インクジェット記録装置、インク、及び記録方法
【課題】 多様な使用環境下でも長期休止あるいは一次休止後の吐出安定性や間欠吐出安定性を確保し、間欠吐出時のインク滴の透明化を解消することで、安定して高品位な画像記録を行なうことができるインクジェット記録装置、記録方法、インク及びインクジェット記録用カートリッジを提供する。
【解決手段】 少なくとも、（Ａ）インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧力発生手段を備えたヘッド部と、（Ｂ）顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを収容したインク収容部と、（Ｃ）インク滴を吐出しない程度にインクメニスカスを振動させるために所定のタイミングで該圧力発生手段を動作させる駆動手段とを備えたインクジェット記録装置。
【解決手段】 少なくとも、（Ａ）インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧力発生手段を備えたヘッド部と、（Ｂ）顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを収容したインク収容部と、（Ｃ）インク滴を吐出しない程度にインクメニスカスを振動させるために所定のタイミングで該圧力発生手段を動作させる駆動手段とを備えたインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット記録装置、記録方法及びインクジェット記録用インクに関する。詳細には吐出安定性、特に印字休止後あるいは印字中の休止ノズルでの印字再開後の噴射方向乱れやインク滴淡色化等の吐出不良、印字不良の防止に効果的で良好な記録画像が高速に得られるインクジェット記録装置、記録方法及びインクジェット記録用インクに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体状のインクをノズルから吐出させて画像の記録を行なうインクジェット記録法は、普通紙への印字が可能なこと、カラー化への対応が容易なこと、駆動時の騒音、消費電力が低いこと等から、コンピュータで作成した文書や画像の出力用プリンターとして近年急速に普及しつつある。最近ではインクジェット記録技術の進歩により、写真並の高品質の画像が得られるようになってきているが、それに加え耐水性や耐光性等、画像の耐久性や高速印字時の吐出安定性等求められる性能が多岐にわたるようになってきた。
【０００３】
現在インクジェット記録方法では、インクの着色剤として各種の水溶性染料が使用されている例が多い。しかしながら水溶性染料を用いた場合には、これらの水溶性染料の耐光性が劣るために、記録画像の耐光性が問題となる場合が多い。また、染料が水溶性であるために、記録画像の耐水性が問題となる場合もある。
【０００４】
これら記録画像の堅牢性を改善するために、水溶性染料に比較して耐光性及び耐水性に優れた顔料を着色剤として使用した水性インクが提案されている。顔料インクを用いて印字した場合、画像の耐久性は優れているが、染料に比べ好ましい色相彩度を持ったものが少なく、フルカラー印字を行なう際に色再現域の狭い画像しか得られなかったり、透明性が低いためＯＨＰシートに印字して投影された画像が不鮮明であるといった問題を抱えている。このような理由から、これまで実用化された顔料インク、及び顔料インクを搭載したインクジェットプリンターは主として専用紙に印字して、耐光性や耐水性を特に必要とする用途に使われているが、普通紙上に高品位画像を高速に印字するのに適したものではなかった。
【０００５】
一般にインクジェット記録に用いられるインクにはインクジェット記録ヘッドの微細なノズルから安定な液滴となって吐出されることが要求され、そのためにインクジェット記録ヘッドのノズル近傍での乾燥にともないインクの増粘や固化が発生しないことが要求される。その点で染料インクに比較して、顔料インクは乾燥による増粘や固化が発生しやすいために、またその固化したもののインクへの再分散性が染料の再溶解性に比較して悪いために、印字を長期に休止した場合にノズル等の目詰まりが起こり易いものであった。また、印字を一次休止した場合、あるいは空白のある文書や画像の印字中に空白に対応するノズルに印字の休止期間ができた場合にも乾燥に伴うインクの増粘が生じ、インク滴の噴射方向が乱れることによる印字不良（間欠吐出不良）等の問題が多発していた。また、顔料インクにおいては、印字中に吐出が休止していたノズルから、休止直後に吐出されるインク滴が淡色化あるいは透明化する等の問題を生じることもあった。
【０００６】
顔料インクの吐出安定性向上に関しては、顔料自体の分散安定性を改良することが必要で、そのために分散剤種として界面活性剤や高分子分散剤について種々の検討がなされてきた。また分散剤なしに顔料が水に分散できるよう、顔料の表面に親水基を導入した自己分散タイプの顔料に関する提案もなされている。（例えば特許文献１（特開平１０−１９５３６０号公報）、特許文献２（特開平１０−３３０６６５号公報）等）しかしこれらの提案するインクは長期休止後の目詰まりの防止には格段の効果があるものの、間欠吐出安定性には十分なものでなく、特に画質向上を目的にノズルを小径化したインクジェットヘッドに適用した場合にはインク滴の吐出方向の乱れや、吐出速度の低下が見られた。また、これらの提案するインクは休止直後の吐出インク滴の透明化、淡色化に関しても何の解決策も与えていないのが現状である。
【０００７】
また、インク組成と記録方法を組み合わせて間欠吐出安定性を確保する試みとして、特許文献３（特開平１１−８０６３９号公報）には、物理処理又は化学処理により親水性基をグラフトしたカーボンブラックを用い、エチレンオキシド、プロピレンオキシドを付加したアセチレングリコールあるいはポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含有するインクを使用したもので、発明の構成の一部にインク滴を吐出しない程度にピエゾ素子を微動させることによって、インクを攪拌し増粘を抑制することが記載されている。しかし、該公報の実施例には間欠吐出安定性に相当する印刷試験結果が記載されていないことと、実施例の表面処理カーボンブラックの内容が不明瞭であることから、間欠吐出安定性に効果があるかは不明である。また、顔料インクの透明化、淡色化の問題に関しては記載されていない。
【０００８】
別の出願では、特許文献４（特開平１０−９５９４１号公報）に分散剤なしに分散可能な顔料と特定のグリコールエーテルを含有するインクと反応液とを組合せて、再生紙に対するにじみを防止する発明のなかで、インク滴を吐出しない程度にピエゾ素子を微動させること（非吐出駆動）によって、インクを攪拌し増粘を抑制することが記載されている。特許文献４（特開平１０−９５９４１号公報）においても実施例からはピエゾ素子を微動させることの効果は確認できるものではないが、顔料インクは大気暴露下の非吐出ノズル中においては非ニュートン流動を示す程度にまで乾燥増粘するものであり、これを防止するには常にヘッドに駆動電圧をかけることも必要であり、ヘッドの耐久性が悪くなる可能性がある。また、顔料インクの透明化、淡色化に関しては全く触れられておらず、解決策も示されていない。
【０００９】
顔料インクの透明化、淡色化に関しては、特許文献５（特表平８−５０１３３０号公報）によれば、ノズル近傍で揮発性の溶媒が蒸発するに伴い、着色剤と低揮発性成分の濃縮物がビルドアップされ、その結果着色剤がより親和性の高い環境、即ちノズルの内部に移動することにより生じるとしているが、この公報ではこれにより目詰まりが防止できるとしているだけで、透明化、淡色化したインク滴に関しては言及していない。また特許文献６（特開平１０−２７９８６９号公報）においても、ノズル孔内部のメニスカス付近で相分離するインクを使用することで信頼性向上が達成されるとしており、更に特許文献７（特開平１１−９１０８６号公報）では、このようなインクを使用した場合に透明化、淡色化したインク滴量分だけ空吐出を行うことで印字不良が防止できるとしている。しかし透明化、淡色化したインクの空吐出を行うためには、記録ヘッドを搭載したキャリッジを被記録体の存在しない場所まで移動して行う必要があり、印字の高速化を考えると得策とは言えない。特に、小径化ノズルの場合には透明化がきわめて短時間に発生するので、その都度、空吐出を行うことは現実的ではない。また印字中に個々に休止しているノズル１つ１つに対応して空吐出を行うことは難しいのが現状である。
【００１０】
また、特許文献８（特開２０００−２６７７９号公報）には顔料インクの貯蔵剛性率とゼータ電位（ζ電位）を特定の範囲に制御した顔料インクが開示されている。この公報では顔料インクの保存安定性が改善することが示されているが、吐出安定性、特に非吐出ノズルにおける噴射方向の乱れや淡色化に関しては示唆がないが、追試した範囲では非吐出ノズルにおける噴射方向の乱れの問題に対しては尚も課題を有していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、多様な使用環境下でも長期休止あるいは一次休止後の吐出安定性や間欠吐出安定性を確保し、間欠吐出時のインク滴の透明化を解消することで、安定して高品位な画像記録を行なうことができるインクジェット記録装置、記録方法、インク及びインクジェット記録用カートリッジを提供すること、また、ノズルの微細化によって高画質化を図った場合にも安定して前記の効果を発揮することのできるインクジェット記録装置、記録方法、インク及びインクジェット記録用カートリッジを提供すること、さらに、高速印字性と前述の効果との両立が可能なインクジェット記録装置、記録方法、インク及びインクジェット記録用カートリッジを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに到った。即ち、本発明によれば、以下に示すインクジェット記録装置、インクジェット記録用インク、インクジェット記録用カートリッジ、インクジェット記録用カラーインクセット、インクジェット記録方法が提供される。
【００１３】
（１）少なくとも、（Ａ）インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧力発生手段を備えたヘッド部と、（Ｂ）顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを収容したインク収容部と、（Ｃ）インク滴を吐出しない程度にインクメニスカスを振動させるために所定のタイミングで該圧力発生手段を動作させる駆動手段とを備えたインクジェット記録装置。
（２）前記揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下する特性を兼ね備えたインクを収容するものであることを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット記録装置。
（３）前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であるインクを収容するものである前記（１）又は（２）に記載のインクジェット記録装置。
（４）前記ノズルのノズル径が２５μｍ以下であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（５）前記ヘッド部への投入エネルギーと吐出液滴重量の比が５×１０−８〔Ｊ／ｐｇ〕以下であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（６）前記圧力発生手段が振動板と、振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、該振動板と個別電極との間に生じる静電気力を利用して、前記振動板を変形させることで圧力を発生するものであることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（７）環境相対湿度検出手段を備え、環境相対湿度とインクの顔料濃度低下特性をパラメータとして前記所定のタイミングが導き出されることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載のインクジェト記録装置。
（８）非吐出駆動のタイミングが少なくとも吐出の直前であり、非吐出駆動パルス数が１０〜５０００パルスであることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（９）非吐出ノズルの非吐出時間及び／又は環境条件に基づいて非吐出駆動パルス数を制御することを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（１０）非印字領域における空吐出機構を備えたことを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（１１）非印字領域で行なう空吐出の間隔が６０秒以上であることを特徴とする前記（１０）に記載のインクジェット記録装置。
（１２）少なくとも顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とするインクジェット記録用インク。
（１３）前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であって、分散剤なしに水に分散が可能になったものであることを特徴とする、前記（１２）に記載のインクジェット記録用インク。
（１４）イオン性基が第４級アンモニウム、第４級アルキルアミンの塩、ピリジニウム、ホスホニウム等のカチオン性基であることを特徴とする前記（１３）に記載のインクジェット記録用インク。
（１５）イオン性基が−ＣＯＯＭ、−ＳＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ２（但しＭは水素原子、アルカリ金属、第４級アンモニウム、第４級ホスホニウム、アルカノールアミンを表わす）で示されるアニオン性基であることを特徴とする前記（１３）に記載のインクジェット記録用インク。
（１６）インクを収容したインク収容部からなるインクジェット記録用カートリッジにおいて、該インクが前記（１２）〜（１５）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ジェット記録用カートリッジ。
（１７）インクを収容したインク収容部と、インク液滴を吐出させるための記録ヘッド部からなるインクジェット記録用カートリッジにおいて、前記インクが請求項１２〜１５のいずれかに記載のインクであり、ヘッドのノズル径が２５μｍ以下であることを特徴とするインクジェット記録用カートリッジ。
（１８）インクジェット記録に用いる少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックからなるカラーインクセットにおいて、各色インクが少なくともイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料、揮発性溶剤としての水、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とするインクジェット記録用カラーインクセット。
（１９）ブラックインクの顔料に結合したイオン性基と、イエローインク、マゼンタインク、シアンインクの顔料に結合したイオン性基の極性が互いに異なることを特徴とする前記（１８）に記載のインクジェット記録用カラーインクセット。
（２０）ノズル孔からインク液滴を吐出して記録を行なうインクジェット記録方法において、インクが少なくとも顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを用いて、該非吐出ノズルに対して少なくとも吐出の前にインク液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる非吐出駆動を加えることで吐出インク滴の顔料濃度の低下を抑制させることを特徴とするインクジェット記録方法。
（２１）前記のインクが、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とする前記（１８）に記載のインクジェット記録方法。
（２２）前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合したものであって、分散剤なしに水に分散が可能になったものであることを特徴とする、前記（１９）に記載のインクジェット記録方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１のインクジェット記録装置によれば、少なくとも、（Ａ）インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧力発生手段を備えたヘッド部と、（Ｂ）顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを収容したインク収容部と、（Ｃ）インク滴を吐出しない程度にインクメニスカスを振動させるために所定のタイミングで該圧力発生手段を動作させる駆動手段とを備えたインクジェット記録装置とすることで、印字中の非吐出ノズルにおいてはメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下するために、蒸発に伴う増粘現象を回避できるので、目詰まりすることがない。非吐出の続いたノズルからも安定した印字が可能となり、空吐出等の非印字領域での維持動作なしに高品位な記録が可能となった。
【００１５】
本発明の請求項２のインクジェット記録装置によれば、請求項１の構成の記録装置であって、前記揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下する特性を兼ね備えたインクを収容するものであることで、蒸発に伴う顔料粒子の移動がより顕著となり、特に間欠吐出安定性の高い記録装置の提供が可能となった。
【００１６】
本発明の請求項３のインクジェット記録装置によれば、請求項１〜２の構成の記録装置であって、前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であるインクを収容するものとすることで、揮発性溶剤が蒸発しやすい環境条件で使用しても、顔料粒子が凝集することがないので、インクメニスカス近傍の顔料粒子の移動や透明化の現象が発現しやすく、ひいては間欠吐出安定性の高い記録装置の提供が可能となった。
【００１７】
本発明の請求項４のインクジェット記録装置によれば、請求項１〜３の構成の記録装置であってノズル径を２５μｍ以下とすることで、高品位記録と吐出安定性を両立した記録装置が可能となった。
【００１８】
本発明の請求項５のインクジェット記録装置によれば、請求項１〜４の構成の記録装置であってヘッド部の投入エネルギーと吐出液滴重量比を特定の範囲にすることで、省エネルギー性と相反するものであった信頼性の両立化が可能となった。
【００１９】
本発明の請求項６インクジェット記録装置によれば、前記圧力発生手段が振動板と、振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、該振動板と個別電極との間に生じる静電気力を利用して、前記振動板を変形させることで圧力を発生するものとすることで、請求項５の具体的提案が可能となった。
【００２０】
本発明の請求項７のインクジェット記録装置によれば、請求項１〜６の記録装置において環境相対湿度検出手段を備え、環境相対湿度とインクの顔料濃度低下特性をパラメータとして前記所定のタイミングが導き出されることを特徴とすることで、圧力発生手段の不必要な駆動がなくなり、記録ヘッドの寿命低下を防止できる。また、どのような環境条件、画像条件であっても、一滴目のドットと他のドットの色差を一定限度に抑える事が可能になり、画像のシャープネスを向上させることができる。
【００２１】
本発明の請求項８及び９のインクジェット記録装置によれば、非吐出駆動のタイミングが少なくとも吐出の直前であり、非吐出駆動パルス数が１０〜５０００パルスであることを特徴とすること、さらには、非吐出ノズルの非吐出時間及び／又は環境条件に基づいて非吐出駆動パルス数を制御することで、画像品質を維持しながら、記録ヘッドの寿命低下も防止できる効率的なヘッド駆動が可能となった。
【００２２】
本発明の請求項１０及び１１のインクジェット記録装置によれば、空吐出機構を設け、その動作間隔を６０秒以上とすることで、高画質と高速印字性ともに確保した記録装置を提供することができる。
【００２３】
本発明の請求項１２のインクジェット記録用インク、また、請求項１８のカラーインクセットによれば、少なくとも顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とすることで、印字中の非吐出ノズルにおいてはメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下するために、蒸発に伴う増粘現象を回避できるので、目詰まりすることがなく、蒸発に伴う顔料粒子の移動がより顕著であるので、特に間欠吐出安定性の高いインクジェット記録用インク及びカラーインクセットの提供が可能となった。
【００２４】
本発明の請求項１３〜１５のインクジェット記録用インクによれば、請求項１２において、イオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であって分散剤なしに水に分散が可能とすること、また、イオン性基を特定することで信頼性の高いインク処方の提供が可能になった。
【００２５】
請求項１６のインクジェット記録用カートリッジによれば、信頼性の高いインクジェット記録用カートリッジを提供することができる。
【００２６】
請求項１７のインクジェット記録用カートリッジによれば、信頼性の高いインクを収容し、微細ノズルのヘッド部と一体化することで、高品位画像と信頼性の両立化が可能なインクジェット記録用カートリッジを提供できる。
【００２７】
請求項１９のカラーインクセットによれば、ブラックインクの顔料に結合したイオン性基と、イエローインク、マゼンタインク、シアンインクの顔料に結合したイオン性基の極性が互いに異なるようにすることで、カラーブリードの軽減した高品位画質と吐出安定性等の信頼性を両立したインクジェット記録用カラーインクセットを提供できる。
【００２８】
請求項２０及び２１のインクジェット記録方法によれば、蒸発に伴う増粘現象を回避できるので、目詰まりすることがなく、非吐出の続いたノズルからも安定した印字が可能となり、空吐出等の非印字領域での維持動作なしに高品位な記録が可能なインクジェット記録方法を提供できる。
【００２９】
請求項２２のインクジェット記録方法によれば、前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合したものであって、分散剤なしに水に分散が可能になったものとすることで特に間欠吐出安定性に優れたインクジェット記録方法の提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の非吐出駆動を行った場合を示す概略図
【図２】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概略図
【図３】図２の要部概略斜視図
【図４】図２の記録ヘッドを構成するインクジェットヘッドの分解斜視図
【図５】同ヘッドのチャンネル方向と直交する方向の要部拡大断面図
【図６】同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図
【図７】制御部の概略ブロック図
【図８】同制御部のヘッド駆動装置に係る部分のブロック図
【図９】図８の波形生成回路の一例を示すブロック図
【図１０】静電ヘッドの断面図
【図１１】同ヘッドの要部拡大断面図
【図１２】同ヘッドのインク滴吐出特性のパルス幅依存性グラフ
【図１３】非吐出駆動を作動する非吐出間隔の設定例
【図１４】非吐出駆動パルス数の設定例
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明について詳細に説明する。インク収容部に収容されるインクは少なくとも顔料、揮発性溶剤及び低揮発性溶剤から構成され、印字中の非吐出ノズルにおいて揮発性溶剤の蒸発にともなってメニスカス近傍のインクの顔料濃度がノズル内部のインクの顔料濃度よりも低下する特性が付与されている。また、顔料濃度低下がよりいっそう進行した場合には相分離透明層を生じるものである。これらの顔料濃度の低下、あるいは相分離は蒸発過程で顔料粒子がより親和性の高い環境、すなわちノズル内部の揮発性溶剤が多い領域に移動することで生じる現象であるが、インク中に存在する粒子のζ電位絶対値を２０ｍＶ付近以上にすることでより顕著に発現させることができる。ζ電位絶対値が２０ｍＶ付近を下回ると蒸発過程での粒子同士の電気的反発力が弱く、その場で凝集して系が安定化する傾向が強いため顔料粒子の移動は起こりにくい。ζ電位の絶対値が高いと電気的反発力によって粒子同士の凝集は阻害され、高いζ電位絶対値を維持できる揮発性溶剤が多い領域へと移動して安定化するものと考えられる。なお、本発明におけるζ電位は、対電極間の高周波交流電場下における粒子の振動によって発生する圧力を検出して算出する所謂ＥＳＡ法により求めることができる。
【００３２】
このような顔料濃度が低下した領域あるいは相分離した透明層は顔料粒子の含有量が著しく低いために揮発性溶剤の蒸発が進んでも比較的粘度が低い。また、蒸発過程でのノズル内部のインクはメニスカス近傍からの顔料粒子の移動によって顔料濃度が上昇するが、ニュートン流動を維持している。従って、このような特性のインクを用いることで、長期休止あるいは一次休止後の吐出安定性や間欠吐出安定性を確保できる。しかしながら、このような特性のインクの場合は、非吐出ノズルのメニスカス近傍では顔料濃度が低下しているために、そのままインク滴を吐出した場合には、淡色あるいは透明ドットが印字されるという不具合を併せ持っている。
【００３３】
本発明では、このような特性のインクを用いて、非吐出ノズルに対して所定のタイミングでインク液滴が吐出しない程度に圧力発生手段を駆動してメニスカスを振動させる非吐出駆動を行なうが、印字を一次休止した場合や印字中に休止ノズルがある場合でもメニスカスに振動を加えるだけでメニスカス近傍とノズル内部のインクが容易に混合されるので、淡色ドットあるいは透明ドットの問題が解消される。また、吐出時のインクの粘度上昇はごくわずかなものにとどまるので、インク滴を安定に吐出することができる。また、メニスカス近傍とノズル内部のインク粘度が低くニュートン流動を示すために、従来のインク増粘を抑制するために行う非吐出駆動に比べて駆動期間及びその回数も少なくてすみ、ヘッドの耐久性への悪影響が少ない。
【００３４】
図１は本発明の非吐出駆動を行った場合の一連の様子を示す。図１（ａ）は印字中の休止ノズルに発生した相分離の状態を示す。このまま、次の印字をおこなうと透明あるいは淡色の液滴が吐出することになる。図１（ｂ）と（ｃ）はインク液滴が吐出しない駆動パルスで圧電素子を駆動させた場合のメニスカスの振動する様子を示す。（図中相分離の状態は省略）このようにノズル開口から液滴が吐出しない駆動パルスでメニスカスを振動させると相分離透明層がなくなり、図１（ｄ）に示す均一な状態になる。
【００３５】
揮発性溶剤は２５℃における蒸気圧が１ｍｍＨｇ以上のもので、水やメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール等の低級アルコールやケトン類が例示できるが、水を主成分とするものが好ましい。低揮発性溶剤はインクの乾燥による目詰まりを防止する湿潤剤としての機能、揮発性溶剤が蒸発する過程での顔料粒子の移動促進機能、浸透剤を用いる場合の浸透剤溶解助剤としての機能を有し、揮発性溶剤の主成分としての水と親和性を有する以下の例示化合物から単独で、あるいは複数選択して混合系として使用されるが、その選択にあたっては顔料の親水基あるいは親水化処理剤との相互作用により決まるζ電位を考慮し、ζ電位が２０ｍＶ以上に高められる組み合わせを選択する必要がある。低揮発性溶剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類；２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミイダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物；ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等を挙げることができる。
【００３６】
インク組成物中でのこれら低揮発性溶剤の添加量は５〜５０重量％であり、好ましくは８〜３０重量％である。５重量％未満では、インク中の水分蒸発抑制効果が不十分であり、またインク中の浸透剤の含有量によっては、溶解助剤としての効果も不十分となり、インクの保存安定性、噴射安定性を損ねる等不具合を生じる。５０重量％より多く添加すると粘度の上昇によるインクジェットでの噴射安定性が劣る。
【００３７】
本発明では、請求項１の構成に加えて、前記揮発性溶剤が蒸発しインク中の顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下する特性を兼ね備えたインクを収容するように構成したインクジェット記録装置が特に間欠吐出安定性に優れることを見出した。揮発性溶剤の蒸発にともなうζ電位変化が大きいと、これが駆動力となり顔料粒子の移動、すなわちメニスカス近傍の透明化が促進されるためと考えられる。なお、揮発性溶剤の蒸発にともなうζ電位の変化が大きくても、もとのζ電位絶対値が小さいと、蒸発にともなう凝集作用が勝り、メニスカス近傍での顔料粒子の移動や透明化は起こらず、メニスカス近傍のインクは増粘し、間欠吐出が不安定になる。
【００３８】
本発明で使用される顔料は、特にその種類を限定すること無く、無機顔料、有機顔料を使用することができる。無機顔料としては、酸化チタン及び酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法等の公知の方法によって製造されたカーボンブラックを用いることができる。また、有機顔料としては、アゾ顔料（アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等を含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料等）、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック等を用いることができる。
【００３９】
本発明において好ましく用いられる顔料の具体例として、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、又は銅、鉄（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料が挙げられる。さらに、カラー用としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、３、１２、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、７４、８１、８３、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、４０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１２８、１３８、１５０、１５１、１５３、１８３、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ５、１３、１６、１７、３６、４３、５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、５、１７、２２、２３、３１、３８、４８：２、４８：２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｃａ））、４８：３、４８：４、４９：１、５２：２、５３：１、５７：１（ブリリアントカーミン６Ｂ）、６０：１、６３：１、６３：２、６４：１、８１、８３、８８、１０１（べんがら）、１０４、１０５、１０６、１０８（カドミウムレッド）、１１２、１１４、１２２（キナクリドンマゼンタ）、１２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０９、２１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１（ローダミンレーキ）、３、５：１、１６、１９、２３、３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、１５（フタロシアニンブルー）、１５：１、１５：２、１５：３（フタロシアニンブルー）、１６、１７：１、５６、６０、６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１、４、７、８、１０、１７、１８、３６、等が挙げられる。
【００４０】
これらの顔料を記録液に導入し分散安定性、吐出安定性を確保するためには、顔料の表面処理、分散処理、分級処理等を組み合わせて顔料の粒子径分布を１０〜６００ｎｍの範囲内に制御する必要がある。６００ｎｍを超える粒子が粒度分布測定装置で観測される程度に存在するとインクの分散安定性が悪く、保存時に凝集等で粗大粒子が発生しインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出する際の安定性が劣る。また、インク中の粒子径は平均粒子径が５０〜２００ｎｍの範囲に制御することが好ましい。２００ｎｍを超えると分散安定性が悪くなる。さらに、印刷物の色調、特に彩度の低下が問題なる。５０ｎｍを下回る平均粒子径のインクは分散安定性は良好であるが、インクが記録媒体に浸透乾燥する際に、インク中の顔料粒子が記録媒体の内部深くに浸透する、所謂裏抜けが発生しやすくなる。ここでいう平均粒径とは、体積累積パーセント５０％の値をさす。体積累積パーセント５０％の値を測定するには、例えば、インク中のブラウン運動を行っている粒子にレーザー光を照射し、粒子から戻ってくる光（後方散乱光）の振動数（光の周波数）の変化量から粒子径を求める動的光散乱法（ドップラー散乱光解析）といわれる方法を用いることができる。
【００４１】
顔料の表面処理に関しては、顔料の表面を樹脂等で処理し、水中に分散可能としたグラフト顔料や、顔料をマイクロカプセルに包含させ、該顔料を水中に分散可能なのものとしたものがあるが、好ましい実施形態は、顔料の表面に親水性のイオン性基を直接若しくは連結基を介して結合したもので、後述する分散処理における分散剤を使用することなく水中に安定に分散が可能であり、揮発性溶剤の蒸発過程で顔料粒子が凝集することもないので、顔料粒子の移動や透明化の現象が起こりやすい。
【００４２】
イオン性基としてはカチオン性、アニオン性いずれのものも用いることができる。カチオン性基としては第４級アンモニウム、第４級アルキルアミンの塩、ピリジニウム、ホスホニウム等のカチオン性基を用いることができる。カチオン性基を用いた場合、前述のイオン性基全般の効果に加えて、アニオン性のインクとの組み合わせで、カラーブリードの解消に効果がある。顔料の表面に直接若しくは連結基を介して結合するアニオン性基としては−ＣＯＯＭ、−ＳＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ２（但しＭは水素原子、アルカリ金属、第４級アンモニウム、第４級ホスホニウム、アルカノールアミンを表わす）が好ましい。特にカルボキシル基を結合したタイプは分散安定性が向上するばかりでなく、高品位な印字品質が得られるとともに、印字後の記録媒体の耐水性がより向上する点で好ましい。また、カルボキシル基の対イオンとしてアルカリ金属、第４級アンモニウム、第４級ホスホニウム、アルカノ−ルアミン陽イオン等を用いることにより、優れた分散安定性、吐出安定性を示す。この効果は、対イオンの水和効果に由来するものと考えられる。
【００４３】
顔料の分散処理に関しては、高分子分散剤又は界面活性剤型分散剤、及び水を少なくとも含有する水性媒体に顔料を添加した顔料分散組成物をプレミキシングした後、公知の分散手段を用いて分散を行い、必要に応じて遠心分離処理を行って粒度分布及び平均粒子径を調整した分散液を得る。
【００４４】
次に、この分散液に所望の特性を得るために適宜選択された添加剤成分を加え、撹拌して本発明で使用するインクとする。インク組成物中の顔料の添加量は、０．５〜１５重量％程度が好ましいく、より好ましくは２〜１０重量％程度である。前述の高分子分散剤としては例えば以下のものが挙げられる。ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体等が挙げられ、親水性基としてカルボキシル基を有するものが分散安定性に有利であり、本発明のζ電位を制御する上でも好ましい。これらの共重合体は重量平均分子量が３，０００〜５０，０００であり、好ましくは５，０００〜３０，０００、最も好ましくは７，０００〜１５、０００である。分散剤は、顔料を安定に分散させ、本発明の他の効果を失わせない範囲で適宣添加することができる。分散剤添加量としては１：０．０６〜１：３の範囲が好ましく、より好ましくは１：０．１２５〜１：３の範囲である。
【００４５】
界面活性剤型の分散剤としてはソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、デカグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレンラノリン・ラノリン・アルコール・ミツロウ誘導体、ポリオキシエチレンアルキルアミン・脂肪酸アミド等の非イオン性界面活性剤、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、Ｎ−アシルアミノ酸塩、Ｎ−アシルメチルタウリン塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩等のアニオン性界面活性剤が挙げられる。
【００４６】
特にエチレンオキサイド基を含むアニオン系界面活性剤を用いることで、分散安定性に優れ、水分蒸発時のメニスカス近傍での顔料濃度の低下あるいは相分離現象も起こりやすい。これは、エチレンオキサイド基が水分子を引き付けやすいためである。
【００４７】
分散剤としてのエチレンオキサイド基を含むアニオン系界面活性剤としては一般式（Ｉ）、（II）、（III）で示される化合物を用いることにより、顔料の分散安定性を大幅に向上することができる。
【００４８】
Ｒ１Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｌＣＨ２ＣＯＯＭ１ （Ｉ）
Ｒ２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍＳＯ３Ｍ２ （II）
Ｒ３Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＰＯ（ＯＭ３）ＯＭ４ （III）
Ｒ１：炭素数６〜１４の分岐してもよいアルキル基、
ｌ：３〜１２
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４：アルカリ金属イオン、第四級アンモニウム、第四級ホスホニウム、アルカノールアミン
Ｒ２、Ｒ３：炭素数４〜２４以下のアルキル基、アルキルフェニル基又はアルキルアリル基
Ｍ３：水素、又はＲ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ
ｍは４〜５０
ｎは４〜２０
一般式（Ｉ）、（II）、（III）の化合物では、−ＣＯＯＭ１、−ＳＯ３Ｍ２や−ＰＯ（ＯＭ３）ＯＭ４が水中で解離しζ電位を決定している。さらにこれらの親水基に隣接してオキシエチレン鎖が水分子を引き付るために、水分蒸発の過程においても解離を維持していて、高いζ電位絶対値を確保できる。一般式（Ｉ）、（II）、（III）の化合物のオキシエチレン鎖とアルキル鎖長は使用する顔料と低揮発性溶剤の種類に応じて適正なものが選択される。
【００４９】
一般式（Ｉ）、（II）、（III）で表される化合物の具体例を遊離酸型で示す。
化合物（Ｉ）−１ C13H27O(CH2CH2O)3COOH
化合物（Ｉ）−２ C10H21O(CH2CH2O)12COOH
化合物（Ｉ）−３ C4H9C6H5O(CH2CH2O)10COOH
化合物（Ｉ）−４ C3H7C6H5O(CH2CH2O)12COOH
化合物（Ｉ）−５ C13H27O(CH2CH2O)6COOH
化合物（II）−１ C8H17O(CH2CH2O)4SO3H
化合物（II）−２ C9H19C6H5O(CH2CH2O)12SO3H
化合物（II）−３ C2H5(C2H5)C12H25C6H5O(CH2CH2O)24SO3H
化合物（II）−４ CH3(CH2)7CH=CH(CH2)8O(CH2CH2O)8SO3H
化合物（II）−５ C12H25C6H5O (CH2CH2O) 8SO3H
化合物（III）−１ CH3(CH2)7CH=CH(CH2)8O(CH2CH2O)8PO(OH)2
化合物（III）−２ C9H19C6H5O(CH2CH2O)3PO(CH2CH2O)3OH
化合物（III）−３ C13H27O(CH2CH2O)4PO(OH)2
等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらは、単独で用いても、複数のものを混合して用いてもよい。
【００５０】
さらに本発明のアニオン系界面活性剤の対イオンとしてアルカリ金属、第４級アンモニウム、第４級ホスホニウム、アルカノ−ルアミン陽イオンを用いることにより、優れた分散安定性、吐出安定性を示す。この効果は、対イオンの水和効果に由来するものと考えられる。
【００５１】
また本発明のインクには、上記のアニオン系界面活性剤以外に分散剤としてエチレンオキサイド基を含むノニオン系界面活性剤を使用することもできる。エチレンオキサイド基を含むノニオン系界面活性剤は単独で使用することもできるが、曇点を有するために本発明のアニオン系界面活性剤と併用することこが好ましい。併用することで、単独では明瞭であった曇点が不明瞭になるか消失するため、温度変化や長期保存下においてもオキシエチレン鎖の分子を引き付ける作用が低下することがない。ノニオン系の界面活性剤は分子中の親水基が水中で電離しない非イオン性基であり、主に親水基としてポリオキシエチレン基を含む化合物、水酸基を多く含むソルビタン、ショ糖エステル、モノグリセリド等が知られている。この中で、オキシエチレン基を含む化合物は分子中におけるオキシエチレン基の割合を変化させることによりＨＬＢを任意に設計できるため、分散効果の高い界面活性剤を得ることができる。
【００５２】
分散剤としてのノニオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレングリコールエステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、ボリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。
【００５３】
本発明においては、浸透剤として、２０℃の水中において０．９９〜２８重量％の間に溶解度を有する、部分的に水溶性のポリオール及び／又はグリコールエーテルを含有することができる。溶解度が０．９９重量未満では保存時の温度変化が大きい場合に分離等が起こり、物性変化しやすく、２８％を越えるものでは紙への充分な親和力が得られず、乾燥性が悪い。より好ましくは溶解度が１〜４．５重量％のものが高速印字での速乾性を得ることができる。具体的には、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、エステルジオール２０４すなわちＨＯＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＣＯＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＨ、ヘキシルセルソルブすなわちＣ６Ｈ１２ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、ヘキシルカルビトールすなわちＣ６Ｈ１３Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）２Ｈ等々が挙げられるが、特に２−エチル−１、３−ヘキサンジオールがより好ましい。２−エチル−１、３−ヘキサンジオールを添加することにより、にじみを低減することが可能となり、また吐出安定性及び吐出応答性を向上させることができる。
【００５４】
本発明においては、紙への浸透性を高め、速乾燥性で、文字にじみ、境界にじみを更に低減させた高品位な画像を得ることを目的に、界面活性剤も添加できる。添加される界面活性剤としては特に限定されるものではなく、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能であるが、特に好ましくはエチレンオキサイド基を含むアニオン系界面活性剤である。
【００５５】
界面活性剤の含有量としては、０．０５〜１０重量％が適当であり、０．１〜５重量％が好ましく、さらに好ましくは０．１〜３重量％である。界面活性剤の含有量が０．０５重量％より少ない場合は記録紙への浸透性を十分に高めることが出来ない。１０重量％より多い場合はインクの増粘や、界面活性剤自体の低温での析出が問題となることがある。
【００５６】
その他、本発明においては、必要に応じて防腐剤、防かび剤、ＰＨ調整剤、酸化防止剤、酸素吸収剤等添加することができる。
【００５７】
次に本発明のヘッド部について説明する。ヘッド部はインク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧力発生手段を少なくとも備える。本発明では、前述のインクを用いて、非吐出ノズルに対して少なくとも吐出の前にインク液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる非吐出駆動を行なうことで、印字を一次休止した場合や印字中に休止ノズルがある場合でもメニスカスに振動を加えるだけでメニスカス近傍とノズル内部のインクが容易に混合され、淡色ドットあるいは透明ドットの問題が解消されるものであるが、ノズル径が２５μｍ以下の場合に効果が顕著になる。これは、ノズル径が小径化するにつれて、蒸発過程における顔料粒子の移動あるいは相分離透明化現象が短時間（環境条件、ノズル径により異なるが２０℃５０％環境下２０μｍ径ノズルで数秒以内）に発生するようになるためであり、小径ノズルを搭載したプリンタにおいて、顔料濃度低下あるいは相分離透明化したインクを従来技術のような非印字領域での空吐出で対応しようとすると、更に低湿下のような悪条件が重なった極端な場合には、ヘッド搭載キャリッジの走査毎に空吐出を行う必要もでてくる。本発明では空吐出を行なう間隔を充分に長く設定することが可能になり、印字速度が向上するものである。なお、ここでノズル径は真円の直径を指すものではなく、面積相当直径をいう。
【００５８】
圧力発生手段としては力学的エネルギーを作用させて、インクの吐出、インクメニスカスの振動の制御を行なえるものであれば良いが、その実施形態としては圧電素子を用いる所謂圧電ヘッド、あるいは静電気力を利用して振動板を変形させ、その力学的エネルギーをインクに作用させる所謂静電ヘッドを用いることができる。
【００５９】
さらに、本発明においては、ヘッド部への投入エネルギーと吐出液滴重量の比を５×１０−８〔Ｊ／ｐｇ〕以下に構成することが好ましい。このようにすることで、消費電力の小さい記録装置を構成することができるが、従来は吐出安定性、特に間欠吐出安定性を確保することが困難であった。本発明では、前述のインク収容部及びインク滴を吐出しない程度にインクメニスカスを振動させるために所定のタイミングで圧力発生手段を動作させる駆動手段とを組み合わせることで吐出安定性、特に間欠吐出安定性に優れたインクジェット記録装置とすることができた。ヘッド部への投入エネルギーと吐出液滴重量の比を５×１０−８〔Ｊ／ｐｇ〕以下に構成するヘッド部としては、圧力発生手段が振動板と、振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、該振動板と個別電極との間に生じる静電気力を利用して、前記振動板を変形させることで圧力を発生するものである前述の静電ヘッドが最も適している。
【００６０】
続いて、以下にインクジェット記録装置の実施形態について添付図面を参照して説明するが、以下は構成例の一つに過ぎず、本発明に何ら限定を加えるものではない。
【００６１】
図２は本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概略図、図３は図２の要部概略斜視図である。
【００６２】
図２のインクジェット記録装置は、用紙２０を副走査方向（Ｂ方向）に搬送するためにプラテンローラ（以下、プラテンという）２１と、プラテン２１の周面に押し付けて配設した給紙ローラ２２，２３及び用紙送り角を規定するピンチローラ２４と、記録ヘッド６が対向するガイド板２５と、記録ヘッド６より用紙搬送方向下流側の排紙ローラ２６及びこの排紙ローラ２６に押し付けられて当接する用紙押え用拍車ローラ２７とを備えている。
【００６３】
そして、ステッピングモータからなる副走査モータ２８の回転をギヤ２９〜３１及びプラテンギヤ３２を介してプラテン２１に伝達して、プラテン２１を回転駆動することによって給紙部３３に収納した用紙２０をプラテン２１と給紙ローラ２２，２３及び用紙押え用ローラ２４を経て、記録ヘッド６とガイド板２５との間に送り込み、プラテン２１で用紙２０を副走査方向に移動させながら、プラテンギヤ３２に噛み合うギヤ３４を介して回転される排紙ローラ２６及び用紙押え用拍車ローラ２７で用紙２０を排紙方向（図３の矢示Ｂ方向）に送り出す。
【００６４】
また、図３の記録装置要部は、左右の側板１、２間に横架したガイドロッド３とガイド板４とでキャリッジ５を主走査方向（Ａ方向）に摺動自在に保持し、キャリッジ５の下面側にはインクジェットヘッドからなる記録ヘッド６をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ５の上面側には記録ヘッド６に各色のインクを供給するためのインクジェット記録用カートリッジ７を装着している。
【００６５】
記録ヘッド６は、イエロー（Ｙ）のインクを吐出するヘッド、マゼンタ（Ｍ）のインクを吐出するヘッド、シアン（Ｃ）のインクを吐出するヘッド及びブラック（Ｂｋ）のインクを吐出するヘッドを主走査方向に配置したものである。キャリッジ５は、ステッピングモータからなる主走査モータ１５で回転される駆動プーリ１６と従動プーリ１７との間に張装したタイミングベルト１８に連結して、主走査モータ１５を駆動制御することによってキャリッジ５、即ち記録ヘッド６が主走査方向に移動されるようにしている。
【００６６】
このように構成したこの記録装置では、記録ヘッド６（キャリッジ５）を主走査方向に移動走査させながら、用紙２０を副走査方向に搬送して、記録ヘッド６各ヘッドのノズルから所要の色のインク滴を吐出させることによって、用紙２０上に所要のカラー画像（黒画像を含む。）を記録する。また、この記録装置においては、キャリッジ５の主走査領域の右側部分に、記録ヘッド６の信頼性維持回復機構（サブシステム）３５を配設し、印字待機状態にあるとき、ホスト側から所定時間印刷データが転送されないとき、或いは予め定めた時間間隔等で、記録ヘッド６のノズル面やノズルの汚れを除去する等の信頼性維持回復動作を行う。
【００６７】
（圧電ヘッド）次に、ヘッド部の一例として圧電ヘッドについて図４〜図６を参照して説明する。なお、図４はインクジェットヘッドの分解斜視図、図５は同ヘッドのチャンネル方向（ノズル配列方向）と直交する方向の要部拡大断面図、図６は同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図である。
【００６８】
このインクジェットヘッドは、駆動ユニット４１と、液室ユニット４２と、ヘッドカバー４３とを備えている。駆動ユニット４１は、セラミックス基板、例えばチタン酸バリウム、アルミナ、フォルステライト等の絶縁性の基板４４上に、エネルギー発生素子である複数の積層型圧電素子４５を列状に２列配置して接合し、これら２列の各圧電素子４５の周囲を取り囲む樹脂、セラミック等からなるフレーム部材（支持体）４６を接着剤４７によって接合している。
【００６９】
複数の圧電素子４５は、インクを液滴化して飛翔させるための駆動パルスが与えられる圧電素子（駆動部）４８と、駆動部４８，４８間に位置し、駆動パルスが与えられずに単に液室ユニット４２を基板４４に固定する液室支柱部材となる圧電素子（非駆動部）４９とを交互に構成している。
【００７０】
ここで、圧電素子４５としては１０層以上の積層型圧電素子を用いている。この積層型圧電素子は、例えば図４に示すように、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）５０と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジウム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極５１とを交互に積層したものであるが、圧電素子として用いる材料は上記に限られるものでなく、その他の電気機械変換素子を用いることもできる。
【００７１】
各圧電素子４５の内部電極５１は１層おきにＡｇＰｄからなる左右の端面電極５２，５３（２つの圧電素子列の対向する面側を端面電極５２とし、対向しない面側を端面電極５３とする。）に接続している。一方、基板４４上には、図４に示すようにＮｉ・Ａｕ蒸着、Ａｕメッキ、ＡｇＰｔペースト印刷、ＡｇＰｄペースト印刷等によって共通電極５４及び選択電極５５の各パターンを設けている。そして、各列の各圧電素子４５の対向する端面電極５２を導電性接着剤５６を介して共通電極５４に接続し、他方、各列の各圧電素子４５の対向しない端面電極５３を同じく導電性接着剤５６を介してそれぞれ選択電極５５に接続している。これにより、駆動部４８に駆動電圧（駆動エネルギー）を与えることによって、積層方向に電界が発生して、駆動部４８には積層方向の伸びの変位（ｄ３３方向の変位）が生起される。なお、共通電極５４は、図４にも示すように、フレーム部材４６に設けた穴４６ａ内に導電性接着剤５６を充填することで各圧電素子に接続されたパターンの導通を取っている。
【００７２】
一方、液室ユニット４２は、金属薄膜の積層体からなる複層構造の振動板５７と、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）からなる感光性樹脂層で形成した２層構造の液室隔壁部材５８と、金属、樹脂等からなるノズルプレート５９とを順次を積層し、熱融着して形成している。これらの各部材によって、１つの圧電素子４５（駆動部４８）と、この１つの圧電素子４５に対応するダイアフラム部６０と、各ダイアフラム部６０を介して加圧される加圧液室６１と、この加圧液室６１の両側に位置して加圧液室６１に供給するインクを導入する共通液室６２，６２と、加圧液室６１と共通液室６２，６２とを連通する流体抵抗部を兼ねたインク供給路６３，６３と、加圧液室６１に連通するノズル６４とによって１つのチャンネルを形成し、このチャンネルが複数個２列設けられている。
【００７３】
振動板５７は、２層構造のニッケルめっき膜からなり、駆動部４８に対応する前記ダイアフラム部６０と、駆動部４８と接合するためにこのダイアフラム部６０の中央部に一体的に形成した島状凸部６５と、非駆動部４９に接合する梁となる６６及びフレーム部材４６に接合する周辺厚肉部６７とを形成している。
【００７４】
液室隔壁部材５８は、振動板５７側に予めドライフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用いて露光し、現像して所定の液室パターンを形成した第１感光性樹脂層６８と、ノズルプレート５９側に予めドライフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用いて露光し、現像して所定の液室パターンを形成した第２感光性樹脂層６９とを熱圧着で接合してなる。
【００７５】
ノズルプレート５９にはインク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル６４を多数形成している。このノズル６４の内部形状（内側形状）は、略円柱形状、略円錘台形状、ホーン形状等に形成する。また、このノズル６４の径はインク滴出口側の直径で約１５〜３５μｍである。このノズルプレート５９のインク吐出面（ノズル表面側）は、図４にも示すように撥水性の表面処理を施した撥水処理面７０としている。例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチ等）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。なお、ノズルプレート５９の周縁部は撥水処理膜を形成しない非撥水処理面７１としている。
【００７６】
これらの駆動ユニット４１と液室ユニット４２とはそれぞれ別個に加工、組立を行なった後、液室ユニット４２の振動板５７と駆動ユニット４１の圧電素子４５及びフレーム部材４６とを接着剤７２で接合している。そして、基板４４をヘッド支持部材であるスペーサ部材（ヘッドホルダ）７３上に支持して保持し、このスペーサ部材７３内に配設したヘッド駆動用ＩＣ等を有するＰＣＢ基板と駆動ユニット４１の各圧電素子４５（駆動部４８）に接続した各電極５４，５５とをＦＰＣケーブル７４，７４を介して接続している。
【００７７】
また、ノズルカバー（ヘッドカバー）４３は、ノズルプレート５９の周縁部及びヘッド側面を覆う箱状に形成したものであり、ノズルプレート５９の撥水処理面７０に対応して開口部を形成し、ノズルプレート５９の周縁部に残した非撥水処理面７１に接着剤にて接着接合している。さらに、このインクジェットヘッドには、図示しないインクジェット記録用カートリッジからのインクを液室に供給するため、スペーサ部材７３、基板４４、フレーム部材４６及び振動板５７にそれぞれインク供給穴７５〜７８が設けられている。
【００７８】
このインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部４８に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動部４８に積層方向の変位が生起し、振動板５７のダイアフラム部６０を介して加圧液室６１が加圧されて圧力が上昇し、ノズル６４からインク滴が吐出される。このとき、加圧液室６１から共通液室６２へ通じるインク供給路６３，６３方向へもインクの流れが発生するが、インク供給路６３，６３の断面積を狭小にすることで流体抵抗部として機能させて共通液室６２，６２側へのインクの流れを低減し、インク吐出効率の低下を防いでいる。
【００７９】
そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室６１内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室６１内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室６２，６２に流入し、共通液室６２，６２からインク供給路６３，６３を経て加圧液室６１内に充填される。そして、ノズル６４の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰し、表面張力によってノズル６４の出口付近に戻されて（リフィル）安定状態に至れば、次のインク滴吐出動作に移行する。
【００８０】
次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図７を参照して説明する。この制御部は、この記録装置全体の制御を司るマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵということもある）８０と、必要な固定情報を格納したＲＯＭ８１と、ワーキングメモリ等として使用するＲＡＭ８２と、画像情報を処理したデータを格納する画像メモリ８３と、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８４と、入力バッファ８５と、ゲートアレー（ＧＡ）或いはパラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、ヘッド駆動回路８７及びドライバ８８等を備えている。ここで、ＰＩＯポート８４にはホスト側からの画像情報の他、用紙種別等のデータ、図示しない操作パネルからの各種指示情報、用紙の始端、終端を検知する紙有無センサからの検知信号、キャリッジ５のホームポジション（基準位置）を検知するホームポジションセンサ等の各種センサからの信号等が入力され、またこのＰＩＯポート８４を介してホスト側や操作パネル側に対して所要の情報が送出される。
【００８１】
また、ヘッド駆動回路８７は、ＰＩＯポート８６を介して与えられる各種データ及び信号に基づいて、記録ヘッド６の各ノズルに対応するエネルギー発生素子（圧電素子）の内の画像情報に応じた吐出ノズルおよぶ非吐出ノズルのエネルギー発生素子に対して後述する所定の駆動波形を印加する。さらに、ドライバ８８は、ＰＩＯポート８８を介して与えられる駆動データに応じて主走査モータ１５及び副走査モータ２８を各々駆動制御することで、キャリッジ５を主走査方向に移動走査し、プラテン２１を回転させて用紙２０を所定量搬送させる。
【００８２】
次に、この制御部における記録ヘッドの駆動制御の一例について図８を参照して説明する。なお、同図では１つのヘッドの駆動制御に係る部分のみを示している。ここで、記録ヘッド６を構成するインクジェットヘッドＨは、上述したように複数（ここでは３２個とする。）のノズル６４に対応する３２個のエネルギー発生素子である圧電素子ＰＺＴを有し、各圧電素子ＰＺＴの一方の電極は共通化して共通電極Ｃｏｍ（上記の共通電極５４である。）とし、他方の電極は各圧電素子ＰＺＴ毎に個別化して選択電極ＳＥＬ（上記の個別電極５５である。）としている。なお、実際にはノズル６４は２列設けているので、６４個のノズル６４を有することになる。
【００８３】
一方、このヘッドを駆動制御するためのヘッド駆動制御部は、前述したＣＰＵ８０、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ８２及び周辺回路を含む主制御部１０１と、インクジェットヘッドＨを駆動するためのヘッド駆動部１０２とを備えている。なお、ヘッド駆動部１０２は各色のヘッド毎に設けているので、前述したヘッド駆動回路８７には４個のヘッド駆動部１０２が設けられる。主制御部１０１は、パーソナルコンピュータ等のホスト側から与えられる画像情報を入力して、ヘッド駆動部１０２に対して、駆動波形を生成するタイミングを規定する駆動タイミング信号ＭＭと、駆動波形毎にインク滴を吐出するノズルを指定するためのシリアルデータ（ノズルデータ）ＤｉＡ、ＤｉＣとタイミング信号（シフトクロックＳＣＬＫ、ラッチ信号／ＬＡＴ）を駆動制御信号として出力する。
【００８４】
ヘッド駆動部１０２は、主制御部１０１からの駆動タイミング信号ＭＭを入力して、２種類の駆動波形、即ちノズルからインク滴を吐出させる駆動エネルギーを圧電素子ＰＺＴに与えられる駆動波形ＳＡｉとノズルからインク滴を吐出させない程度の駆動エネルギーを圧電素子ＰＺＴに与えられる駆動波形ＳＣｉを生成出力するための波形生成回路１０３Ａ及び波形生成回路１０３Ｃと、各波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｃの出力（駆動波形ＳＡｉ、ＳＣｉ）を出力する低インピーダンス出力回路１０４Ａ、１０４Ｃと、主制御部１０１からの駆動制御信号に基づいてインクジェットヘッドＨの各選択電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２に２つの駆動波形ＳＡｉ、ＳＣｉのいずれかを出力する駆動波形選択回路１０５とを備えている。
【００８５】
波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｃは、例えばＲＯＭ、Ｄ／Ａコンバータ又は他のパルス発生回路と微積分回路、クリップ回路、クランプ回路等の波形変形回路等で構成できる。この波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｃは、主制御部１０１からの駆動波形を生成出力するためのタイミングを決める駆動タイミング信号ＭＭの他、駆動波形の駆動電圧（電圧値）Ｖｐを選択するためのＶｐ制御信号ＳＶｐ（及び／又は後述する駆動波形の立ち上がり時定数ｔｒを選択するためのｔｒ制御信号Ｓｔｒ）等も入力される。
【００８６】
次に、以上のように構成したこのインクジェット記録装置の作用について図９を参照して説明する。主制御部１０１からはヘッド駆動部１０２の駆動波形選択回路１０５に対して３２ビットのシリアルデータであるインク滴を吐出させる噴射駆動ノズルを指定する噴射駆動ノズルデータＤｉＡ、３２ビットのシリアルデータであるインク滴を吐出させない駆動波形を与える非噴射駆動ノズルを指定する非噴射駆動ノズルデータＤｉＣと、タイミング信号（シフトクロックＳＣＬＫ、ラッチ信号／ＬＡＴ）を駆動制御信号として出力する。
【００８７】
これによって、各圧電素子ＰＺＴには電圧０、ＶｐＣ、ＶｐＡ（ＶｐＡ＞ＶｐＣ）のいずれかの駆動電圧Ｖｐが印加される。すなわち、インク滴を吐出させるノズルには電圧ＶｐＡの駆動波形ＳＡｉが印加され（このノズルが「吐出駆動ノズル」である。）、インク滴を吐出させないノズルの内のメニスカスを振動させるノズルには電圧ＶｐＣの駆動波形ＳＣｉが印加され（このノズルが「非吐出駆動ノズル」である。）、インク滴を吐出させないノズルの内の他のノズルには駆動波形ＳＡｉ、ＳＣｉのいずれも印加されない（０Ｖが印加される。このノズルが「非駆動ノズル」である。）。
【００８８】
なお、図９では非吐出駆動パルスの振幅を変えて非吐出駆動を行なう例を示したが、インク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させるものであればこれに限るものでなく、他の一例として非吐出駆動パルスのパルス幅を駆動パルスのパルス幅よりも狭いものとすることでも達成可能であり、好ましい制御手段である。さらに、非吐出駆動パルスは、駆動パルスよりもパルスの立下り時間を長く取ることによって、安定なメニスカス振動が可能となる。
【００８９】
（静電ヘッド）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好ましい他の実施形態としては静電気力を利用して振動板を変形させる手段を用いることができる。
【００９０】
図１０に静電ヘッド断面図を示す。静電ヘッドは、複数の振動板を有する静電アクチュエータと、振動板に対応したノズルを有するノズルプレートと、静電アクチュエータに駆動電圧を印加するドライバＩＣと、ドライバＩＣと静電アクチュエータを接続するＦＰＣケーブルと、静電ヘッドを保持するフレームと、異物の侵入を防止するフィルターと、本体からのインクと電力の供給をつなぐジョイントから構成される。
【００９１】
図１１に静電ヘッドの加圧液室の拡大断面図を示す。静電アクチュエータは、振動板を形成する振動板基板と、その下面に接合され、振動板に対応した個別電極が形成された個別電極基板を重ねて接合した積層構造となっている。振動板基板はボロンがドープされたｐ型シリコンよりなり、単結晶シリコンを異方性エッチングすることで形成している。特に、振動板の部分に高濃度ボロンをドープすることで、エッチングレートを低くし、振動板の板厚を高精度に制御している。
【００９２】
また、振動板基板には図示しない共通電極が設けられている。共通電極はＡｌ等の金属をスパッタしてシンタリング（熱拡散）することにより付設されており振動板基板との導通が確保されている。これは、半導体材料よりなる基板とオーミックコンタクトを取るためである。
【００９３】
個別電極基板は振動板基板と同種類のＰ型シリコンよりなる。シリコン基板層の表面には、酸化膜層（絶縁体層）が設けられ、等方性エッチングにより掘り込まれる。この掘り込み量を調整して、振動板基板と接合した時、ギャップを形成する。酸化膜層の掘り込み部にＴｉＮを成膜、パターニングして個別電極を形成している。図にはないが、実際にはチャンネル分の電極が配列されている。なお、個別電極材料は接合時の高温に耐えるものならばこれに限ったものではない。個別電極上には成膜した絶縁性の保護層を設ける。この実施例ではＳｉＯ２を成膜、パターニングして形成している。
【００９４】
振動板基板と個別電極基板は、直接接合や共晶接合等により接合する。直接接合では１０００℃程度の高温下にて接合が実施され、純粋な基板が形成されるのに対して、共晶接合では金等のバインダーを接合界面に介在させて接合がなされる。接合の後に、振動板と、個別電極の保護膜との間に形成されるギャップの厚みは、本実施例では０．２μｍとしてある。
【００９５】
また静電アクチュエータには、個別電極基板と振動板基板を貫通する共通液室流路が形成され、個別電極基板の裏面よりインクが供給される。ノズルプレートは、振動板に対応した複数のノズル孔と、流体抵抗を構成する凹部とを有する。本実施例ではＮｉ電鋳によりノズルプレートを作成している。静電アクチュエータとノズルプレート、静電アクチュエータとフレームの接合は接着剤を用いて行っている。この際、振動板ギャップ封止剤によって振動板ギャップを気密封止する。封止剤はエポキシ樹脂等の接着剤を用いた。ノズルプレートとフレーム間もノズル板封止剤によってシールすることで、電気回路部（個別電極、ＦＰＣ等）にインクが回り込むのを防止する。静電アクチュエータとＦＰＣの電気接続は異方性導電膜を使用している。
【００９６】
個別電極にパルス電圧を印加すると、複数のアクチュエーターの共通電極となる振動板部材との間に電位差が生じ、個別電極と振動板の間に静電力が生じる。この結果、振動板は印加した電圧の大きさに応じて変位する。この時、振動板を電極に接触させる方法を当接、接触させない方法を非当接と記す。その後、印加したパルス電圧を立ち下げることで、振動板の変位が復元し、その復元力により加圧液室内の圧力を高くする。
【００９７】
ところで、電圧が印加され振動板が引き付けられる時には、加圧液室内には負圧が生じている。圧力は加圧液室の固有振動数で振動するので、パルス立ち下げ時の圧力は、パルス立ち上げ時の残留圧力振動と、復元圧力の重ね合せになる。したがって、印加するパルス電圧のパルス幅によってインク吐出特性に差が生じる。
【００９８】
図１２にパルス幅依存性を示す。パルス幅による圧力の重ね合せのタイミングによって、吐出特性（吐出滴速度：Ｖｊ、吐出滴質量：Ｍｊ）が変動することがわかる。この例の場合、パルス幅を４μｓより狭く設定した場合と、Ｖｊ・Ｍｊが第１のピークになるパルス幅と次のピークになるパルス幅の間のパルス幅に設定した場合は、インク滴の吐出は起こらない。つまり、パルス印加により振動板が変位しはじめて、ギャップ長の１／３の位置に達するまでの時間内にパルスを立ち下げるような、短い時間のパルスや、圧力振動が相殺されるようなタイミングに当たるパルス幅では、インク滴が吐出するほどの復元力にならないため、インク滴は吐出せずにノズル内のメニスカスが振動するのみとなる。
【００９９】
また、パルス立ち下げ時間を長くとり、振動板変位の復元をゆっくり行うことでも、インク滴を吐出させずにノズル内のメニスカスのみを振動させることが可能である。これらの特性を積極的に利用することで、インクの増粘によるノズル目詰まりを予防できる。
【０１００】
ここで、インク滴を吐出させない程度にメニスカスを振動させる非吐出駆動ノズルはインクの特性や使用環境、画像情報に応じて任意に設定することができる。例えば、５秒程度の印字空白が生じたときにはメニスカス近傍の顔料濃度の低下が少なく、１０秒程度の印字空白のときに許容できない程度に顔料濃度が低下するのであれば、画像情報に基づき５秒程度の印字空白ノズルに対しては非吐出駆動を行なわず、１０秒程度以上の印字空白ノズルに対して非吐出駆動を行なうようにすれば、圧電素子の不必要な駆動を減らすことができるので、記録ヘッドの劣化を防止できる。非吐出駆動の動作を決定するパラメータとしては、前述の画像情報のほかに、環境条件も使用できる。
【０１０１】
この非吐出駆動ノズルの設定は、相対湿度及び／又は非吐出時間をパラメータとしたときの印字ドットの色調等で決定することが好ましい。具体的には、連続印字ドットの色調と、相対湿度及び／又は非吐出時間を変更して印字した場合の印字ドットの色調との色差をあらかじめ求めておき、仮に許容度を色差が５程度と設定するのであれば、色差５を超えるパラメータに関する情報をＲＯＭに保管しておき、湿度センサー等の情報と画像情報に基づくノズルの非吐出時間から非吐出駆動のＯＮ／ＯＦＦを割り当てれば良い。なお、ここでいう色差はＣＩＥ１９７６Ｌａｂ＊表色系に基づくものであり、特に光源は同表色系に規定されているものであればいずれのものでも良い。この方法によれば、非吐出が続いていたノズルから吐出されるインク滴の一滴目の色調が連続印字ドットに対して色差ΔＥを５以内に抑えることことができ、画像のシャープネスが向上する。なお、許容度の設定は色差に限るものではなく、目視で判定しても良いし、画像濃度を用いても良い。
【０１０２】
非吐出駆動を設定したノズルに対する非吐出駆動のタイミングは、少なくとも吐出の直前に行なうことが最も効率的であるが、必要に応じて印字空白期間の途中の非吐出駆動を加えても良い。吐出直前の非吐出駆動のパルス数は１０〜５０００パルスの間で湿度条件、画像データに応じて設定することが好ましい。非吐出駆動のパルス数が１０パルス未満であると低下した顔料濃度の回復が不充分であり、５０００パルス以上の非吐出駆動は長期的に見て記録ヘッド寿命の低下につながるため好ましくない。
【０１０３】
なお、本発明の記録方法では、一定の印字時間間隔あるいは一定の非吐出期間が経過した時にノズルの目詰まりや吐出方向安定性を確保するために、非印字領域にておこなう空吐出動作の間隔を６０秒以上に設定することが好ましい。６０秒以上であれば、印字物の単票１枚の印字途中に空吐出動作を導入する必要がない場合が多く、高速な印字が可能となる。
【実施例】
【０１０４】
以下に本発明の実施例及び比較例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０５】
評価１：間欠吐出安定性評価１（圧電ヘッド、ノズル径３０μｍ）
実施例１〜４及び比較例１〜３で作製したインクを用い、間欠吐出安定性評価を行った。インクジェト記録装置として、図２〜図８で示した記録装置、記録ヘッドを用意した。図５に示した構成の記録ヘッドにおいてノズル径を約３０μｍ、駆動周波数を１２ｋＨｚとした。モデルインク（粘度３ｍＰａ・ｓ、表面張力３０ｍＮ／ｍ）を用いた時のヘッド部への投入エネルギーと吐出液滴重量の比は１×１０−７〔Ｊ／ｐｇ〕であった。非吐出駆動は正常な吐出駆動条件に対して、駆動電圧を約１／２にしたモード（パルス振幅１／２と表記する）とパルス幅を１／３にしたモード（パルス幅１／３と表記する）の２種の条件で評価した。
【０１０６】
間欠吐出試験は高温低湿環境下（３０℃２０％）、一定時間吐出を行わない状態でキャリッジをスキャン（空スキャン）させた後に、ＩＪ用光沢フィルム上に全ノズル各２０滴印字し、その後回復動作（空吐出５０滴）を行う評価を５回繰り返した。空スキャン時間は、５秒、１０秒、３０秒、６０秒、９０秒の５段階で行い、連続印字の場合と比較した。なお、非吐出駆動は２０滴印字の直前に行なった。評価は２０滴印字の特に第１滴目のドット色調・濃度、ドット噴射方向について拡大観察し、目視で判断した。判断基準は以下に示す通りとした。第１滴目のドット濃度については、
◎ ：連続印字と比べて濃度、色調の差異が感じられない。（マンセルＡＡ級）ドットの輪郭がはっきりしている。
○：連続印字と比べてやや濃度，色調が変化している。（マンセルＡ級）ドットの輪郭ははっきりしている。
△ ：淡色化がおこってドットの輪郭が不明瞭
△△：ドットの濃度が上がって画素径が小さくなっている
× ：透明化がおこってドットが確認できない
××：ドットの吐出が見られない
ドットの噴射方向については
○：噴射方向乱れが無く、ノズルがほぼ１列に並んでいる
△：若干噴射方向が乱れているが、第２発目の列に及んでいない
×：第１発目のドットが第２発目のドットのラインを超えている
平均粒子径はＬｅｅｄｓ ＆ Ｎｏｒｔｈｒｕｐ社製 ＭＩＣＲＯＴＲＡＣＵＰＡ１５０を用いて測定した。
【０１０７】
ζ電位はＭａｔｅｃ Ａｐｐｌｌｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社製 ＥＳＡ−９８００を用いて測定した。濃縮時のζ電位は、３０℃２０％の環境で顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍になるよう乾燥濃縮したインクのζ電位を測定した。上記評価結果を表１に示す。
【０１０８】
評価２：間欠吐出安定性評価２（静電ヘッド、ノズル径２０μｍ）
ノズル径がさらに微小化した場合の本発明の記録方法、記録装置の効果を示す。評価１の装置構成に対して図１０、図１１で示した記録ヘッドを搭載できるように変更し、インクジェット記録装置を用意した。図１０に示した構成の記録ヘッドにおいてノズル径を約２０μｍ、加圧液室約１０００μｍ、振動板厚さ約２μｍ、駆動周波数を１２ｋＨｚとした。ヘッドの駆動条件としては、メニスカスの振動に使うパルス（非吐出駆動）のパルス幅２μｓ、インク滴吐出に使う駆動パルスのパルス幅 ６μｓとした。また、駆動電圧は両パルスとも３０Ｖとし、非吐出駆動の有無と非吐出駆動のパルス数の効果を確認した。間欠吐出安定性試験は評価１と同様に行なった。評価１に示す試験法、基準に従い評価した。上記評価結果を表２に示す。
【０１０９】
非吐出駆動ノズルの設定例：非吐出駆動ノズルは、印字ドットの色調で決定することが好ましいことを説明したが、実施例２のインクと評価２で使用したインクジェット記録装置との組み合わせで、その具体例を図１３の結果をもとに説明する。図９は、３０℃２０％ＲＨの環境条件と２０℃５０％ＲＨの環境条件にて、非吐出間隔を変えて２０滴の印字を行ない、一滴目の印字ドットと連続印字の印字ドットとの色差を求めて図示したものである。図１３の色差ΔＥ＊ａｂが５を超える非吐出間隔を求めて，それぞれの環境条件で非吐出駆動を行なう必要がある非吐出間隔が決定できる。具体例においては，３０℃２０％ＲＨの環境条件と２０℃５０％ＲＨの環境条件において、それぞれ約１０秒、約５０秒であることがわかった。図１４には実施例２のインクと評価２で使用したインクジェット記録装置との組み合わせで、３０℃２０％ＲＨの環境条件にて非吐出間隔６０秒の場合の非吐出駆動パルス数の最適値を決定する方法を示したもので、ΔＥ＊ａｂを５以内に制御するためには非吐出駆動パルス数が約３００パルス程度であれば良いことがわかる。以下に、インクの実施例及び比較例を示す。
【０１１０】
＜実施例１＞
顔料分散液１
Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３ ２０重量％
スチレン−アクリレート−メタクリル酸共重合体ジエタノールアミン塩 ４．５重量％
エチレングリコール １０重量％
イオン交換水 残量
上記成分を混合した後、サンドミルにて分散処理を行ってシアン顔料分散液を得た。
【０１１１】
下記処方のインク組成物を作成し室温にて十分に攪拌した後、平均孔径０．８μｍのメンブレンフィルターにてろ過を行い、実施例１インク組成物を得た。平均粒子径は９０ｎｍであった。
インク組成物１
顔料分散液１ １５重量％
グリセリン １０重量％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル ５重量％
サーフィノール４６５（アセチレングリコールのＥＯ付加物）１．０重量％
イオン交換水 残量
【０１１２】
＜比較例１＞下記処方を用いる以外は実施例１と同様にし比較例１インク組成物を得た。平均粒子径は１２０ｎｍであった。
顔料分散液２
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２ ２０重量％
スチレン−アクリレート−メタクリル酸共重合体 ４．５重量％
エチレングリコール １０重量％
イオン交換水 残量
インク組成物２
顔料分散液２ ２０重量％
エチレングリコール １０重量％
サーフィノール４６５（アセチレングリコールのＥＯ付加物）１．０重量％
イオン交換水 残量
【０１１３】
＜比較例２＞下記処方を用いる以外は実施例１と同様にし比較例２インク組成物を得た。平均粒子径は１１９ｎｍであった。
顔料分散液３
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４ ２０重量％
ラウリル硫酸ナトリウム ３．５重量％
エチレングリコール ５重量％
イオン交換水 残量
インク組成物３
顔料分散液３ ２０重量％
トリエチレングリコール １５重量％
安息香酸ナトリウム ０．５重量％
イオン交換水 残量
【０１１４】
＜比較例３＞下記処方を用いる以外は実施例１と同様にし比較例３インク組成物を得た。平均粒子径は１３４ｎｍであった。
インク組成物４
オゾン酸化処理カーボンブラック分散液（顔料濃度２０％） ２５重量％
１，５ペンタンジオール １０重量％
ジアルキルスルホ琥珀酸ナトリウム ０．５重量％
イオン交換水 残量
【０１１５】
＜実施例２＞下記処方を用いる以外は実施例１と同様にし実施例２インク組成物を得た。平均粒子径は１２８ｎｍであった。
インク組成物５
カルボキシル基結合型カーボンブラック分散液（顔料濃度１５％）３３．３重量％
グリセリン ５重量％
トリエチレングリコール １０重量％
Ｎ−メチル−２−ピロリドン １．０重量％
具体例（Ｉ）−２の化合物 ０．５重量％
イオン交換水 残量
【０１１６】
＜実施例３＞下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にして実施例３インク組成物を調整した。平均粒子径は１１７ｎｍであった。
顔料分散液４
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド １２２ ２５重量％
ノニルプロペニルフェノールエチレンオキサイド２０モル付加体硫酸エステルアンモニウム塩 ５重量％
純水 残量
インク組成物６
顔料分散液４ １４重量％
エチレングリコール ５重量％
ジエチレングリコール １０重量％
界面活性剤（具体例１−２）のＬｉ塩 １．０重量％
イオン交換水 残量
【０１１７】
＜実施例４＞下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にして実施例４インク組成物を調整した。平均粒子径は９８ｎｍであった。
顔料分散液５
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー ７４ ２０重量％
ノニルプロペニルフェノールエチレンオキサイド２０モル付加体硫酸エステルアンモニウム塩 ３重量％
オクチルプロペニルフェノールエチレンオキサイド５０モル付加体 ２重量％
純水 残量
上記成分を混合した後、サンドミルにて分散処理を行ってシアン顔料分散液を得た。
インク組成物７
顔料分散液５ １０重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル １０重量％
界面活性剤（具体例１−１）のアンモニウム塩 ０．５重量％
イオン交換水 残量
【０１１８】
【表１】
【０１１９】
【表２】
【符号の説明】
【０１２０】
５ キャリッジ
６ 記録ヘッド
１５ 主走査モータ
２１ プラテン
２８ 副走査モータ
４５，ＰＺＴ 圧電素子
５４，Ｃｏｍ 共通電極
５５，ＳＥＬ 選択電極
６１ 加圧液室（インク液室）
６４ ノズル
８７ ヘッド駆動回路
１０１ 主制御部
１０２ ヘッド駆動部
１０３Ａ，１０３Ｃ 波形生成回路
１０４Ａ，１０４Ｃ 低インピーダンス出力回路
１０５ 駆動波形選択回路
１０６ 駆動波形生成部
１０７ Ｖｐ制御回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２１】
【特許文献１】特開平１０−１９５３６０号公報
【特許文献２】特開平１０−３３０６６５号公報
【特許文献３】特開平１１−８０６３９号公報
【特許文献４】特開平１０−９５９４１号公報
【特許文献５】特表平８−５０１３３０号公報
【特許文献６】特開平１０−２７９８６９号公報
【特許文献７】特開平１１−９１０８６号公報
【特許文献８】特開２０００−２６７７９号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット記録装置、記録方法及びインクジェット記録用インクに関する。詳細には吐出安定性、特に印字休止後あるいは印字中の休止ノズルでの印字再開後の噴射方向乱れやインク滴淡色化等の吐出不良、印字不良の防止に効果的で良好な記録画像が高速に得られるインクジェット記録装置、記録方法及びインクジェット記録用インクに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体状のインクをノズルから吐出させて画像の記録を行なうインクジェット記録法は、普通紙への印字が可能なこと、カラー化への対応が容易なこと、駆動時の騒音、消費電力が低いこと等から、コンピュータで作成した文書や画像の出力用プリンターとして近年急速に普及しつつある。最近ではインクジェット記録技術の進歩により、写真並の高品質の画像が得られるようになってきているが、それに加え耐水性や耐光性等、画像の耐久性や高速印字時の吐出安定性等求められる性能が多岐にわたるようになってきた。
【０００３】
現在インクジェット記録方法では、インクの着色剤として各種の水溶性染料が使用されている例が多い。しかしながら水溶性染料を用いた場合には、これらの水溶性染料の耐光性が劣るために、記録画像の耐光性が問題となる場合が多い。また、染料が水溶性であるために、記録画像の耐水性が問題となる場合もある。
【０００４】
これら記録画像の堅牢性を改善するために、水溶性染料に比較して耐光性及び耐水性に優れた顔料を着色剤として使用した水性インクが提案されている。顔料インクを用いて印字した場合、画像の耐久性は優れているが、染料に比べ好ましい色相彩度を持ったものが少なく、フルカラー印字を行なう際に色再現域の狭い画像しか得られなかったり、透明性が低いためＯＨＰシートに印字して投影された画像が不鮮明であるといった問題を抱えている。このような理由から、これまで実用化された顔料インク、及び顔料インクを搭載したインクジェットプリンターは主として専用紙に印字して、耐光性や耐水性を特に必要とする用途に使われているが、普通紙上に高品位画像を高速に印字するのに適したものではなかった。
【０００５】
一般にインクジェット記録に用いられるインクにはインクジェット記録ヘッドの微細なノズルから安定な液滴となって吐出されることが要求され、そのためにインクジェット記録ヘッドのノズル近傍での乾燥にともないインクの増粘や固化が発生しないことが要求される。その点で染料インクに比較して、顔料インクは乾燥による増粘や固化が発生しやすいために、またその固化したもののインクへの再分散性が染料の再溶解性に比較して悪いために、印字を長期に休止した場合にノズル等の目詰まりが起こり易いものであった。また、印字を一次休止した場合、あるいは空白のある文書や画像の印字中に空白に対応するノズルに印字の休止期間ができた場合にも乾燥に伴うインクの増粘が生じ、インク滴の噴射方向が乱れることによる印字不良（間欠吐出不良）等の問題が多発していた。また、顔料インクにおいては、印字中に吐出が休止していたノズルから、休止直後に吐出されるインク滴が淡色化あるいは透明化する等の問題を生じることもあった。
【０００６】
顔料インクの吐出安定性向上に関しては、顔料自体の分散安定性を改良することが必要で、そのために分散剤種として界面活性剤や高分子分散剤について種々の検討がなされてきた。また分散剤なしに顔料が水に分散できるよう、顔料の表面に親水基を導入した自己分散タイプの顔料に関する提案もなされている。（例えば特許文献１（特開平１０−１９５３６０号公報）、特許文献２（特開平１０−３３０６６５号公報）等）しかしこれらの提案するインクは長期休止後の目詰まりの防止には格段の効果があるものの、間欠吐出安定性には十分なものでなく、特に画質向上を目的にノズルを小径化したインクジェットヘッドに適用した場合にはインク滴の吐出方向の乱れや、吐出速度の低下が見られた。また、これらの提案するインクは休止直後の吐出インク滴の透明化、淡色化に関しても何の解決策も与えていないのが現状である。
【０００７】
また、インク組成と記録方法を組み合わせて間欠吐出安定性を確保する試みとして、特許文献３（特開平１１−８０６３９号公報）には、物理処理又は化学処理により親水性基をグラフトしたカーボンブラックを用い、エチレンオキシド、プロピレンオキシドを付加したアセチレングリコールあるいはポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルを含有するインクを使用したもので、発明の構成の一部にインク滴を吐出しない程度にピエゾ素子を微動させることによって、インクを攪拌し増粘を抑制することが記載されている。しかし、該公報の実施例には間欠吐出安定性に相当する印刷試験結果が記載されていないことと、実施例の表面処理カーボンブラックの内容が不明瞭であることから、間欠吐出安定性に効果があるかは不明である。また、顔料インクの透明化、淡色化の問題に関しては記載されていない。
【０００８】
別の出願では、特許文献４（特開平１０−９５９４１号公報）に分散剤なしに分散可能な顔料と特定のグリコールエーテルを含有するインクと反応液とを組合せて、再生紙に対するにじみを防止する発明のなかで、インク滴を吐出しない程度にピエゾ素子を微動させること（非吐出駆動）によって、インクを攪拌し増粘を抑制することが記載されている。特許文献４（特開平１０−９５９４１号公報）においても実施例からはピエゾ素子を微動させることの効果は確認できるものではないが、顔料インクは大気暴露下の非吐出ノズル中においては非ニュートン流動を示す程度にまで乾燥増粘するものであり、これを防止するには常にヘッドに駆動電圧をかけることも必要であり、ヘッドの耐久性が悪くなる可能性がある。また、顔料インクの透明化、淡色化に関しては全く触れられておらず、解決策も示されていない。
【０００９】
顔料インクの透明化、淡色化に関しては、特許文献５（特表平８−５０１３３０号公報）によれば、ノズル近傍で揮発性の溶媒が蒸発するに伴い、着色剤と低揮発性成分の濃縮物がビルドアップされ、その結果着色剤がより親和性の高い環境、即ちノズルの内部に移動することにより生じるとしているが、この公報ではこれにより目詰まりが防止できるとしているだけで、透明化、淡色化したインク滴に関しては言及していない。また特許文献６（特開平１０−２７９８６９号公報）においても、ノズル孔内部のメニスカス付近で相分離するインクを使用することで信頼性向上が達成されるとしており、更に特許文献７（特開平１１−９１０８６号公報）では、このようなインクを使用した場合に透明化、淡色化したインク滴量分だけ空吐出を行うことで印字不良が防止できるとしている。しかし透明化、淡色化したインクの空吐出を行うためには、記録ヘッドを搭載したキャリッジを被記録体の存在しない場所まで移動して行う必要があり、印字の高速化を考えると得策とは言えない。特に、小径化ノズルの場合には透明化がきわめて短時間に発生するので、その都度、空吐出を行うことは現実的ではない。また印字中に個々に休止しているノズル１つ１つに対応して空吐出を行うことは難しいのが現状である。
【００１０】
また、特許文献８（特開２０００−２６７７９号公報）には顔料インクの貯蔵剛性率とゼータ電位（ζ電位）を特定の範囲に制御した顔料インクが開示されている。この公報では顔料インクの保存安定性が改善することが示されているが、吐出安定性、特に非吐出ノズルにおける噴射方向の乱れや淡色化に関しては示唆がないが、追試した範囲では非吐出ノズルにおける噴射方向の乱れの問題に対しては尚も課題を有していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、多様な使用環境下でも長期休止あるいは一次休止後の吐出安定性や間欠吐出安定性を確保し、間欠吐出時のインク滴の透明化を解消することで、安定して高品位な画像記録を行なうことができるインクジェット記録装置、記録方法、インク及びインクジェット記録用カートリッジを提供すること、また、ノズルの微細化によって高画質化を図った場合にも安定して前記の効果を発揮することのできるインクジェット記録装置、記録方法、インク及びインクジェット記録用カートリッジを提供すること、さらに、高速印字性と前述の効果との両立が可能なインクジェット記録装置、記録方法、インク及びインクジェット記録用カートリッジを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに到った。即ち、本発明によれば、以下に示すインクジェット記録装置、インクジェット記録用インク、インクジェット記録用カートリッジ、インクジェット記録用カラーインクセット、インクジェット記録方法が提供される。
【００１３】
（１）少なくとも、（Ａ）インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧力発生手段を備えたヘッド部と、（Ｂ）顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを収容したインク収容部と、（Ｃ）インク滴を吐出しない程度にインクメニスカスを振動させるために所定のタイミングで該圧力発生手段を動作させる駆動手段とを備えたインクジェット記録装置。
（２）前記揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下する特性を兼ね備えたインクを収容するものであることを特徴とする前記（１）に記載のインクジェット記録装置。
（３）前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であるインクを収容するものである前記（１）又は（２）に記載のインクジェット記録装置。
（４）前記ノズルのノズル径が２５μｍ以下であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（５）前記ヘッド部への投入エネルギーと吐出液滴重量の比が５×１０−８〔Ｊ／ｐｇ〕以下であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（６）前記圧力発生手段が振動板と、振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、該振動板と個別電極との間に生じる静電気力を利用して、前記振動板を変形させることで圧力を発生するものであることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（７）環境相対湿度検出手段を備え、環境相対湿度とインクの顔料濃度低下特性をパラメータとして前記所定のタイミングが導き出されることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載のインクジェト記録装置。
（８）非吐出駆動のタイミングが少なくとも吐出の直前であり、非吐出駆動パルス数が１０〜５０００パルスであることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（９）非吐出ノズルの非吐出時間及び／又は環境条件に基づいて非吐出駆動パルス数を制御することを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（１０）非印字領域における空吐出機構を備えたことを特徴とする前記（１）〜（９）のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
（１１）非印字領域で行なう空吐出の間隔が６０秒以上であることを特徴とする前記（１０）に記載のインクジェット記録装置。
（１２）少なくとも顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とするインクジェット記録用インク。
（１３）前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であって、分散剤なしに水に分散が可能になったものであることを特徴とする、前記（１２）に記載のインクジェット記録用インク。
（１４）イオン性基が第４級アンモニウム、第４級アルキルアミンの塩、ピリジニウム、ホスホニウム等のカチオン性基であることを特徴とする前記（１３）に記載のインクジェット記録用インク。
（１５）イオン性基が−ＣＯＯＭ、−ＳＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ２（但しＭは水素原子、アルカリ金属、第４級アンモニウム、第４級ホスホニウム、アルカノールアミンを表わす）で示されるアニオン性基であることを特徴とする前記（１３）に記載のインクジェット記録用インク。
（１６）インクを収容したインク収容部からなるインクジェット記録用カートリッジにおいて、該インクが前記（１２）〜（１５）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ジェット記録用カートリッジ。
（１７）インクを収容したインク収容部と、インク液滴を吐出させるための記録ヘッド部からなるインクジェット記録用カートリッジにおいて、前記インクが請求項１２〜１５のいずれかに記載のインクであり、ヘッドのノズル径が２５μｍ以下であることを特徴とするインクジェット記録用カートリッジ。
（１８）インクジェット記録に用いる少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックからなるカラーインクセットにおいて、各色インクが少なくともイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料、揮発性溶剤としての水、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とするインクジェット記録用カラーインクセット。
（１９）ブラックインクの顔料に結合したイオン性基と、イエローインク、マゼンタインク、シアンインクの顔料に結合したイオン性基の極性が互いに異なることを特徴とする前記（１８）に記載のインクジェット記録用カラーインクセット。
（２０）ノズル孔からインク液滴を吐出して記録を行なうインクジェット記録方法において、インクが少なくとも顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを用いて、該非吐出ノズルに対して少なくとも吐出の前にインク液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる非吐出駆動を加えることで吐出インク滴の顔料濃度の低下を抑制させることを特徴とするインクジェット記録方法。
（２１）前記のインクが、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とする前記（１８）に記載のインクジェット記録方法。
（２２）前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合したものであって、分散剤なしに水に分散が可能になったものであることを特徴とする、前記（１９）に記載のインクジェット記録方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１のインクジェット記録装置によれば、少なくとも、（Ａ）インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧力発生手段を備えたヘッド部と、（Ｂ）顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを収容したインク収容部と、（Ｃ）インク滴を吐出しない程度にインクメニスカスを振動させるために所定のタイミングで該圧力発生手段を動作させる駆動手段とを備えたインクジェット記録装置とすることで、印字中の非吐出ノズルにおいてはメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下するために、蒸発に伴う増粘現象を回避できるので、目詰まりすることがない。非吐出の続いたノズルからも安定した印字が可能となり、空吐出等の非印字領域での維持動作なしに高品位な記録が可能となった。
【００１５】
本発明の請求項２のインクジェット記録装置によれば、請求項１の構成の記録装置であって、前記揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下する特性を兼ね備えたインクを収容するものであることで、蒸発に伴う顔料粒子の移動がより顕著となり、特に間欠吐出安定性の高い記録装置の提供が可能となった。
【００１６】
本発明の請求項３のインクジェット記録装置によれば、請求項１〜２の構成の記録装置であって、前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であるインクを収容するものとすることで、揮発性溶剤が蒸発しやすい環境条件で使用しても、顔料粒子が凝集することがないので、インクメニスカス近傍の顔料粒子の移動や透明化の現象が発現しやすく、ひいては間欠吐出安定性の高い記録装置の提供が可能となった。
【００１７】
本発明の請求項４のインクジェット記録装置によれば、請求項１〜３の構成の記録装置であってノズル径を２５μｍ以下とすることで、高品位記録と吐出安定性を両立した記録装置が可能となった。
【００１８】
本発明の請求項５のインクジェット記録装置によれば、請求項１〜４の構成の記録装置であってヘッド部の投入エネルギーと吐出液滴重量比を特定の範囲にすることで、省エネルギー性と相反するものであった信頼性の両立化が可能となった。
【００１９】
本発明の請求項６インクジェット記録装置によれば、前記圧力発生手段が振動板と、振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、該振動板と個別電極との間に生じる静電気力を利用して、前記振動板を変形させることで圧力を発生するものとすることで、請求項５の具体的提案が可能となった。
【００２０】
本発明の請求項７のインクジェット記録装置によれば、請求項１〜６の記録装置において環境相対湿度検出手段を備え、環境相対湿度とインクの顔料濃度低下特性をパラメータとして前記所定のタイミングが導き出されることを特徴とすることで、圧力発生手段の不必要な駆動がなくなり、記録ヘッドの寿命低下を防止できる。また、どのような環境条件、画像条件であっても、一滴目のドットと他のドットの色差を一定限度に抑える事が可能になり、画像のシャープネスを向上させることができる。
【００２１】
本発明の請求項８及び９のインクジェット記録装置によれば、非吐出駆動のタイミングが少なくとも吐出の直前であり、非吐出駆動パルス数が１０〜５０００パルスであることを特徴とすること、さらには、非吐出ノズルの非吐出時間及び／又は環境条件に基づいて非吐出駆動パルス数を制御することで、画像品質を維持しながら、記録ヘッドの寿命低下も防止できる効率的なヘッド駆動が可能となった。
【００２２】
本発明の請求項１０及び１１のインクジェット記録装置によれば、空吐出機構を設け、その動作間隔を６０秒以上とすることで、高画質と高速印字性ともに確保した記録装置を提供することができる。
【００２３】
本発明の請求項１２のインクジェット記録用インク、また、請求項１８のカラーインクセットによれば、少なくとも顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とすることで、印字中の非吐出ノズルにおいてはメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下するために、蒸発に伴う増粘現象を回避できるので、目詰まりすることがなく、蒸発に伴う顔料粒子の移動がより顕著であるので、特に間欠吐出安定性の高いインクジェット記録用インク及びカラーインクセットの提供が可能となった。
【００２４】
本発明の請求項１３〜１５のインクジェット記録用インクによれば、請求項１２において、イオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であって分散剤なしに水に分散が可能とすること、また、イオン性基を特定することで信頼性の高いインク処方の提供が可能になった。
【００２５】
請求項１６のインクジェット記録用カートリッジによれば、信頼性の高いインクジェット記録用カートリッジを提供することができる。
【００２６】
請求項１７のインクジェット記録用カートリッジによれば、信頼性の高いインクを収容し、微細ノズルのヘッド部と一体化することで、高品位画像と信頼性の両立化が可能なインクジェット記録用カートリッジを提供できる。
【００２７】
請求項１９のカラーインクセットによれば、ブラックインクの顔料に結合したイオン性基と、イエローインク、マゼンタインク、シアンインクの顔料に結合したイオン性基の極性が互いに異なるようにすることで、カラーブリードの軽減した高品位画質と吐出安定性等の信頼性を両立したインクジェット記録用カラーインクセットを提供できる。
【００２８】
請求項２０及び２１のインクジェット記録方法によれば、蒸発に伴う増粘現象を回避できるので、目詰まりすることがなく、非吐出の続いたノズルからも安定した印字が可能となり、空吐出等の非印字領域での維持動作なしに高品位な記録が可能なインクジェット記録方法を提供できる。
【００２９】
請求項２２のインクジェット記録方法によれば、前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合したものであって、分散剤なしに水に分散が可能になったものとすることで特に間欠吐出安定性に優れたインクジェット記録方法の提供が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の非吐出駆動を行った場合を示す概略図
【図２】本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概略図
【図３】図２の要部概略斜視図
【図４】図２の記録ヘッドを構成するインクジェットヘッドの分解斜視図
【図５】同ヘッドのチャンネル方向と直交する方向の要部拡大断面図
【図６】同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図
【図７】制御部の概略ブロック図
【図８】同制御部のヘッド駆動装置に係る部分のブロック図
【図９】図８の波形生成回路の一例を示すブロック図
【図１０】静電ヘッドの断面図
【図１１】同ヘッドの要部拡大断面図
【図１２】同ヘッドのインク滴吐出特性のパルス幅依存性グラフ
【図１３】非吐出駆動を作動する非吐出間隔の設定例
【図１４】非吐出駆動パルス数の設定例
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明について詳細に説明する。インク収容部に収容されるインクは少なくとも顔料、揮発性溶剤及び低揮発性溶剤から構成され、印字中の非吐出ノズルにおいて揮発性溶剤の蒸発にともなってメニスカス近傍のインクの顔料濃度がノズル内部のインクの顔料濃度よりも低下する特性が付与されている。また、顔料濃度低下がよりいっそう進行した場合には相分離透明層を生じるものである。これらの顔料濃度の低下、あるいは相分離は蒸発過程で顔料粒子がより親和性の高い環境、すなわちノズル内部の揮発性溶剤が多い領域に移動することで生じる現象であるが、インク中に存在する粒子のζ電位絶対値を２０ｍＶ付近以上にすることでより顕著に発現させることができる。ζ電位絶対値が２０ｍＶ付近を下回ると蒸発過程での粒子同士の電気的反発力が弱く、その場で凝集して系が安定化する傾向が強いため顔料粒子の移動は起こりにくい。ζ電位の絶対値が高いと電気的反発力によって粒子同士の凝集は阻害され、高いζ電位絶対値を維持できる揮発性溶剤が多い領域へと移動して安定化するものと考えられる。なお、本発明におけるζ電位は、対電極間の高周波交流電場下における粒子の振動によって発生する圧力を検出して算出する所謂ＥＳＡ法により求めることができる。
【００３２】
このような顔料濃度が低下した領域あるいは相分離した透明層は顔料粒子の含有量が著しく低いために揮発性溶剤の蒸発が進んでも比較的粘度が低い。また、蒸発過程でのノズル内部のインクはメニスカス近傍からの顔料粒子の移動によって顔料濃度が上昇するが、ニュートン流動を維持している。従って、このような特性のインクを用いることで、長期休止あるいは一次休止後の吐出安定性や間欠吐出安定性を確保できる。しかしながら、このような特性のインクの場合は、非吐出ノズルのメニスカス近傍では顔料濃度が低下しているために、そのままインク滴を吐出した場合には、淡色あるいは透明ドットが印字されるという不具合を併せ持っている。
【００３３】
本発明では、このような特性のインクを用いて、非吐出ノズルに対して所定のタイミングでインク液滴が吐出しない程度に圧力発生手段を駆動してメニスカスを振動させる非吐出駆動を行なうが、印字を一次休止した場合や印字中に休止ノズルがある場合でもメニスカスに振動を加えるだけでメニスカス近傍とノズル内部のインクが容易に混合されるので、淡色ドットあるいは透明ドットの問題が解消される。また、吐出時のインクの粘度上昇はごくわずかなものにとどまるので、インク滴を安定に吐出することができる。また、メニスカス近傍とノズル内部のインク粘度が低くニュートン流動を示すために、従来のインク増粘を抑制するために行う非吐出駆動に比べて駆動期間及びその回数も少なくてすみ、ヘッドの耐久性への悪影響が少ない。
【００３４】
図１は本発明の非吐出駆動を行った場合の一連の様子を示す。図１（ａ）は印字中の休止ノズルに発生した相分離の状態を示す。このまま、次の印字をおこなうと透明あるいは淡色の液滴が吐出することになる。図１（ｂ）と（ｃ）はインク液滴が吐出しない駆動パルスで圧電素子を駆動させた場合のメニスカスの振動する様子を示す。（図中相分離の状態は省略）このようにノズル開口から液滴が吐出しない駆動パルスでメニスカスを振動させると相分離透明層がなくなり、図１（ｄ）に示す均一な状態になる。
【００３５】
揮発性溶剤は２５℃における蒸気圧が１ｍｍＨｇ以上のもので、水やメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプロパノール等の低級アルコールやケトン類が例示できるが、水を主成分とするものが好ましい。低揮発性溶剤はインクの乾燥による目詰まりを防止する湿潤剤としての機能、揮発性溶剤が蒸発する過程での顔料粒子の移動促進機能、浸透剤を用いる場合の浸透剤溶解助剤としての機能を有し、揮発性溶剤の主成分としての水と親和性を有する以下の例示化合物から単独で、あるいは複数選択して混合系として使用されるが、その選択にあたっては顔料の親水基あるいは親水化処理剤との相互作用により決まるζ電位を考慮し、ζ電位が２０ｍＶ以上に高められる組み合わせを選択する必要がある。低揮発性溶剤としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類；２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミイダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物；ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等を挙げることができる。
【００３６】
インク組成物中でのこれら低揮発性溶剤の添加量は５〜５０重量％であり、好ましくは８〜３０重量％である。５重量％未満では、インク中の水分蒸発抑制効果が不十分であり、またインク中の浸透剤の含有量によっては、溶解助剤としての効果も不十分となり、インクの保存安定性、噴射安定性を損ねる等不具合を生じる。５０重量％より多く添加すると粘度の上昇によるインクジェットでの噴射安定性が劣る。
【００３７】
本発明では、請求項１の構成に加えて、前記揮発性溶剤が蒸発しインク中の顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下する特性を兼ね備えたインクを収容するように構成したインクジェット記録装置が特に間欠吐出安定性に優れることを見出した。揮発性溶剤の蒸発にともなうζ電位変化が大きいと、これが駆動力となり顔料粒子の移動、すなわちメニスカス近傍の透明化が促進されるためと考えられる。なお、揮発性溶剤の蒸発にともなうζ電位の変化が大きくても、もとのζ電位絶対値が小さいと、蒸発にともなう凝集作用が勝り、メニスカス近傍での顔料粒子の移動や透明化は起こらず、メニスカス近傍のインクは増粘し、間欠吐出が不安定になる。
【００３８】
本発明で使用される顔料は、特にその種類を限定すること無く、無機顔料、有機顔料を使用することができる。無機顔料としては、酸化チタン及び酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法等の公知の方法によって製造されたカーボンブラックを用いることができる。また、有機顔料としては、アゾ顔料（アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等を含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料等）、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート等）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック等を用いることができる。
【００３９】
本発明において好ましく用いられる顔料の具体例として、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、又は銅、鉄（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料が挙げられる。さらに、カラー用としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、３、１２、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、７４、８１、８３、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、４０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１２８、１３８、１５０、１５１、１５３、１８３、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ５、１３、１６、１７、３６、４３、５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、５、１７、２２、２３、３１、３８、４８：２、４８：２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｃａ））、４８：３、４８：４、４９：１、５２：２、５３：１、５７：１（ブリリアントカーミン６Ｂ）、６０：１、６３：１、６３：２、６４：１、８１、８３、８８、１０１（べんがら）、１０４、１０５、１０６、１０８（カドミウムレッド）、１１２、１１４、１２２（キナクリドンマゼンタ）、１２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０９、２１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１（ローダミンレーキ）、３、５：１、１６、１９、２３、３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、１５（フタロシアニンブルー）、１５：１、１５：２、１５：３（フタロシアニンブルー）、１６、１７：１、５６、６０、６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１、４、７、８、１０、１７、１８、３６、等が挙げられる。
【００４０】
これらの顔料を記録液に導入し分散安定性、吐出安定性を確保するためには、顔料の表面処理、分散処理、分級処理等を組み合わせて顔料の粒子径分布を１０〜６００ｎｍの範囲内に制御する必要がある。６００ｎｍを超える粒子が粒度分布測定装置で観測される程度に存在するとインクの分散安定性が悪く、保存時に凝集等で粗大粒子が発生しインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出する際の安定性が劣る。また、インク中の粒子径は平均粒子径が５０〜２００ｎｍの範囲に制御することが好ましい。２００ｎｍを超えると分散安定性が悪くなる。さらに、印刷物の色調、特に彩度の低下が問題なる。５０ｎｍを下回る平均粒子径のインクは分散安定性は良好であるが、インクが記録媒体に浸透乾燥する際に、インク中の顔料粒子が記録媒体の内部深くに浸透する、所謂裏抜けが発生しやすくなる。ここでいう平均粒径とは、体積累積パーセント５０％の値をさす。体積累積パーセント５０％の値を測定するには、例えば、インク中のブラウン運動を行っている粒子にレーザー光を照射し、粒子から戻ってくる光（後方散乱光）の振動数（光の周波数）の変化量から粒子径を求める動的光散乱法（ドップラー散乱光解析）といわれる方法を用いることができる。
【００４１】
顔料の表面処理に関しては、顔料の表面を樹脂等で処理し、水中に分散可能としたグラフト顔料や、顔料をマイクロカプセルに包含させ、該顔料を水中に分散可能なのものとしたものがあるが、好ましい実施形態は、顔料の表面に親水性のイオン性基を直接若しくは連結基を介して結合したもので、後述する分散処理における分散剤を使用することなく水中に安定に分散が可能であり、揮発性溶剤の蒸発過程で顔料粒子が凝集することもないので、顔料粒子の移動や透明化の現象が起こりやすい。
【００４２】
イオン性基としてはカチオン性、アニオン性いずれのものも用いることができる。カチオン性基としては第４級アンモニウム、第４級アルキルアミンの塩、ピリジニウム、ホスホニウム等のカチオン性基を用いることができる。カチオン性基を用いた場合、前述のイオン性基全般の効果に加えて、アニオン性のインクとの組み合わせで、カラーブリードの解消に効果がある。顔料の表面に直接若しくは連結基を介して結合するアニオン性基としては−ＣＯＯＭ、−ＳＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ２（但しＭは水素原子、アルカリ金属、第４級アンモニウム、第４級ホスホニウム、アルカノールアミンを表わす）が好ましい。特にカルボキシル基を結合したタイプは分散安定性が向上するばかりでなく、高品位な印字品質が得られるとともに、印字後の記録媒体の耐水性がより向上する点で好ましい。また、カルボキシル基の対イオンとしてアルカリ金属、第４級アンモニウム、第４級ホスホニウム、アルカノ−ルアミン陽イオン等を用いることにより、優れた分散安定性、吐出安定性を示す。この効果は、対イオンの水和効果に由来するものと考えられる。
【００４３】
顔料の分散処理に関しては、高分子分散剤又は界面活性剤型分散剤、及び水を少なくとも含有する水性媒体に顔料を添加した顔料分散組成物をプレミキシングした後、公知の分散手段を用いて分散を行い、必要に応じて遠心分離処理を行って粒度分布及び平均粒子径を調整した分散液を得る。
【００４４】
次に、この分散液に所望の特性を得るために適宜選択された添加剤成分を加え、撹拌して本発明で使用するインクとする。インク組成物中の顔料の添加量は、０．５〜１５重量％程度が好ましいく、より好ましくは２〜１０重量％程度である。前述の高分子分散剤としては例えば以下のものが挙げられる。ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体等が挙げられ、親水性基としてカルボキシル基を有するものが分散安定性に有利であり、本発明のζ電位を制御する上でも好ましい。これらの共重合体は重量平均分子量が３，０００〜５０，０００であり、好ましくは５，０００〜３０，０００、最も好ましくは７，０００〜１５、０００である。分散剤は、顔料を安定に分散させ、本発明の他の効果を失わせない範囲で適宣添加することができる。分散剤添加量としては１：０．０６〜１：３の範囲が好ましく、より好ましくは１：０．１２５〜１：３の範囲である。
【００４５】
界面活性剤型の分散剤としてはソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、デカグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレンラノリン・ラノリン・アルコール・ミツロウ誘導体、ポリオキシエチレンアルキルアミン・脂肪酸アミド等の非イオン性界面活性剤、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、Ｎ−アシルアミノ酸塩、Ｎ−アシルメチルタウリン塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩等のアニオン性界面活性剤が挙げられる。
【００４６】
特にエチレンオキサイド基を含むアニオン系界面活性剤を用いることで、分散安定性に優れ、水分蒸発時のメニスカス近傍での顔料濃度の低下あるいは相分離現象も起こりやすい。これは、エチレンオキサイド基が水分子を引き付けやすいためである。
【００４７】
分散剤としてのエチレンオキサイド基を含むアニオン系界面活性剤としては一般式（Ｉ）、（II）、（III）で示される化合物を用いることにより、顔料の分散安定性を大幅に向上することができる。
【００４８】
Ｒ１Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｌＣＨ２ＣＯＯＭ１ （Ｉ）
Ｒ２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｍＳＯ３Ｍ２ （II）
Ｒ３Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＰＯ（ＯＭ３）ＯＭ４ （III）
Ｒ１：炭素数６〜１４の分岐してもよいアルキル基、
ｌ：３〜１２
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４：アルカリ金属イオン、第四級アンモニウム、第四級ホスホニウム、アルカノールアミン
Ｒ２、Ｒ３：炭素数４〜２４以下のアルキル基、アルキルフェニル基又はアルキルアリル基
Ｍ３：水素、又はＲ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎ
ｍは４〜５０
ｎは４〜２０
一般式（Ｉ）、（II）、（III）の化合物では、−ＣＯＯＭ１、−ＳＯ３Ｍ２や−ＰＯ（ＯＭ３）ＯＭ４が水中で解離しζ電位を決定している。さらにこれらの親水基に隣接してオキシエチレン鎖が水分子を引き付るために、水分蒸発の過程においても解離を維持していて、高いζ電位絶対値を確保できる。一般式（Ｉ）、（II）、（III）の化合物のオキシエチレン鎖とアルキル鎖長は使用する顔料と低揮発性溶剤の種類に応じて適正なものが選択される。
【００４９】
一般式（Ｉ）、（II）、（III）で表される化合物の具体例を遊離酸型で示す。
化合物（Ｉ）−１ C13H27O(CH2CH2O)3COOH
化合物（Ｉ）−２ C10H21O(CH2CH2O)12COOH
化合物（Ｉ）−３ C4H9C6H5O(CH2CH2O)10COOH
化合物（Ｉ）−４ C3H7C6H5O(CH2CH2O)12COOH
化合物（Ｉ）−５ C13H27O(CH2CH2O)6COOH
化合物（II）−１ C8H17O(CH2CH2O)4SO3H
化合物（II）−２ C9H19C6H5O(CH2CH2O)12SO3H
化合物（II）−３ C2H5(C2H5)C12H25C6H5O(CH2CH2O)24SO3H
化合物（II）−４ CH3(CH2)7CH=CH(CH2)8O(CH2CH2O)8SO3H
化合物（II）−５ C12H25C6H5O (CH2CH2O) 8SO3H
化合物（III）−１ CH3(CH2)7CH=CH(CH2)8O(CH2CH2O)8PO(OH)2
化合物（III）−２ C9H19C6H5O(CH2CH2O)3PO(CH2CH2O)3OH
化合物（III）−３ C13H27O(CH2CH2O)4PO(OH)2
等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらは、単独で用いても、複数のものを混合して用いてもよい。
【００５０】
さらに本発明のアニオン系界面活性剤の対イオンとしてアルカリ金属、第４級アンモニウム、第４級ホスホニウム、アルカノ−ルアミン陽イオンを用いることにより、優れた分散安定性、吐出安定性を示す。この効果は、対イオンの水和効果に由来するものと考えられる。
【００５１】
また本発明のインクには、上記のアニオン系界面活性剤以外に分散剤としてエチレンオキサイド基を含むノニオン系界面活性剤を使用することもできる。エチレンオキサイド基を含むノニオン系界面活性剤は単独で使用することもできるが、曇点を有するために本発明のアニオン系界面活性剤と併用することこが好ましい。併用することで、単独では明瞭であった曇点が不明瞭になるか消失するため、温度変化や長期保存下においてもオキシエチレン鎖の分子を引き付ける作用が低下することがない。ノニオン系の界面活性剤は分子中の親水基が水中で電離しない非イオン性基であり、主に親水基としてポリオキシエチレン基を含む化合物、水酸基を多く含むソルビタン、ショ糖エステル、モノグリセリド等が知られている。この中で、オキシエチレン基を含む化合物は分子中におけるオキシエチレン基の割合を変化させることによりＨＬＢを任意に設計できるため、分散効果の高い界面活性剤を得ることができる。
【００５２】
分散剤としてのノニオン系界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレングリコールエステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、ボリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン等が挙げられる。
【００５３】
本発明においては、浸透剤として、２０℃の水中において０．９９〜２８重量％の間に溶解度を有する、部分的に水溶性のポリオール及び／又はグリコールエーテルを含有することができる。溶解度が０．９９重量未満では保存時の温度変化が大きい場合に分離等が起こり、物性変化しやすく、２８％を越えるものでは紙への充分な親和力が得られず、乾燥性が悪い。より好ましくは溶解度が１〜４．５重量％のものが高速印字での速乾性を得ることができる。具体的には、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、エステルジオール２０４すなわちＨＯＣＨ２Ｃ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＣＯＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＨ、ヘキシルセルソルブすなわちＣ６Ｈ１２ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＨ、ヘキシルカルビトールすなわちＣ６Ｈ１３Ｏ（Ｃ２Ｈ４Ｏ）２Ｈ等々が挙げられるが、特に２−エチル−１、３−ヘキサンジオールがより好ましい。２−エチル−１、３−ヘキサンジオールを添加することにより、にじみを低減することが可能となり、また吐出安定性及び吐出応答性を向上させることができる。
【００５４】
本発明においては、紙への浸透性を高め、速乾燥性で、文字にじみ、境界にじみを更に低減させた高品位な画像を得ることを目的に、界面活性剤も添加できる。添加される界面活性剤としては特に限定されるものではなく、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能であるが、特に好ましくはエチレンオキサイド基を含むアニオン系界面活性剤である。
【００５５】
界面活性剤の含有量としては、０．０５〜１０重量％が適当であり、０．１〜５重量％が好ましく、さらに好ましくは０．１〜３重量％である。界面活性剤の含有量が０．０５重量％より少ない場合は記録紙への浸透性を十分に高めることが出来ない。１０重量％より多い場合はインクの増粘や、界面活性剤自体の低温での析出が問題となることがある。
【００５６】
その他、本発明においては、必要に応じて防腐剤、防かび剤、ＰＨ調整剤、酸化防止剤、酸素吸収剤等添加することができる。
【００５７】
次に本発明のヘッド部について説明する。ヘッド部はインク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧力発生手段を少なくとも備える。本発明では、前述のインクを用いて、非吐出ノズルに対して少なくとも吐出の前にインク液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる非吐出駆動を行なうことで、印字を一次休止した場合や印字中に休止ノズルがある場合でもメニスカスに振動を加えるだけでメニスカス近傍とノズル内部のインクが容易に混合され、淡色ドットあるいは透明ドットの問題が解消されるものであるが、ノズル径が２５μｍ以下の場合に効果が顕著になる。これは、ノズル径が小径化するにつれて、蒸発過程における顔料粒子の移動あるいは相分離透明化現象が短時間（環境条件、ノズル径により異なるが２０℃５０％環境下２０μｍ径ノズルで数秒以内）に発生するようになるためであり、小径ノズルを搭載したプリンタにおいて、顔料濃度低下あるいは相分離透明化したインクを従来技術のような非印字領域での空吐出で対応しようとすると、更に低湿下のような悪条件が重なった極端な場合には、ヘッド搭載キャリッジの走査毎に空吐出を行う必要もでてくる。本発明では空吐出を行なう間隔を充分に長く設定することが可能になり、印字速度が向上するものである。なお、ここでノズル径は真円の直径を指すものではなく、面積相当直径をいう。
【００５８】
圧力発生手段としては力学的エネルギーを作用させて、インクの吐出、インクメニスカスの振動の制御を行なえるものであれば良いが、その実施形態としては圧電素子を用いる所謂圧電ヘッド、あるいは静電気力を利用して振動板を変形させ、その力学的エネルギーをインクに作用させる所謂静電ヘッドを用いることができる。
【００５９】
さらに、本発明においては、ヘッド部への投入エネルギーと吐出液滴重量の比を５×１０−８〔Ｊ／ｐｇ〕以下に構成することが好ましい。このようにすることで、消費電力の小さい記録装置を構成することができるが、従来は吐出安定性、特に間欠吐出安定性を確保することが困難であった。本発明では、前述のインク収容部及びインク滴を吐出しない程度にインクメニスカスを振動させるために所定のタイミングで圧力発生手段を動作させる駆動手段とを組み合わせることで吐出安定性、特に間欠吐出安定性に優れたインクジェット記録装置とすることができた。ヘッド部への投入エネルギーと吐出液滴重量の比を５×１０−８〔Ｊ／ｐｇ〕以下に構成するヘッド部としては、圧力発生手段が振動板と、振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、該振動板と個別電極との間に生じる静電気力を利用して、前記振動板を変形させることで圧力を発生するものである前述の静電ヘッドが最も適している。
【００６０】
続いて、以下にインクジェット記録装置の実施形態について添付図面を参照して説明するが、以下は構成例の一つに過ぎず、本発明に何ら限定を加えるものではない。
【００６１】
図２は本発明に係るインクジェット記録装置の機構部の概略図、図３は図２の要部概略斜視図である。
【００６２】
図２のインクジェット記録装置は、用紙２０を副走査方向（Ｂ方向）に搬送するためにプラテンローラ（以下、プラテンという）２１と、プラテン２１の周面に押し付けて配設した給紙ローラ２２，２３及び用紙送り角を規定するピンチローラ２４と、記録ヘッド６が対向するガイド板２５と、記録ヘッド６より用紙搬送方向下流側の排紙ローラ２６及びこの排紙ローラ２６に押し付けられて当接する用紙押え用拍車ローラ２７とを備えている。
【００６３】
そして、ステッピングモータからなる副走査モータ２８の回転をギヤ２９〜３１及びプラテンギヤ３２を介してプラテン２１に伝達して、プラテン２１を回転駆動することによって給紙部３３に収納した用紙２０をプラテン２１と給紙ローラ２２，２３及び用紙押え用ローラ２４を経て、記録ヘッド６とガイド板２５との間に送り込み、プラテン２１で用紙２０を副走査方向に移動させながら、プラテンギヤ３２に噛み合うギヤ３４を介して回転される排紙ローラ２６及び用紙押え用拍車ローラ２７で用紙２０を排紙方向（図３の矢示Ｂ方向）に送り出す。
【００６４】
また、図３の記録装置要部は、左右の側板１、２間に横架したガイドロッド３とガイド板４とでキャリッジ５を主走査方向（Ａ方向）に摺動自在に保持し、キャリッジ５の下面側にはインクジェットヘッドからなる記録ヘッド６をインク滴吐出方向を下方に向けて装着し、キャリッジ５の上面側には記録ヘッド６に各色のインクを供給するためのインクジェット記録用カートリッジ７を装着している。
【００６５】
記録ヘッド６は、イエロー（Ｙ）のインクを吐出するヘッド、マゼンタ（Ｍ）のインクを吐出するヘッド、シアン（Ｃ）のインクを吐出するヘッド及びブラック（Ｂｋ）のインクを吐出するヘッドを主走査方向に配置したものである。キャリッジ５は、ステッピングモータからなる主走査モータ１５で回転される駆動プーリ１６と従動プーリ１７との間に張装したタイミングベルト１８に連結して、主走査モータ１５を駆動制御することによってキャリッジ５、即ち記録ヘッド６が主走査方向に移動されるようにしている。
【００６６】
このように構成したこの記録装置では、記録ヘッド６（キャリッジ５）を主走査方向に移動走査させながら、用紙２０を副走査方向に搬送して、記録ヘッド６各ヘッドのノズルから所要の色のインク滴を吐出させることによって、用紙２０上に所要のカラー画像（黒画像を含む。）を記録する。また、この記録装置においては、キャリッジ５の主走査領域の右側部分に、記録ヘッド６の信頼性維持回復機構（サブシステム）３５を配設し、印字待機状態にあるとき、ホスト側から所定時間印刷データが転送されないとき、或いは予め定めた時間間隔等で、記録ヘッド６のノズル面やノズルの汚れを除去する等の信頼性維持回復動作を行う。
【００６７】
（圧電ヘッド）次に、ヘッド部の一例として圧電ヘッドについて図４〜図６を参照して説明する。なお、図４はインクジェットヘッドの分解斜視図、図５は同ヘッドのチャンネル方向（ノズル配列方向）と直交する方向の要部拡大断面図、図６は同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図である。
【００６８】
このインクジェットヘッドは、駆動ユニット４１と、液室ユニット４２と、ヘッドカバー４３とを備えている。駆動ユニット４１は、セラミックス基板、例えばチタン酸バリウム、アルミナ、フォルステライト等の絶縁性の基板４４上に、エネルギー発生素子である複数の積層型圧電素子４５を列状に２列配置して接合し、これら２列の各圧電素子４５の周囲を取り囲む樹脂、セラミック等からなるフレーム部材（支持体）４６を接着剤４７によって接合している。
【００６９】
複数の圧電素子４５は、インクを液滴化して飛翔させるための駆動パルスが与えられる圧電素子（駆動部）４８と、駆動部４８，４８間に位置し、駆動パルスが与えられずに単に液室ユニット４２を基板４４に固定する液室支柱部材となる圧電素子（非駆動部）４９とを交互に構成している。
【００７０】
ここで、圧電素子４５としては１０層以上の積層型圧電素子を用いている。この積層型圧電素子は、例えば図４に示すように、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）５０と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジウム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極５１とを交互に積層したものであるが、圧電素子として用いる材料は上記に限られるものでなく、その他の電気機械変換素子を用いることもできる。
【００７１】
各圧電素子４５の内部電極５１は１層おきにＡｇＰｄからなる左右の端面電極５２，５３（２つの圧電素子列の対向する面側を端面電極５２とし、対向しない面側を端面電極５３とする。）に接続している。一方、基板４４上には、図４に示すようにＮｉ・Ａｕ蒸着、Ａｕメッキ、ＡｇＰｔペースト印刷、ＡｇＰｄペースト印刷等によって共通電極５４及び選択電極５５の各パターンを設けている。そして、各列の各圧電素子４５の対向する端面電極５２を導電性接着剤５６を介して共通電極５４に接続し、他方、各列の各圧電素子４５の対向しない端面電極５３を同じく導電性接着剤５６を介してそれぞれ選択電極５５に接続している。これにより、駆動部４８に駆動電圧（駆動エネルギー）を与えることによって、積層方向に電界が発生して、駆動部４８には積層方向の伸びの変位（ｄ３３方向の変位）が生起される。なお、共通電極５４は、図４にも示すように、フレーム部材４６に設けた穴４６ａ内に導電性接着剤５６を充填することで各圧電素子に接続されたパターンの導通を取っている。
【００７２】
一方、液室ユニット４２は、金属薄膜の積層体からなる複層構造の振動板５７と、ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）からなる感光性樹脂層で形成した２層構造の液室隔壁部材５８と、金属、樹脂等からなるノズルプレート５９とを順次を積層し、熱融着して形成している。これらの各部材によって、１つの圧電素子４５（駆動部４８）と、この１つの圧電素子４５に対応するダイアフラム部６０と、各ダイアフラム部６０を介して加圧される加圧液室６１と、この加圧液室６１の両側に位置して加圧液室６１に供給するインクを導入する共通液室６２，６２と、加圧液室６１と共通液室６２，６２とを連通する流体抵抗部を兼ねたインク供給路６３，６３と、加圧液室６１に連通するノズル６４とによって１つのチャンネルを形成し、このチャンネルが複数個２列設けられている。
【００７３】
振動板５７は、２層構造のニッケルめっき膜からなり、駆動部４８に対応する前記ダイアフラム部６０と、駆動部４８と接合するためにこのダイアフラム部６０の中央部に一体的に形成した島状凸部６５と、非駆動部４９に接合する梁となる６６及びフレーム部材４６に接合する周辺厚肉部６７とを形成している。
【００７４】
液室隔壁部材５８は、振動板５７側に予めドライフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用いて露光し、現像して所定の液室パターンを形成した第１感光性樹脂層６８と、ノズルプレート５９側に予めドライフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用いて露光し、現像して所定の液室パターンを形成した第２感光性樹脂層６９とを熱圧着で接合してなる。
【００７５】
ノズルプレート５９にはインク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル６４を多数形成している。このノズル６４の内部形状（内側形状）は、略円柱形状、略円錘台形状、ホーン形状等に形成する。また、このノズル６４の径はインク滴出口側の直径で約１５〜３５μｍである。このノズルプレート５９のインク吐出面（ノズル表面側）は、図４にも示すように撥水性の表面処理を施した撥水処理面７０としている。例えば、ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチ等）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。なお、ノズルプレート５９の周縁部は撥水処理膜を形成しない非撥水処理面７１としている。
【００７６】
これらの駆動ユニット４１と液室ユニット４２とはそれぞれ別個に加工、組立を行なった後、液室ユニット４２の振動板５７と駆動ユニット４１の圧電素子４５及びフレーム部材４６とを接着剤７２で接合している。そして、基板４４をヘッド支持部材であるスペーサ部材（ヘッドホルダ）７３上に支持して保持し、このスペーサ部材７３内に配設したヘッド駆動用ＩＣ等を有するＰＣＢ基板と駆動ユニット４１の各圧電素子４５（駆動部４８）に接続した各電極５４，５５とをＦＰＣケーブル７４，７４を介して接続している。
【００７７】
また、ノズルカバー（ヘッドカバー）４３は、ノズルプレート５９の周縁部及びヘッド側面を覆う箱状に形成したものであり、ノズルプレート５９の撥水処理面７０に対応して開口部を形成し、ノズルプレート５９の周縁部に残した非撥水処理面７１に接着剤にて接着接合している。さらに、このインクジェットヘッドには、図示しないインクジェット記録用カートリッジからのインクを液室に供給するため、スペーサ部材７３、基板４４、フレーム部材４６及び振動板５７にそれぞれインク供給穴７５〜７８が設けられている。
【００７８】
このインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部４８に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動部４８に積層方向の変位が生起し、振動板５７のダイアフラム部６０を介して加圧液室６１が加圧されて圧力が上昇し、ノズル６４からインク滴が吐出される。このとき、加圧液室６１から共通液室６２へ通じるインク供給路６３，６３方向へもインクの流れが発生するが、インク供給路６３，６３の断面積を狭小にすることで流体抵抗部として機能させて共通液室６２，６２側へのインクの流れを低減し、インク吐出効率の低下を防いでいる。
【００７９】
そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室６１内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室６１内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室６２，６２に流入し、共通液室６２，６２からインク供給路６３，６３を経て加圧液室６１内に充填される。そして、ノズル６４の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰し、表面張力によってノズル６４の出口付近に戻されて（リフィル）安定状態に至れば、次のインク滴吐出動作に移行する。
【００８０】
次に、このインクジェット記録装置の制御部の概要について図７を参照して説明する。この制御部は、この記録装置全体の制御を司るマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵということもある）８０と、必要な固定情報を格納したＲＯＭ８１と、ワーキングメモリ等として使用するＲＡＭ８２と、画像情報を処理したデータを格納する画像メモリ８３と、パラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８４と、入力バッファ８５と、ゲートアレー（ＧＡ）或いはパラレル入出力（ＰＩＯ）ポート８６と、ヘッド駆動回路８７及びドライバ８８等を備えている。ここで、ＰＩＯポート８４にはホスト側からの画像情報の他、用紙種別等のデータ、図示しない操作パネルからの各種指示情報、用紙の始端、終端を検知する紙有無センサからの検知信号、キャリッジ５のホームポジション（基準位置）を検知するホームポジションセンサ等の各種センサからの信号等が入力され、またこのＰＩＯポート８４を介してホスト側や操作パネル側に対して所要の情報が送出される。
【００８１】
また、ヘッド駆動回路８７は、ＰＩＯポート８６を介して与えられる各種データ及び信号に基づいて、記録ヘッド６の各ノズルに対応するエネルギー発生素子（圧電素子）の内の画像情報に応じた吐出ノズルおよぶ非吐出ノズルのエネルギー発生素子に対して後述する所定の駆動波形を印加する。さらに、ドライバ８８は、ＰＩＯポート８８を介して与えられる駆動データに応じて主走査モータ１５及び副走査モータ２８を各々駆動制御することで、キャリッジ５を主走査方向に移動走査し、プラテン２１を回転させて用紙２０を所定量搬送させる。
【００８２】
次に、この制御部における記録ヘッドの駆動制御の一例について図８を参照して説明する。なお、同図では１つのヘッドの駆動制御に係る部分のみを示している。ここで、記録ヘッド６を構成するインクジェットヘッドＨは、上述したように複数（ここでは３２個とする。）のノズル６４に対応する３２個のエネルギー発生素子である圧電素子ＰＺＴを有し、各圧電素子ＰＺＴの一方の電極は共通化して共通電極Ｃｏｍ（上記の共通電極５４である。）とし、他方の電極は各圧電素子ＰＺＴ毎に個別化して選択電極ＳＥＬ（上記の個別電極５５である。）としている。なお、実際にはノズル６４は２列設けているので、６４個のノズル６４を有することになる。
【００８３】
一方、このヘッドを駆動制御するためのヘッド駆動制御部は、前述したＣＰＵ８０、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ８２及び周辺回路を含む主制御部１０１と、インクジェットヘッドＨを駆動するためのヘッド駆動部１０２とを備えている。なお、ヘッド駆動部１０２は各色のヘッド毎に設けているので、前述したヘッド駆動回路８７には４個のヘッド駆動部１０２が設けられる。主制御部１０１は、パーソナルコンピュータ等のホスト側から与えられる画像情報を入力して、ヘッド駆動部１０２に対して、駆動波形を生成するタイミングを規定する駆動タイミング信号ＭＭと、駆動波形毎にインク滴を吐出するノズルを指定するためのシリアルデータ（ノズルデータ）ＤｉＡ、ＤｉＣとタイミング信号（シフトクロックＳＣＬＫ、ラッチ信号／ＬＡＴ）を駆動制御信号として出力する。
【００８４】
ヘッド駆動部１０２は、主制御部１０１からの駆動タイミング信号ＭＭを入力して、２種類の駆動波形、即ちノズルからインク滴を吐出させる駆動エネルギーを圧電素子ＰＺＴに与えられる駆動波形ＳＡｉとノズルからインク滴を吐出させない程度の駆動エネルギーを圧電素子ＰＺＴに与えられる駆動波形ＳＣｉを生成出力するための波形生成回路１０３Ａ及び波形生成回路１０３Ｃと、各波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｃの出力（駆動波形ＳＡｉ、ＳＣｉ）を出力する低インピーダンス出力回路１０４Ａ、１０４Ｃと、主制御部１０１からの駆動制御信号に基づいてインクジェットヘッドＨの各選択電極Ｄｏ１〜Ｄｏ３２に２つの駆動波形ＳＡｉ、ＳＣｉのいずれかを出力する駆動波形選択回路１０５とを備えている。
【００８５】
波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｃは、例えばＲＯＭ、Ｄ／Ａコンバータ又は他のパルス発生回路と微積分回路、クリップ回路、クランプ回路等の波形変形回路等で構成できる。この波形生成回路１０３Ａ、１０３Ｃは、主制御部１０１からの駆動波形を生成出力するためのタイミングを決める駆動タイミング信号ＭＭの他、駆動波形の駆動電圧（電圧値）Ｖｐを選択するためのＶｐ制御信号ＳＶｐ（及び／又は後述する駆動波形の立ち上がり時定数ｔｒを選択するためのｔｒ制御信号Ｓｔｒ）等も入力される。
【００８６】
次に、以上のように構成したこのインクジェット記録装置の作用について図９を参照して説明する。主制御部１０１からはヘッド駆動部１０２の駆動波形選択回路１０５に対して３２ビットのシリアルデータであるインク滴を吐出させる噴射駆動ノズルを指定する噴射駆動ノズルデータＤｉＡ、３２ビットのシリアルデータであるインク滴を吐出させない駆動波形を与える非噴射駆動ノズルを指定する非噴射駆動ノズルデータＤｉＣと、タイミング信号（シフトクロックＳＣＬＫ、ラッチ信号／ＬＡＴ）を駆動制御信号として出力する。
【００８７】
これによって、各圧電素子ＰＺＴには電圧０、ＶｐＣ、ＶｐＡ（ＶｐＡ＞ＶｐＣ）のいずれかの駆動電圧Ｖｐが印加される。すなわち、インク滴を吐出させるノズルには電圧ＶｐＡの駆動波形ＳＡｉが印加され（このノズルが「吐出駆動ノズル」である。）、インク滴を吐出させないノズルの内のメニスカスを振動させるノズルには電圧ＶｐＣの駆動波形ＳＣｉが印加され（このノズルが「非吐出駆動ノズル」である。）、インク滴を吐出させないノズルの内の他のノズルには駆動波形ＳＡｉ、ＳＣｉのいずれも印加されない（０Ｖが印加される。このノズルが「非駆動ノズル」である。）。
【００８８】
なお、図９では非吐出駆動パルスの振幅を変えて非吐出駆動を行なう例を示したが、インク滴を吐出しない程度にメニスカスを振動させるものであればこれに限るものでなく、他の一例として非吐出駆動パルスのパルス幅を駆動パルスのパルス幅よりも狭いものとすることでも達成可能であり、好ましい制御手段である。さらに、非吐出駆動パルスは、駆動パルスよりもパルスの立下り時間を長く取ることによって、安定なメニスカス振動が可能となる。
【００８９】
（静電ヘッド）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好ましい他の実施形態としては静電気力を利用して振動板を変形させる手段を用いることができる。
【００９０】
図１０に静電ヘッド断面図を示す。静電ヘッドは、複数の振動板を有する静電アクチュエータと、振動板に対応したノズルを有するノズルプレートと、静電アクチュエータに駆動電圧を印加するドライバＩＣと、ドライバＩＣと静電アクチュエータを接続するＦＰＣケーブルと、静電ヘッドを保持するフレームと、異物の侵入を防止するフィルターと、本体からのインクと電力の供給をつなぐジョイントから構成される。
【００９１】
図１１に静電ヘッドの加圧液室の拡大断面図を示す。静電アクチュエータは、振動板を形成する振動板基板と、その下面に接合され、振動板に対応した個別電極が形成された個別電極基板を重ねて接合した積層構造となっている。振動板基板はボロンがドープされたｐ型シリコンよりなり、単結晶シリコンを異方性エッチングすることで形成している。特に、振動板の部分に高濃度ボロンをドープすることで、エッチングレートを低くし、振動板の板厚を高精度に制御している。
【００９２】
また、振動板基板には図示しない共通電極が設けられている。共通電極はＡｌ等の金属をスパッタしてシンタリング（熱拡散）することにより付設されており振動板基板との導通が確保されている。これは、半導体材料よりなる基板とオーミックコンタクトを取るためである。
【００９３】
個別電極基板は振動板基板と同種類のＰ型シリコンよりなる。シリコン基板層の表面には、酸化膜層（絶縁体層）が設けられ、等方性エッチングにより掘り込まれる。この掘り込み量を調整して、振動板基板と接合した時、ギャップを形成する。酸化膜層の掘り込み部にＴｉＮを成膜、パターニングして個別電極を形成している。図にはないが、実際にはチャンネル分の電極が配列されている。なお、個別電極材料は接合時の高温に耐えるものならばこれに限ったものではない。個別電極上には成膜した絶縁性の保護層を設ける。この実施例ではＳｉＯ２を成膜、パターニングして形成している。
【００９４】
振動板基板と個別電極基板は、直接接合や共晶接合等により接合する。直接接合では１０００℃程度の高温下にて接合が実施され、純粋な基板が形成されるのに対して、共晶接合では金等のバインダーを接合界面に介在させて接合がなされる。接合の後に、振動板と、個別電極の保護膜との間に形成されるギャップの厚みは、本実施例では０．２μｍとしてある。
【００９５】
また静電アクチュエータには、個別電極基板と振動板基板を貫通する共通液室流路が形成され、個別電極基板の裏面よりインクが供給される。ノズルプレートは、振動板に対応した複数のノズル孔と、流体抵抗を構成する凹部とを有する。本実施例ではＮｉ電鋳によりノズルプレートを作成している。静電アクチュエータとノズルプレート、静電アクチュエータとフレームの接合は接着剤を用いて行っている。この際、振動板ギャップ封止剤によって振動板ギャップを気密封止する。封止剤はエポキシ樹脂等の接着剤を用いた。ノズルプレートとフレーム間もノズル板封止剤によってシールすることで、電気回路部（個別電極、ＦＰＣ等）にインクが回り込むのを防止する。静電アクチュエータとＦＰＣの電気接続は異方性導電膜を使用している。
【００９６】
個別電極にパルス電圧を印加すると、複数のアクチュエーターの共通電極となる振動板部材との間に電位差が生じ、個別電極と振動板の間に静電力が生じる。この結果、振動板は印加した電圧の大きさに応じて変位する。この時、振動板を電極に接触させる方法を当接、接触させない方法を非当接と記す。その後、印加したパルス電圧を立ち下げることで、振動板の変位が復元し、その復元力により加圧液室内の圧力を高くする。
【００９７】
ところで、電圧が印加され振動板が引き付けられる時には、加圧液室内には負圧が生じている。圧力は加圧液室の固有振動数で振動するので、パルス立ち下げ時の圧力は、パルス立ち上げ時の残留圧力振動と、復元圧力の重ね合せになる。したがって、印加するパルス電圧のパルス幅によってインク吐出特性に差が生じる。
【００９８】
図１２にパルス幅依存性を示す。パルス幅による圧力の重ね合せのタイミングによって、吐出特性（吐出滴速度：Ｖｊ、吐出滴質量：Ｍｊ）が変動することがわかる。この例の場合、パルス幅を４μｓより狭く設定した場合と、Ｖｊ・Ｍｊが第１のピークになるパルス幅と次のピークになるパルス幅の間のパルス幅に設定した場合は、インク滴の吐出は起こらない。つまり、パルス印加により振動板が変位しはじめて、ギャップ長の１／３の位置に達するまでの時間内にパルスを立ち下げるような、短い時間のパルスや、圧力振動が相殺されるようなタイミングに当たるパルス幅では、インク滴が吐出するほどの復元力にならないため、インク滴は吐出せずにノズル内のメニスカスが振動するのみとなる。
【００９９】
また、パルス立ち下げ時間を長くとり、振動板変位の復元をゆっくり行うことでも、インク滴を吐出させずにノズル内のメニスカスのみを振動させることが可能である。これらの特性を積極的に利用することで、インクの増粘によるノズル目詰まりを予防できる。
【０１００】
ここで、インク滴を吐出させない程度にメニスカスを振動させる非吐出駆動ノズルはインクの特性や使用環境、画像情報に応じて任意に設定することができる。例えば、５秒程度の印字空白が生じたときにはメニスカス近傍の顔料濃度の低下が少なく、１０秒程度の印字空白のときに許容できない程度に顔料濃度が低下するのであれば、画像情報に基づき５秒程度の印字空白ノズルに対しては非吐出駆動を行なわず、１０秒程度以上の印字空白ノズルに対して非吐出駆動を行なうようにすれば、圧電素子の不必要な駆動を減らすことができるので、記録ヘッドの劣化を防止できる。非吐出駆動の動作を決定するパラメータとしては、前述の画像情報のほかに、環境条件も使用できる。
【０１０１】
この非吐出駆動ノズルの設定は、相対湿度及び／又は非吐出時間をパラメータとしたときの印字ドットの色調等で決定することが好ましい。具体的には、連続印字ドットの色調と、相対湿度及び／又は非吐出時間を変更して印字した場合の印字ドットの色調との色差をあらかじめ求めておき、仮に許容度を色差が５程度と設定するのであれば、色差５を超えるパラメータに関する情報をＲＯＭに保管しておき、湿度センサー等の情報と画像情報に基づくノズルの非吐出時間から非吐出駆動のＯＮ／ＯＦＦを割り当てれば良い。なお、ここでいう色差はＣＩＥ１９７６Ｌａｂ＊表色系に基づくものであり、特に光源は同表色系に規定されているものであればいずれのものでも良い。この方法によれば、非吐出が続いていたノズルから吐出されるインク滴の一滴目の色調が連続印字ドットに対して色差ΔＥを５以内に抑えることことができ、画像のシャープネスが向上する。なお、許容度の設定は色差に限るものではなく、目視で判定しても良いし、画像濃度を用いても良い。
【０１０２】
非吐出駆動を設定したノズルに対する非吐出駆動のタイミングは、少なくとも吐出の直前に行なうことが最も効率的であるが、必要に応じて印字空白期間の途中の非吐出駆動を加えても良い。吐出直前の非吐出駆動のパルス数は１０〜５０００パルスの間で湿度条件、画像データに応じて設定することが好ましい。非吐出駆動のパルス数が１０パルス未満であると低下した顔料濃度の回復が不充分であり、５０００パルス以上の非吐出駆動は長期的に見て記録ヘッド寿命の低下につながるため好ましくない。
【０１０３】
なお、本発明の記録方法では、一定の印字時間間隔あるいは一定の非吐出期間が経過した時にノズルの目詰まりや吐出方向安定性を確保するために、非印字領域にておこなう空吐出動作の間隔を６０秒以上に設定することが好ましい。６０秒以上であれば、印字物の単票１枚の印字途中に空吐出動作を導入する必要がない場合が多く、高速な印字が可能となる。
【実施例】
【０１０４】
以下に本発明の実施例及び比較例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１０５】
評価１：間欠吐出安定性評価１（圧電ヘッド、ノズル径３０μｍ）
実施例１〜４及び比較例１〜３で作製したインクを用い、間欠吐出安定性評価を行った。インクジェト記録装置として、図２〜図８で示した記録装置、記録ヘッドを用意した。図５に示した構成の記録ヘッドにおいてノズル径を約３０μｍ、駆動周波数を１２ｋＨｚとした。モデルインク（粘度３ｍＰａ・ｓ、表面張力３０ｍＮ／ｍ）を用いた時のヘッド部への投入エネルギーと吐出液滴重量の比は１×１０−７〔Ｊ／ｐｇ〕であった。非吐出駆動は正常な吐出駆動条件に対して、駆動電圧を約１／２にしたモード（パルス振幅１／２と表記する）とパルス幅を１／３にしたモード（パルス幅１／３と表記する）の２種の条件で評価した。
【０１０６】
間欠吐出試験は高温低湿環境下（３０℃２０％）、一定時間吐出を行わない状態でキャリッジをスキャン（空スキャン）させた後に、ＩＪ用光沢フィルム上に全ノズル各２０滴印字し、その後回復動作（空吐出５０滴）を行う評価を５回繰り返した。空スキャン時間は、５秒、１０秒、３０秒、６０秒、９０秒の５段階で行い、連続印字の場合と比較した。なお、非吐出駆動は２０滴印字の直前に行なった。評価は２０滴印字の特に第１滴目のドット色調・濃度、ドット噴射方向について拡大観察し、目視で判断した。判断基準は以下に示す通りとした。第１滴目のドット濃度については、
◎ ：連続印字と比べて濃度、色調の差異が感じられない。（マンセルＡＡ級）ドットの輪郭がはっきりしている。
○：連続印字と比べてやや濃度，色調が変化している。（マンセルＡ級）ドットの輪郭ははっきりしている。
△ ：淡色化がおこってドットの輪郭が不明瞭
△△：ドットの濃度が上がって画素径が小さくなっている
× ：透明化がおこってドットが確認できない
××：ドットの吐出が見られない
ドットの噴射方向については
○：噴射方向乱れが無く、ノズルがほぼ１列に並んでいる
△：若干噴射方向が乱れているが、第２発目の列に及んでいない
×：第１発目のドットが第２発目のドットのラインを超えている
平均粒子径はＬｅｅｄｓ ＆ Ｎｏｒｔｈｒｕｐ社製 ＭＩＣＲＯＴＲＡＣＵＰＡ１５０を用いて測定した。
【０１０７】
ζ電位はＭａｔｅｃ Ａｐｐｌｌｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ社製 ＥＳＡ−９８００を用いて測定した。濃縮時のζ電位は、３０℃２０％の環境で顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍になるよう乾燥濃縮したインクのζ電位を測定した。上記評価結果を表１に示す。
【０１０８】
評価２：間欠吐出安定性評価２（静電ヘッド、ノズル径２０μｍ）
ノズル径がさらに微小化した場合の本発明の記録方法、記録装置の効果を示す。評価１の装置構成に対して図１０、図１１で示した記録ヘッドを搭載できるように変更し、インクジェット記録装置を用意した。図１０に示した構成の記録ヘッドにおいてノズル径を約２０μｍ、加圧液室約１０００μｍ、振動板厚さ約２μｍ、駆動周波数を１２ｋＨｚとした。ヘッドの駆動条件としては、メニスカスの振動に使うパルス（非吐出駆動）のパルス幅２μｓ、インク滴吐出に使う駆動パルスのパルス幅 ６μｓとした。また、駆動電圧は両パルスとも３０Ｖとし、非吐出駆動の有無と非吐出駆動のパルス数の効果を確認した。間欠吐出安定性試験は評価１と同様に行なった。評価１に示す試験法、基準に従い評価した。上記評価結果を表２に示す。
【０１０９】
非吐出駆動ノズルの設定例：非吐出駆動ノズルは、印字ドットの色調で決定することが好ましいことを説明したが、実施例２のインクと評価２で使用したインクジェット記録装置との組み合わせで、その具体例を図１３の結果をもとに説明する。図９は、３０℃２０％ＲＨの環境条件と２０℃５０％ＲＨの環境条件にて、非吐出間隔を変えて２０滴の印字を行ない、一滴目の印字ドットと連続印字の印字ドットとの色差を求めて図示したものである。図１３の色差ΔＥ＊ａｂが５を超える非吐出間隔を求めて，それぞれの環境条件で非吐出駆動を行なう必要がある非吐出間隔が決定できる。具体例においては，３０℃２０％ＲＨの環境条件と２０℃５０％ＲＨの環境条件において、それぞれ約１０秒、約５０秒であることがわかった。図１４には実施例２のインクと評価２で使用したインクジェット記録装置との組み合わせで、３０℃２０％ＲＨの環境条件にて非吐出間隔６０秒の場合の非吐出駆動パルス数の最適値を決定する方法を示したもので、ΔＥ＊ａｂを５以内に制御するためには非吐出駆動パルス数が約３００パルス程度であれば良いことがわかる。以下に、インクの実施例及び比較例を示す。
【０１１０】
＜実施例１＞
顔料分散液１
Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３ ２０重量％
スチレン−アクリレート−メタクリル酸共重合体ジエタノールアミン塩 ４．５重量％
エチレングリコール １０重量％
イオン交換水 残量
上記成分を混合した後、サンドミルにて分散処理を行ってシアン顔料分散液を得た。
【０１１１】
下記処方のインク組成物を作成し室温にて十分に攪拌した後、平均孔径０．８μｍのメンブレンフィルターにてろ過を行い、実施例１インク組成物を得た。平均粒子径は９０ｎｍであった。
インク組成物１
顔料分散液１ １５重量％
グリセリン １０重量％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル ５重量％
サーフィノール４６５（アセチレングリコールのＥＯ付加物）１．０重量％
イオン交換水 残量
【０１１２】
＜比較例１＞下記処方を用いる以外は実施例１と同様にし比較例１インク組成物を得た。平均粒子径は１２０ｎｍであった。
顔料分散液２
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２ ２０重量％
スチレン−アクリレート−メタクリル酸共重合体 ４．５重量％
エチレングリコール １０重量％
イオン交換水 残量
インク組成物２
顔料分散液２ ２０重量％
エチレングリコール １０重量％
サーフィノール４６５（アセチレングリコールのＥＯ付加物）１．０重量％
イオン交換水 残量
【０１１３】
＜比較例２＞下記処方を用いる以外は実施例１と同様にし比較例２インク組成物を得た。平均粒子径は１１９ｎｍであった。
顔料分散液３
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４ ２０重量％
ラウリル硫酸ナトリウム ３．５重量％
エチレングリコール ５重量％
イオン交換水 残量
インク組成物３
顔料分散液３ ２０重量％
トリエチレングリコール １５重量％
安息香酸ナトリウム ０．５重量％
イオン交換水 残量
【０１１４】
＜比較例３＞下記処方を用いる以外は実施例１と同様にし比較例３インク組成物を得た。平均粒子径は１３４ｎｍであった。
インク組成物４
オゾン酸化処理カーボンブラック分散液（顔料濃度２０％） ２５重量％
１，５ペンタンジオール １０重量％
ジアルキルスルホ琥珀酸ナトリウム ０．５重量％
イオン交換水 残量
【０１１５】
＜実施例２＞下記処方を用いる以外は実施例１と同様にし実施例２インク組成物を得た。平均粒子径は１２８ｎｍであった。
インク組成物５
カルボキシル基結合型カーボンブラック分散液（顔料濃度１５％）３３．３重量％
グリセリン ５重量％
トリエチレングリコール １０重量％
Ｎ−メチル−２−ピロリドン １．０重量％
具体例（Ｉ）−２の化合物 ０．５重量％
イオン交換水 残量
【０１１６】
＜実施例３＞下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にして実施例３インク組成物を調整した。平均粒子径は１１７ｎｍであった。
顔料分散液４
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド １２２ ２５重量％
ノニルプロペニルフェノールエチレンオキサイド２０モル付加体硫酸エステルアンモニウム塩 ５重量％
純水 残量
インク組成物６
顔料分散液４ １４重量％
エチレングリコール ５重量％
ジエチレングリコール １０重量％
界面活性剤（具体例１−２）のＬｉ塩 １．０重量％
イオン交換水 残量
【０１１７】
＜実施例４＞下記組成物を用いる以外は実施例１と同様にして実施例４インク組成物を調整した。平均粒子径は９８ｎｍであった。
顔料分散液５
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー ７４ ２０重量％
ノニルプロペニルフェノールエチレンオキサイド２０モル付加体硫酸エステルアンモニウム塩 ３重量％
オクチルプロペニルフェノールエチレンオキサイド５０モル付加体 ２重量％
純水 残量
上記成分を混合した後、サンドミルにて分散処理を行ってシアン顔料分散液を得た。
インク組成物７
顔料分散液５ １０重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル １０重量％
界面活性剤（具体例１−１）のアンモニウム塩 ０．５重量％
イオン交換水 残量
【０１１８】
【表１】
【０１１９】
【表２】
【符号の説明】
【０１２０】
５ キャリッジ
６ 記録ヘッド
１５ 主走査モータ
２１ プラテン
２８ 副走査モータ
４５，ＰＺＴ 圧電素子
５４，Ｃｏｍ 共通電極
５５，ＳＥＬ 選択電極
６１ 加圧液室（インク液室）
６４ ノズル
８７ ヘッド駆動回路
１０１ 主制御部
１０２ ヘッド駆動部
１０３Ａ，１０３Ｃ 波形生成回路
１０４Ａ，１０４Ｃ 低インピーダンス出力回路
１０５ 駆動波形選択回路
１０６ 駆動波形生成部
１０７ Ｖｐ制御回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２１】
【特許文献１】特開平１０−１９５３６０号公報
【特許文献２】特開平１０−３３０６６５号公報
【特許文献３】特開平１１−８０６３９号公報
【特許文献４】特開平１０−９５９４１号公報
【特許文献５】特表平８−５０１３３０号公報
【特許文献６】特開平１０−２７９８６９号公報
【特許文献７】特開平１１−９１０８６号公報
【特許文献８】特開２０００−２６７７９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、（Ａ）インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧力発生手段を備えたヘッド部と、（Ｂ）顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを収容したインク収容部と、（Ｃ）インク滴を吐出しない程度にインクメニスカスを振動させるために所定のタイミングで該圧力発生手段を動作させる駆動手段とを備えたインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下する特性を兼ね備えたインクを収容するものであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であるインクを収容するものである請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記ノズルのノズル径が２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記ヘッド部への投入エネルギーと吐出液滴重量の比が５×１０−８〔Ｊ／ｐｇ〕以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記圧力発生手段が振動板と、振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、該振動板と個別電極との間に生じる静電気力を利用して、前記振動板を変形させることで圧力を発生するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
環境相対湿度検出手段を備え、環境相対湿度とインクの顔料濃度低下特性をパラメータとして前記所定のタイミングが導き出されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェト記録装置。
【請求項８】
非吐出駆動のタイミングが少なくとも吐出の直前であり、非吐出駆動パルス数が１０〜５０００パルスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
非吐出ノズルの非吐出時間及び／又は環境条件に基づいて非吐出駆動パルス数を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】
非印字領域における空吐出機構を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】
非印字領域で行なう空吐出の間隔が６０秒以上であることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
少なくとも顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とするインクジェット記録用インク。
【請求項１３】
前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であって、分散剤なしに水に分散が可能になったものであることを特徴とする、請求項１２に記載のインクジェット記録用インク。
【請求項１４】
イオン性基が第４級アンモニウム、第４級アルキルアミンの塩、ピリジニウム、ホスホニウム等のカチオン性基であることを特徴とする請求項１３に記載のインクジェット記録用インク。
【請求項１５】
イオン性基が−ＣＯＯＭ、−ＳＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ２（但しＭは水素原子、アルカリ金属、第４級アンモニウム、第４級ホスホニウム、アルカノールアミンを表わす）で示されるアニオン性基であることを特徴とする請求項１３に記載のインクジェット記録用インク。
【請求項１６】
インクを収容したインク収容部からなるインクジェット記録用カートリッジにおいて、該インクが請求項１２〜１５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ジェット記録用カートリッジ。
【請求項１７】
インクを収容したインク収容部と、インク液滴を吐出させるための記録ヘッド部からなるインクジェット記録用カートリッジにおいて、前記インクが請求項１２〜１５のいずれかに記載のインクであり、ヘッドのノズル径が２５μｍ以下であることを特徴とするインクジェット記録用カートリッジ。
【請求項１８】
インクジェット記録に用いる少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックからなるカラーインクセットにおいて、各色インクが少なくともイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料、揮発性溶剤としての水、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とするインクジェット記録用カラーインクセット。
【請求項１９】
ブラックインクの顔料に結合したイオン性基と、イエローインク、マゼンタインク、シアンインクの顔料に結合したイオン性基の極性が互いに異なることを特徴とする請求項１８に記載のインクジェット記録用カラーインクセット。
【請求項２０】
ノズル孔からインク液滴を吐出して記録を行なうインクジェット記録方法において、インクが少なくとも顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを用いて、該非吐出ノズルに対して少なくとも吐出の前にインク液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる非吐出駆動を加えることで吐出インク滴の顔料濃度の低下を抑制させることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２１】
前記のインクが、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とする請求項１８に記載のインクジェット記録方法。
【請求項２２】
前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合したものであって、分散剤なしに水に分散が可能になったものであることを特徴とする、請求項１９に記載のインクジェット記録方法。
【請求項１】
少なくとも、（Ａ）インク滴を吐出する複数のノズルと、各ノズルに対応する圧力発生手段を備えたヘッド部と、（Ｂ）顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを収容したインク収容部と、（Ｃ）インク滴を吐出しない程度にインクメニスカスを振動させるために所定のタイミングで該圧力発生手段を動作させる駆動手段とを備えたインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下する特性を兼ね備えたインクを収容するものであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であるインクを収容するものである請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記ノズルのノズル径が２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記ヘッド部への投入エネルギーと吐出液滴重量の比が５×１０−８〔Ｊ／ｐｇ〕以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記圧力発生手段が振動板と、振動板に対向して設けられた個別電極とを有し、該振動板と個別電極との間に生じる静電気力を利用して、前記振動板を変形させることで圧力を発生するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
環境相対湿度検出手段を備え、環境相対湿度とインクの顔料濃度低下特性をパラメータとして前記所定のタイミングが導き出されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェト記録装置。
【請求項８】
非吐出駆動のタイミングが少なくとも吐出の直前であり、非吐出駆動パルス数が１０〜５０００パルスであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
非吐出ノズルの非吐出時間及び／又は環境条件に基づいて非吐出駆動パルス数を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】
非印字領域における空吐出機構を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】
非印字領域で行なう空吐出の間隔が６０秒以上であることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
少なくとも顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とするインクジェット記録用インク。
【請求項１３】
前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料であって、分散剤なしに水に分散が可能になったものであることを特徴とする、請求項１２に記載のインクジェット記録用インク。
【請求項１４】
イオン性基が第４級アンモニウム、第４級アルキルアミンの塩、ピリジニウム、ホスホニウム等のカチオン性基であることを特徴とする請求項１３に記載のインクジェット記録用インク。
【請求項１５】
イオン性基が−ＣＯＯＭ、−ＳＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ、−ＰＯ３Ｍ２（但しＭは水素原子、アルカリ金属、第４級アンモニウム、第４級ホスホニウム、アルカノールアミンを表わす）で示されるアニオン性基であることを特徴とする請求項１３に記載のインクジェット記録用インク。
【請求項１６】
インクを収容したインク収容部からなるインクジェット記録用カートリッジにおいて、該インクが請求項１２〜１５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ジェット記録用カートリッジ。
【請求項１７】
インクを収容したインク収容部と、インク液滴を吐出させるための記録ヘッド部からなるインクジェット記録用カートリッジにおいて、前記インクが請求項１２〜１５のいずれかに記載のインクであり、ヘッドのノズル径が２５μｍ以下であることを特徴とするインクジェット記録用カートリッジ。
【請求項１８】
インクジェット記録に用いる少なくともイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックからなるカラーインクセットにおいて、各色インクが少なくともイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合した顔料、揮発性溶剤としての水、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度が元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とするインクジェット記録用カラーインクセット。
【請求項１９】
ブラックインクの顔料に結合したイオン性基と、イエローインク、マゼンタインク、シアンインクの顔料に結合したイオン性基の極性が互いに異なることを特徴とする請求項１８に記載のインクジェット記録用カラーインクセット。
【請求項２０】
ノズル孔からインク液滴を吐出して記録を行なうインクジェット記録方法において、インクが少なくとも顔料、揮発性溶剤、及び低揮発性溶剤を含有し、ζ電位絶対値が２０ｍＶ以上であって、印字中の非吐出ノズルにおいてメニスカス近傍のインクの顔料濃度が低下する特性を有するインクを用いて、該非吐出ノズルに対して少なくとも吐出の前にインク液滴が吐出しない程度にメニスカスを振動させる非吐出駆動を加えることで吐出インク滴の顔料濃度の低下を抑制させることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項２１】
前記のインクが、揮発性溶剤の蒸発により顔料濃度を元の１．２５〜１．５０倍に濃縮したときのζ電位の絶対値が蒸発前のζ電位の絶対値に対して５ｍＶ以上低下するものであることを特徴とする請求項１８に記載のインクジェット記録方法。
【請求項２２】
前記揮発性溶剤として少なくとも水を含有し、前記顔料がイオン性基を直接もしくは連結基を介して結合したものであって、分散剤なしに水に分散が可能になったものであることを特徴とする、請求項１９に記載のインクジェット記録方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−７１６１０（Ｐ２０１２−７１６１０Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４４１７６（Ｐ２０１１−２４４１７６）
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【分割の表示】特願２００１−８３２９７（Ｐ２００１−８３２９７）の分割
【原出願日】平成１３年３月２２日（２００１．３．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月８日（２０１１．１１．８）
【分割の表示】特願２００１−８３２９７（Ｐ２００１−８３２９７）の分割
【原出願日】平成１３年３月２２日（２００１．３．２２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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