JPH09194780A - インク、これ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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目詰まり防止と速乾性を満たしつつ、ブリー
ディング及びフェザリングを防止したインクジェット用
水性インク、インクジェット記録方法および記録装置を
提供する。 【構成】 顔料または染料等の色材と液媒体を含むイン
クジェット用水性インクにおいて、該インクに２５℃で
固体状のポリエチレングリコールを０．０１〜３重量％
含有し、かつ該インクの２５℃における粘度が１〜３０
ｍＰａ・ｓ、表面張力が２８〜７０ｍＮ／ｍであるイン
ク、これ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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクとりわけイ
ンクジェットプリンターに適した水性系インク、及びこ
れを用いたインクジェット記録方法、およびかかるイン
クを用いたインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方法は、種々の方式
によりインク等の記録液で飛翔的液滴を形成し、これを
紙等の被色材に付着させて記録を行なう記録方法であ
る。

【０００３】この種の記録方法を採用したインクジェッ
ト記録装置は、低騒音で高速印字、高密度記録ができ
る。しかも普通紙に対して、現像、定着などの処理が不
要であることから、装置自体を小型化することができ、
かつ、大量生産時の生産性が良く、製造費用も廉価にで
きるものとして特に注目されている。

【０００４】特にオンデマンド型インクジェット記録装
置は、コンティニアス型インクジェット記録装置で必要
とされる高電圧発生装置及び不要インク回収装置が不要
であり、装置を小型化、簡略化できることからその応用
が有望視されている。

【０００５】ところが、水性系インクを用いるオンデマ
ンド型インクジェット記録装置を小型化、簡略化するに
当たっては、水性系インクが噴射ノズル内において乾燥
による目詰まりをせず、かつ紙面上等に印字されたとき
には速乾するといった相反する条件を満たすことが求め
られてきた。これに対する解決策として、従来は特開昭
５６−４９７７１号公報に記載されているように、目詰
まり防止剤としては湿潤剤、速乾剤としては界面活性剤
さらにはアルコール剤等を水性系インクに添加して性能
を満足させる設計努力が行われてきた。

【０００６】また、さらに近年パソコンの低価格化、高
性能化、ＧＵＩ環境の標準化により、プリンタなどの画
像記録も、高発色、高品位、高堅牢性、高解像度記録、
高速記録の要求が高まり、記録ドットの「ひげ」の発生
（フェザリング）を抑えてエッジを鮮明にし、特に混色
にじみ（ブリーディング）を少なくするという技術手段
が提案されつつある。

【０００７】ブリーディングを抑制する手段として、従
来、米国特許第５１８１０４５号明細書には、２色の染
料を境界部で混色する際に染料が酸−アルカリ反応によ
り析出してブリードを防止する方法が開示されている。
具体的には、１色にはｐＨによって溶解度が異なる染料
をアルカリ性にしておき、他の１色は、一方が析出する
ｐＨ（酸性）にしておき紙上で２色のインク滴が接触し
たときその境界部で染料が析出し、ブリーディングを抑
えるというものである。

【０００８】また、米国特許第５１９８０２３号明細書
には、黒のアニオン染料インクと黄色のカチオン染料イ
ンクとを塩化カルシウム等の金属塩により沈澱させる方
法が開示されている。これは、カラーブリードが特に黒
色と黄色間で顕著に目立つので黄色インクにカチオン染
料に加えて沈澱剤としての金属塩を含有しておき境界で
のブリードを減少させる手法である。

【０００９】さらに、米国特許第５２１１７４７号明細
書では、高速定着、フェザリング、ブリーディングの防
止手段として、水またはアルコール可溶の糊抜き剤（例
えばポリオキシアルキレン誘導体、親水性ポリジメチル
シロキサン、脂肪族イミダゾリン誘導体等）をインクに
添加しておき、高速に紙へインクを浸透させることで前
記課題を解決しようとするものである。ここで糊抜き剤
は紙のサイズ度を下げる働きがあるとしている。

【００１０】一方、特開平５−１９４８８４号公報で
は、高分子コロイドとＣＭＣ（臨界ミセル濃度）以上の
界面活性剤を含み、ＣＭＣ以上の界面活性剤の添加によ
り形成されるミセルへの染料の吸着作用と高分子コロイ
ドの会合による染料分子の吸着効果でブリーディングを
抑制するものである。

【００１１】また、米国特許第５２２６９５７号明細書
では、高分子量のコロイドと２種類の界面活性剤と水不
溶性染料とオイルからなる熱インクジェット記録用マイ
クロエマルションインクが開示され、ブリーディング防
止とシャープな文字、耐水性などの効果を挙げている。

【００１２】最近の従来例として、特開平６−１３６３
０６号公報では、アルカリ可溶型高分子を含有させた水
性インクが開示されており、インクの紙面方向の拡散効
果により、高品位、ブリーディング発生の防止が実現で
きるとしている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような記録画像の品位を主眼としたインク設計手法
は、インクをインクジェットから効率良く安定して吐出
させることを主眼としたインク設計手法とは異なる。つ
まり、各々の観点から設計したインクは、全く別物であ
ることが多い。

【００１４】本発明が解決しようとしている点は、上述
したような記録画像の品位を向上させるインクが、この
性能を満たしながらインクジェットヘッドから効率良く
安定して吐出することのできるインク、およびインクジ
ェット記録ヘッドや記録装置の設計を可能とすることに
ある。

【００１５】従来は、インクジェットヘッドからインク
を効率良く安定して吐出させるためには、特開昭５６−
１１５３７０号公報等に記載されているように、粘度調
節剤として低分子量のポリエチレングリコールをインク
に添加する設計努力が行われてきた。しかし、この方法
だと目的の粘度値にするためには大量に添加しなくては
ならず、記録画像の品位を向上させるインクの開発にお
いて、「インクを効率良く安定して吐出させる」と、
「記録画像の品位を向上させる」を両立させるインクを
開発するのは、インク設計の自由度が小さく非常に難し
い。

【００１６】本発明の目的は、これらの問題に鑑みなさ
れたもので、インクジェット記録方法および記録装置に
用いられるインクとして基本的に要求される目詰まり防
止と速乾性を満たしつつ、ブリーディングおよびフェザ
リングの防止といった画像品位の向上など、他の要求性
能をも満足し、かつインクジェット記録ヘッドからの安
定したインクの吐出を達成するインクジェット用水性イ
ンクおよびインクジェット記録方法および記録装置を提
供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、色材と
液媒体を含むインクジェット用水性インクにおいて、該
インクに２５℃で固体状のポリエチレングリコールを
０．０１重量％〜３．０重量％含有し、かつ該インクの
２５℃における粘度が１〜３０ｍＰａ・ｓ、表面張力が
２８〜７０ｍＮ／ｍであることを特徴とするインクであ
る。

【００１８】上記のポリエチレングリコールは、平均分
子量が２，０００〜２，０００，０００であり、これら
の中から少なくとも一種を用いることが好ましい。

【００１９】また、本発明は、インクにエネルギーを与
えてインク滴として飛翔させて記録を行うインクジェッ
ト記録方法において、該インクが上記のインクであるこ
とを特徴とするインクジェット記録方法である。

【００２０】上記のエネルギーが熱エネルギーまたは力
学的エネルギーであることが好ましい。また、本発明
は、インクを収容したインク収容部、該インクをインク
滴として吐出させるためのヘッド部を備えた記録ユニッ
トにおいて、該インクが上記のインクであることを特徴
とする記録ユニットである。

【００２１】また、本発明は、インクを収容したインク
収容部を備えたインクカートリッジにおいて、該インク
が上記のインクであることを特徴とするインクカートリ
ッジである。

【００２２】また、本発明は、インクを収容したインク
収容部と、該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ためのヘッド部を有する記録ユニッ
トを備えたインクジェット記録装置において、該インク
が上記のインクであることを特徴とするインクジェット
記録装置である。

【００２３】また、本発明は、インクを収容したインク
収容部を備えたインクカートリッジと、該インクを熱エ
ネルギーの作用によりインク滴として吐出させるための
記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置において、
該インクが上記のインクであることを特徴とするインク
ジェット記録装置である。上記のインクジェット記録装
置において、インクカートリッジに収容したインクを、
前記記録ヘッドに対して供給するインク供給部を有する
ことが好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の目的は、染料や顔料など
の色材と、液媒体を含むインクジェット用水性インクに
おいて、このインクに２５℃で固体状のポリエチレング
リコールを０．０１重量％〜３．０重量％添加し、かつ
該インクの２５℃における粘度が１〜３０ｍＰａ・ｓ、
表面張力が２８〜７０ｍＮ／ｍを有することを特徴とす
るインク、このインクを用いたインクジェット記録方
法、およびこのインクを用いたインクジェット記録装置
を用いることで達成される。

【００２５】インクジェット用水性インクをインクジェ
ット記録ヘッドから安定して吐出させるためには、主に
インクジェット記録ヘッドのノズル内の流路抵抗とイン
クの粘度との関係が重要となる。

【００２６】本発明者等は、インクジェット用水性イン
ク中に２５℃で固体状のポリエチレングリコールを少量
添加することで、インクが持つ記録画像形成に必要な性
能を維持しつつ、インクの粘度設計および表面張力設計
の自由度を高めることを見い出し本発明に至った。

【００２７】よって本発明では、インクジェット用水性
インクに２５℃で固体状のポリエチレングリコールを
０．０１重量％〜３．０重量％添加することにより、イ
ンクジェット記録装置のインクとして基本的に要求され
る目詰まり防止と速乾性を満たしつつ、ブリーディン防
止やフェザリング防止といった画像品位の向上など他の
要求性能をも達成するインクジェットインクおよびそれ
を用いたインクジェット記録方法、記録装置を提供する
ことができる。

【００２８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
インクには、染料や顔料などの色材、液媒体及び、２５
℃で固体状のポリエチレングリコールを含有する。ポリ
エチレングリコールは、多くの有機溶剤や水に溶解する
ことができるので、「記録画像の品位を向上させる」と
いうインクが持つ特徴のある性能を低減することなく、
少量でインクの粘度を変えることができる。

【００２９】本発明のインクに用いるポリエチレングリ
コールは、平均分子量が２，０００〜２，０００，００
００、好ましくは３，０００〜５００，０００のもの
で、インクジェット記録ヘッド内のノズル構造が求める
インクの粘度値に応じて、一種類もしくは複数種類をイ
ンクが持つ「記録画像の品位を向上させる」という性能
を低減しないよう少量添加する。平均分子量が２，００
０未満では添加量がインクの性能を出している他の主溶
剤と同等量もしくはそれ以上となり、「記録画像の品位
を向上させる」というインクが持つ性能を壊す。また、
２，０００，０００を越えるとごく微量の添加量でも、
「記録画像の品位を向上させる」という性能を低減する
ことなく、「インクを効率よく安定して吐出させる」と
いうインクの性能を満たすことが可能となるが、その
「ごく微量の添加量」に対する誤差の許容量範囲が極端
に狭くなるために、所望する粘度の調整が難しくなり好
ましくない。

【００３０】また、インクに含有されるポリエチレング
リコールの含有量は０．０１重量％〜３．０重量％であ
り、好ましくは０．０１〜２．０重量％である。３．０
重量％を越えるとポリエチレングリコールが持つ界面活
性剤としての性能が出やすくなる。

【００３１】本発明のインクの２５℃における粘度は１
〜３０ｍＰａ・ｓ、好ましくは１〜２０ｍＰａ・ｓであ
り、１ｍＰａ・ｓ未満では、記録画像がにじむために品
位が低下し、３０ｍＰａ・ｓを越えると記録画像の定着
乾燥が遅くなる。

【００３２】本発明のインクの２５℃における表面張力
は２８〜７０ｍＮ／ｍ、好ましくは３０〜６５ｍＮ／ｍ
であり、２８ｍＮ／ｍ未満では表面張力が低すぎて、記
録ヘッドの吐出口にてインクの保持力が低下し、７０ｍ
Ｎ／ｍを越えると表面張力が高すぎて、記録ヘッドの吐
出口からインクがインク滴を形成して飛翔するのを妨げ
ることがある。

【００３３】本発明のインクで用いる色材は公知のもの
でよく、例えば、直接染料、酸性染料、塩基性染料、反
応性染料、食品用色素の水溶性染料、顔料、又は、分散
染料の不溶性色素である。

【００３４】例えば、水溶性染料としては、Ｃ．Ｉ．ダ
イレクトブラック、−１７、−１９、−２２、−３２、
−３８、−５１、−６２、−７１、−１０８、−１４
６、−１５４、；Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー、−１
２、−２４、−２６、−４４、−８６、−８７、−９
８、−１００、−１３０、−１４２；Ｃ．Ｉ．ダイレク
トレッド−１、−４、−１３、−１７、−２３、−２
８、−３１、−６２、−７９、−８１、−８３、−８
９、−２２７、−２４０、−２４２、−２４３；Ｃ．Ｉ
ダイレクトブルー、−６、−２２、−２５、−７１、−
７８、−８６、−９０、−１０６、−１９９；Ｃ．Ｉダ
イレクトオレンジ、−３４、−３９、−４４、−４６、
−６０；Ｃ．Ｉダイレクトバイオレット、−４７、−４
８、；Ｃ．Ｉダイレクトブラウン、−１０９、；Ｃ．
Ｉ．ダイレクトグリーン、−５９等の直接染料、

【００３５】Ｃ．Ｉ．アシッドブラック、−２、−７、
−２４、−２６、−３１、−５２、−６３、−１１２、
−１１８、−１６８、−１７２、−２０８；Ｃ．Ｉ．ア
シッドイエロー、−１１、−１７、−２３、−２５、−
２９、−４２、−４９、−６１、−７１；Ｃ．Ｉ．アシ
ッドレッド、−１、−６、−８、−３２、−３７、−５
１、−５２、−８０、−８５、−８７、−９２、−９
４、−１１５、−１８０、−２５４、−２５６、−２８
９、−３１５、−３１７；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー、−
９、−２２、−４０、−５９、−９３、−１０２、−１
０４、−１１３、−１１７、−１２０、−１６７、−２
２９、−２３４、−２５４；Ｃ．Ｉ．アシッドオレン
ジ、−７、−１９；Ｃ．Ｉ．アシッドバイオレット、−
４９等の酸性染料、

【００３６】Ｃ．Ｉ．リアクティブブラック、−１、−
５、−８、−１３、−１４、−２３、−３１、−３４、
−３９；Ｃ．Ｉ．リアクティブイエロー、−２、−３、
−１３、−１５、−１７、−１８、−２３、−２４、−
３７、−４２、−５７、−５８、−６４、−７５、−７
６、−７７、−７９、−８１、−８４、−８５、−８
７、−８８、−９１、−９２、−９３、−９５、−１０
２、−１１１、−１１５、−１１６、−１３０、−１３
１、−１３２、−１３３、−１３５、−１３７、−１３
９、−１４０、−１４２、−１４３、−１４４、−１４
５、−１４６、１４７、−１４８、−１５１、−１６
２、−１６３；Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド、−３、−
１３、−１６、−２１、−２２、−２３、−２４、−２
９、−３１、−３３、−３５、−４５、−４９、−５
５、−６３、−８５、−１０６、−１０９、−１１１、
−１１２、−１１３、−１１４、−１１８、−１２６、
−１２８、−１３０、−１３１、−１４１、−１５１、
−１７０、−１７１、−１７４、−１７６、−１７７、
−１８３、−１８４、−１８６、−１８７、−１８８、
−１９０、−１９３、−１９４、−１９５、−１９６、
−２００、−２０１、−２０２、−２０４、−２０６、
−２１８、−２２１；Ｃ．Ｉ．リアクティブブルー、−
２、−３、−５、−８、−１０、−１３、−１４、−１
５、−１８、−１９、−２１、−２５、−２７、−２
８、−３８、−３９、−４０、−４１、−４９、−５
２、−６３、−７１、−７２、−７４、−７５、−７
７、−７８、−７９、−８９、−１００、−１０１、−
１０４、−１０５、−１１９、−１２２、−１４７、−
１５８、−１６０、−１６２、−１６６、−１６９、−
１７０、−１７１、−１７２、−１７３、−１７４、−
１７６、−１７９、−１８４、１９０、−１９１、−１
９４、−１９５、−１９８、−２０４、−２１１、−２
１６、−２１７；Ｃ．Ｉ．リアクティブオレンジ、−
５、−７、−１１、−１２、−１３、−１５、−１６、
−３５、−４５、−４６、−５６、−６２、−７０、−
７２、−７４、−８２、−８４、−８７、−９１、−９
２、−９３、−９５、−９７、−９９；Ｃ．Ｉ．リアク
ティブバイオレット、−１、−４、−５、−６、−２
２、−２４、−３３、−３６、−３８、；Ｃ．Ｉ．アリ
クティブブルー、−２、−３、−５、−８、−１０、−
１３、−１４、−１５、−１８、−１９、−２１、−２
５、−２７、−２８、−３８、−３９、−４０、−４
１、−４９、−５２、−６３、−７１、−７２、−７
４、−７５、−７７、−７８、−７９、−８９、−１０
０、−１０１、−１０４、−１０５、−１１９、−１２
２、−１４７、−１５３、−１６０、−１６２、−１６
６、−１６９、−１７０、−１７１、−１７２、−１７
３、−１７４、−１７６、−１７９、−１８４、−１９
０、−１９１、−１９４、−１９５、−１９８、−２０
４、−２１１、−２１６、−２１７；Ｃ．Ｉ．リアクテ
ィブグリーン、−５、−８、−１２、−１５、−１９、
−２３；Ｃ．Ｉ．リアクティブブラウン、−２、−７、
−８、−９、−１１、−１６、−１７、−１８、−２
１、−２４、−２６、−３１、−３２、−３３等の反応
染料、

【００３７】Ｃ．Ｉ．べーシックブラック、−２；Ｃ．
Ｉ．ベーシックレッド、−１、−２、−９、−１２、−
１３、−１４−２７；Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー、−
１、−３、−５、−７、−９、−２４、−２５、−２
６、−２８、−２９；Ｃ．Ｉ．ベーシックバイオレッ
ト、−７、−１４、−２７、Ｃ．Ｉ．フードブラック、
−１、−２等が挙げられる。これら上記の色材の例は、
本発明のインクに対して特に好ましいものであるが、本
発明のインクに使用する色材は上記色材に特に限定され
るものではない。

【００３８】また、顔料も本発明の効果に影響を与えな
いので使用され得る。すなわち、カーボンブラック（三
菱化学製、Ｎｏ．２３００、Ｎｏ．９００、ＭＣＦ８
８、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４５、Ｎｏ．５
２、ＭＡ７、ＭＡ８、＃２２００Ｂ、ＭＡ−１００；コ
ロンビヤカーボン社製、Ｒａｖｅｎ１２５５、Ｒａｖｅ
ｎ１０６０；キャボット社製、Ｒｅｇａ１３３０Ｒ、Ｒ
ｅｇａ１６６０Ｒ、ＭｏｇｕｌＬ；ＤＥＧＵＳＳＡ社
製、Ｃｏｌｏｒ ＢｌａｃｋＦＷ１８、Ｐｒｉｎｔｅｘ
３５、ＰｒｉｎｔｅｘＵなど）、カーボンブラックの表
面を酸化処理、プラズマ処理したもの、不溶性アゾ顔
料、溶性アゾ顔料、フタロシアニン系顔料、イソインド
リノン系高級顔料、キナクリドン系高級顔料、ジオキサ
ンバイオレット、ペリノン・ペリレン系高級顔料などの
有機顔料、さらに、群青（ウルトラマリン）、紺青（プ
ルシアンブルー）、チタニウムイエロー、モリブデンレ
ッドなどの無機顔料を使用できる。

【００３９】さらに、上記顔料に分類される色材材料と
して、染料を体質顔料に染めつけた、いわゆる染色レー
キも本発明の色材として使用可能である。

【００４０】この様な色材は、インク中において一般に
は、インク全量に対して約０．１〜２５重量％を占める
割合で使用することが好ましい。

【００４１】液媒体としては、水、及び必要に応じて水
溶性有機溶剤を使用する。水溶性有機溶剤としては、メ
チルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアル
コール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコー
ル、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアル
コール、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
等のケトンまたはケトール類、テトラヒドロフラン、ジ
オキサン等のエーテル類、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ポリアルキレングリコール
類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチ
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、チオジグリコール、ヘキシレン
グリコール、ジエチレングリコール等のアルキレングリ
コール類、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリ
コールモノメチルエーテル類の多価アルコールの低級ア
ルキルエーテル類、その他、グリセリン、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジ
ノン、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン、
スルホラン、ジメチルサルフォキサイド、尿素、１，３
−ビス（β−ヒドロキシエチル）尿素などが挙げられ
る。

【００４２】これら水溶性有機溶剤のインク中に占める
割合は特に制限はないが、一般的にはインク全量の１〜
８０重量％、好ましくは２〜６０重量％が好ましい範囲
である。

【００４３】インク中の水の含有量は、上記溶剤の種類
や組成等に依存して広い範囲で決定されるが、一般的に
はインク全量に対して１０．０〜９８．０重量％、好ま
しくは３５．０〜９５．０重量％の範囲で使用される。

【００４４】この他、本発明のインクは、必要に応じ
て、分散剤、粘度調節剤、ｐＨ調節剤、防腐剤、酸化防
止剤、湿潤剤、他の界面活性剤などの添加剤を含有する
こともできるが、生産コストを重視するならば用いる必
要はない。例えば、ポリビニルアルコール、セルロース
類、水溶性樹脂等の粘度調節剤、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン類等の表面張力調節剤、緩衝液に
よるｐＨ調節剤、防カビ剤などが挙げられる。

【００４５】以上のように本発明のインクは、インクジ
ェット記録で用いられる際に効果的である。インクジェ
ット記録方法としては、インクに力学的エネルギーを作
用させ液滴を吐出する記録方法および、インクに熱エネ
ルギーを加えてインクの発泡により液滴を吐出する記録
方法があり、それらの記録方法に本発明のインクは特に
好適である。

【００４６】インクジェット記録装置として、第一に、
熱エネルギーを利用した装置の主要部であるヘッド構成
例を図１、図２および図３に示す。なお、図１は、イン
ク流路に沿ったヘッドの断面図であり、図２は図１のＸ
−Ｙ線での断面図である。

【００４７】図１において、ヘッド１はインクを通す流
路（ノズル）２を有するガラス、セラミック、シリコン
またはプラスチック板等と発熱素子基板３とを接着して
得られる。発熱素子基板３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４、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
５、ＨｆＢ₂ 、ＴａＮ、ＴａＡｌ等の高融点材料から形
成される発熱抵抗体層６、熱酸化シリコン、酸化アルミ
ニウム等で形成される蓄熱層７、シリコン、アルミニウ
ム、窒化アルミニウム等の放熱性の良い材料で形成され
る基板８より成り立っている。

【００４８】上記ヘッドの電極５にパルス状の電気信号
が印加されると、発熱素子基板３のｎで示される領域が
急速に発熱し、この表面に接しているインクに気泡が発
生する。その発生した気泡による圧力でメニスカス１０
が突出し、そしてインクがヘッドのノズル２を通して吐
出することにより、吐出口１１より記録小液滴１２とな
り、被記録材１３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外観図を示
す。このマルチヘッドはマルチノズル１４を有するガラ
ス板１５と、図１に説明したものと同じ様な発熱ヘツド
１６を接着して作られる。

【００４９】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、記録ヘッドによる記
録領域に隣接した位置に配置され、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当接し、キャッピ
ングを行なう構成を備える。さらに、６３はブレード６
１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吐出した形態で
保持される。上記ブレード６１、キャップ６２、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およびインク吸収体６３によって吐出口面に水
分、塵埃等の除去が行なわれる。

【００５０】６５は、吐出エネルギー発生手段を有し、
吐出口１１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なう記録ヘッド、６６は記録ヘッ
ド６５を搭載して記録ヘッド６５の移動を行なうための
キャリッジである。キャリッジ６６はガイド軸６７と摺
動可能に係合し、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による記録領域およ
びその隣接した領域の移動が可能となる。５１は被記録
材を挿入するための給紙部、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ー５３を
配した排紙部へ排紙される。

【００５１】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、ヘッド回復部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の吐出面に当
接してキャッピングを行なう場合、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およびブレード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。

【００５２】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
移動に伴なって上記ワイピングが行なわれる。

【００５３】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縦断面図である。ここで４
５はインクカートリッジ、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とする。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。

【００５４】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。また、
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良い。７２は、
カード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
に対し着脱自在になっている。

【００５５】次に、第二の力学的エネルギーを利用した
インクジェット記録装置の形態として、複数のノズルを
有するノズル形成基板と、ノズルに対向して配置される
圧電材料と導電材料からなる圧力発生素子と、この圧力
発生素子の周囲を満たすインクを備え、印加電圧により
圧力発生素子を変位させインクの小液滴をノズルから吐
出させるオンデマンドインクジェット記録ヘッドを挙げ
ることができる。その記録装置の主要部分である記録ヘ
ッドの構成例を図７に示す。

【００５６】ヘッドは、インク室（不図示）に連通した
インク流路８０と、所望の体積のインク滴を吐出するた
めのオリフィスプレート８１と、インクに直接圧力を作
用させる振動板８２と、この振動板８２に接合され電気
信号により変位する圧電素子８３と、圧電素子８３、オ
リフィスプレート８１、振動板８２等を支持固定するた
めの基体８４とから構成されている。

【００５７】図７において、インク流路８０は、感光性
樹脂等で形成され、オリフィスプレート８１は、ステン
レス、ニッケル等の金属を電鋳、プレス加工による穴あ
け等により吐出口８５が形成され、振動板８２は、ステ
ンレス、ニッケル、チタン等の金属フィルムおよび高弾
性樹脂フィルム等で形成され、圧電素子８３は、チタン
酸バリウム、ＰＺＴ等の誘電体材料で形成される。

【００５８】以上のような構成の記録ヘッドは、圧電素
子８３にパルス状の電圧を与え、ひずみ応力を発生さ
せ、そのエネルギーが圧電素子８３に接合された振動板
を変形させ、インク流路８０内のインクを垂直に加圧し
インク滴（不図示）をオリフィスプレートの吐出口８５
より吐出、記録を行なうように動作する。

【００５９】このような記録ヘッドは図４に示したもの
と同様な記録装置に組み込んで使用される。記録装置の
細部の動作は先述と同様に行なうもので差つかえない。

【００６０】

【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて本発明を
更に詳細に説明する。なお、表中インク組成は断わりが
ない限り重量％である。

【００６１】実施例１〜９および比較例１ 下記の表１および表２の所定欄に示されている成分を混
合溶解し、塩酸またはアンモニア水でｐＨを９．０〜
９．５に調製し、、ポアサイズ０．２μｍのメンブレン
フィルターで濾過することにより、本発明の実施例およ
び比較例のインクを作製した。実施例１〜９の各インク
に添加したポリエチレングリコールの量は、これらイン
クを用いた評価に使用するインクジェット記録ヘッド内
のノズルの流路抵抗を考慮した粘度値に合うよう添加し
た。

【００６２】

【表１】

【００６３】

【表２】

【００６４】上記の実施例１〜７および比較例１の各イ
ンクを、図６に示す記録ヘッドと一体になったインクカ
ートリッジに充填し、図４に示す記録装置に搭載して印
字を行い、インクとしての性能評価を行なった。その評
価結果を表３に示す。

【００６５】性能評価項目は（１）間欠吐出安定性、
（２）ノズルの目詰まり、（３）印字速乾性、（４）フ
ェザリング、（５）記録安定性の５項目とした。いずれ
の評価も温度２５℃／湿度６０％の恒温試験室で行なっ
た。ここで、各評価の方法を具体的に説明する。

【００６６】（１）間欠吐出安定性 ５秒間連続吐出させた後、一定時間吐出を停止させ、そ
の後連続吐出を再開させる試験を行うとき、停止した時
間が長くなるほど連続吐出を再開したときに吐出不良が
発生しやすくなる。この吐出を停止させる時間間隔を変
化させることにより、間欠吐出安定性を下記の基準で３
段階評価する。 Ａ：停止時間が６０秒以上でも安定して吐出する。 Ｂ：停止時間が３０秒〜５９秒で安定して吐出する。 Ｃ：停止時間が２９秒以下で安定して吐出する。

【００６７】（２）ノズルの目詰まり インクカートリッジ単独で記録ヘッド部にキャップをせ
ずに温度を２５℃、湿度を１０％に保った恒温恒湿室に
１時間放置後、記録装置に搭載し、記録装置内蔵の回復
ポンプによる目詰まり回復を行うことにより、ノズルの
目詰まり性を下記の基準で３段階評価する。 Ａ：回復操作１回内で正常に印字できる。 Ｂ：回復操作２回〜４回内で正常に印字できる。 Ｃ：回復操作が５回以上でも正常に印字できない。

【００６８】（３）印字速乾性 複写機用普通紙（キャンノンＮＰ紙）に画像を印字し、
印字直後から印字画像を触っても印字画像に乱れが生じ
ない時間間隔を測定することにより、インクの印字速乾
性を下記の基準で３段階評価する。速乾性が高いほど紙
面上でのブリーディングを抑えることができる一性能と
言える。 Ａ：印字直後から１秒以内でも印字画像に乱れが生じな
い。 Ｂ：印字直後から２秒〜５秒で印字画像に乱れが生じな
い。 Ｃ：印字画像に乱れが生じないまでに印字直後から６秒
以上かかる。

【００６９】（４）フェザリング 複写機用普通紙（キャノンＮＰ紙）に１ドットずつ印字
させ、このドットの形状の度合いを官能評価することに
より、フェザリングを下記の基準で３段階評価する。 Ａ：ドットのエッジがシャープであり、円の形状を形成
している。 Ｂ：ドットのエッジがシャープではないが、円の形状を
形成している。 Ｃ：全く円の形状を形成していない。

【００７０】（５）記録安定性 記録ヘッドのすべてのノズルからインク滴を同時に吐出
させ、Ａ４の複写機用普通紙（キャノンＰＢ紙）に１０
枚連続してベタ印字する。その印字物を観察し、記録ド
ットの位置ずれを生じた（画像はスジ状に白く抜け
る。）箇所、および用紙の書き出し部分のドット抜けの
箇所をカウントし、３段階評価を行う。 Ａ：全く画像に欠損がない。 Ｂ：１枚あたり１ケ所〜５ケ所欠損がある。 Ｃ：１枚あたり６ケ所以上欠損がある。

【００７１】

【表３】

【００７２】表３の評価結果より、本発明のインクは、
インクジェット記録装置のインクとして基本的に要求さ
れる目詰まり防止と速乾性を満たしつつ、ブリーディン
グ防止やフェザリング防止といった画像品位の向上など
他の要求性能をも満足し、かつインクジェット記録ヘッ
ドからの安定したインクの吐出を達成できることが言え
る。

【００７３】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明のインクを用
いれば、インクジェット記録装置のインクとして基本的
に要求される目詰まり防止と速乾性を満たしつつ、ブリ
ーディング防止やフェザリング防止といった画像品位の
向上などの他の要求性能をも満足し、かつインクジェッ
ト記録ヘッドからの安定したインクの吐出を達成するイ
ンクジェット用水性インクおよびそれを用いたインクジ
ェット記録方法、記録装置を提供することができる。

【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部の横断面図
である。

【図２】インクジェット記録装置のヘッド部の縦断面図
である。

【図３】インクジェット記録装置の複数のノズルを有す
るヘッドの一例を示す説明図である。

【図４】インクジェット記録装置の一例を示す斜視図で
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】インクジェットカートリッジ記録装置の一例を
示す斜視図である。

【図７】圧電素子を用いたインクジェット記録ヘッドの
縦断面図である。

【符号の説明】

１ ヘッド ２ 流路（ノズル） ３ 発熱素子基板 ４ 保護層 ５ 電極 ６ 発熱抵抗体層 ７ 蓄熱層 ８ 基板 １０ メニスカス １１ 吐出口 １２ 記録小液滴 １３ 被記録材 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 ヘッド回復部 ６５ インクジェット記録ヘッド ６６ キャリッジ ６７ キャリッジガイド軸 ６８ キャリッジ駆動部（モーター） ６９ 駆動用ベルト部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 勲 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 (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色材と液媒体を含むインクジェット用水
   性インクにおいて、該インクに２５℃で固体状のポリエ
   チレングリコールを０．０１重量％〜３．０重量％含有
   し、かつ該インクの２５℃における粘度が１〜３０ｍＰ
   ａ・ｓ、表面張力が２８〜７０ｍＮ／ｍであることを特
   徴とするインク。
2. 【請求項２】 前記ポリエチレングリコールの平均分子
   量が２，０００〜２，０００，０００であり、これらの
   中から少なくとも一種を用いる請求項１記載のインク。
3. 【請求項３】 インクにエネルギーを与えてインク滴と
   して飛翔させて記録を行うインクジェット記録方法にお
   いて、該インクが請求項１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。
4. 【請求項４】 前記エネルギーが熱エネルギーである請
   求項３記載のインクジェット記録方法。
5. 【請求項５】 前記エネルギーが力学的エネルギーであ
   る請求項３記載のインクジェット記録方法。
6. 【請求項６】 インクを収容したインク収容部、該イン
   クをインク滴として吐出させるためのヘッド部を備えた
   記録ユニットにおいて、該インクが請求項１に記載のイ
   ンクであることを特徴とする記録ユニット。
7. 【請求項７】 インクを収容したインク収容部を備えた
   インクカートリッジにおいて、該インクが請求項１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。
8. 【請求項８】 インクを収容したインク収容部と、該イ
   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
   せるためのヘッド部を有する記録ユニットを備えたイン
   クジェット記録装置において、該インクが請求項１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。
9. 【請求項９】 インクを収容したインク収容部を備えた
   インクカートリッジと、該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ための記録ヘッドを備
   えたインクジェット記録装置において、該インクが請求
   項１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。
10. 【請求項１０】 前記インクカートリッジに収容したイ
    ンクを、前記記録ヘッドに対して供給するインク供給部
    を有する請求項９に記載のインクジェット記録装置。