェットカート
リッジのプライミングの様子を示す側断面図。
【図４】本発明の一実施例を示すインクジェットプリン
タの分解斜視図。
【図５】図４のインクジェットプリンタをモータ側から
見た斜視図。
【符号の説明】
１ 第１の基板 ２ 第２の基板 ３ 第３の基板 ４ ノズル孔 １０ 記録ヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｄ 11/00 ＰＳＺ (72)発明者 向井 啓 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 佐藤 和彦 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 久保村 陽一 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくともインク流路形成部材と微細孔
    からなる記録ヘッドの該微細孔から水溶性インクを吐出
    噴射させて飛翔液滴を形成し、記録媒体上にドット像を
    記録するインクジェットプリンタにおいて、前記インク
    流路形成部材の少なくとも一部分がホウケイ酸ガラスで
    構成されており、前記水溶性インクが尿素もしくはチオ
    尿素の少なくともどちらか一方を含有することを特徴と
    するインクジェットプリンタ。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記インク流路形成
    部材が、ホウケイ酸ガラスと単結晶シリコンで構成され
    ていることを特徴とするインクジェットプリンタ。
  3. 【請求項３】 少なくとも一部分がホウケイ酸ガラスで
    形成されたインク流路形成部材と微細孔からなる記録ヘ
    ッドの該微細孔から水溶性インクを吐出噴射させて飛翔
    液滴を形成し、記録媒体上にドット像を記録するインク
    ジェットプリンタに用いられるインクジェット記録用イ
    ンクにおいて、尿素もしくはチオ尿素の少なくともどち
    らか一方を含有することを特徴とするインクジェット記
    録用インク。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし２記載のインクジェット
    プリンタにおいて、前記水溶性インクが界面活性剤を含
    有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
  5. 【請求項５】 請求項３記載のインクジェット記録用イ
    ンクにおいて、界面活性剤を含有することを特徴とする
    インクジェット記録用インク。
  6. 【請求項６】 請求項５記載のインクジェット記録用イ
    ンクにおいて、前記界面活性剤は、アセチレン型ジオー
    ル界面活性剤及び構造式（Ａ） 【化１】 （式中、Ｒはハロゲン元素またはアルキル基を表し、ｎ
    は正の整数を表す）で表される化合物からなることを特
    徴とするインクジェット記録用インク。
  7. 【請求項７】 前記アセチレン型ジオール界面活性剤
    は、構造式（Ｂ） 【化２】 で表される化合物であることを特徴とする請求項６記載
    のインクジェット記録用インク。
  8. 【請求項８】 前記アセチレン型ジオール界面活性剤
    は、前記構造式（Ｂ）の化合物と構造式（Ｃ） 【化３】 で表される化合物であることを特徴とする請求項６記載
    のインクジェット記録用インク。
  9. 【請求項９】 請求項８記載のインクジェット記録用イ
    ンクにおいて、含窒素複素環式化合物を含有することを
    特徴とするインクジェット記録用インク。
  10. 【請求項１０】 前記含窒素複素環式化合物は、１，３
    −ジメチル−２−イミダゾリジノン、Ｎ−メチル−２−
    ピロリドン、２−ピロリドンのいずれかであることを特
    徴とする請求項９記載のインクジェット記録用インク。
  11. 【請求項１１】 請求項４記載のインクジェットプリン
    タにおいて、前記水溶性インクが請求項６〜１０記載の
    インクジェット記録用インクのいずれかであることを特
    徴とするインクジェットプリンタ。
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