(57)【要約】【課題】インクの吐出量に応じて適切な直径のドットを形成し、にじみおよび混色のない画像を高い速度で記録することができる。【解決手段】インクジェット記録装置１１は、吐出手段３９によって記録ヘッド１２に備わるインク室２２のインクを複数のノズル１８から記録媒体２５に向けて吐出させ、記録媒体２５上にドットを形成し画像を記録する。ノズル１８から吐出されるインクの吐出量Ｖと記録媒体２５上に形成されるドット４３の直径Ｄとは、Ｄ＝Ａ×３√Ｖ（１８≦Ａ≦２５）の式を満足するので、インクの吐出量Ｖに対して最適な直径Ｄのドット４３が記録媒体２５上に形成される。このことによって、所望の記録媒体２５を使用してフェザリング、カラー画像における互いに隣合うドット４３間の色のにじみおよび混色を起こすことなく高い速度で連続して画像を記録することが可能になる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク室および複数のノズルを有する記録ヘッドと、インク室のインクを複数のノズルから記録媒体に向けて吐出させる吐出手段とを備え、吐出手段によってノズルから吐出されるインクが記録媒体上に付着して形成されるドットによって画像を形成するインクジェット記録装置において、
ノズルから吐出されるインクの吐出量Ｖと記録媒体上に形成されるドットの直径Ｄとが、式（１）を満足することを特徴とするインクジェット記録装置。
Ｄ＝Ａ×３√Ｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
ここで、１８≦Ａ≦２５
【請求項２】
前記吐出手段によって吐出されるインクの最大吐出量Ｖｍａｘに対応するドットの直径Ｄｍａｘが、
互いに隣合うドットの中心点間距離であるドットピッチＰの１．４倍以上（Ｄｍａｘ≧１．４Ｐ）であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記インクは、
２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記インクは、
２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上、４０ｍＮ／ｍ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】
前記インクには、
インクの重量に対する百分率で１０重量％以下の固形分が含有され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】
前記固形分は、
顔料および水分散性の樹脂を含むことを特徴とする請求項５記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記記録媒体は、
インクを吸収するコート層を備える記録媒体であ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ット記録装置。
【請求項８】
前記吐出手段は、圧電素子を含み、
圧電素子が電気信号に応答して発生する機械的ひずみによってインク室に圧力を負荷しノズルからインクを吐出させ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録ヘッドから記録媒体に向けてインクを吐出し、記録媒体上に形成されるドットによって画像を記録する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装置は、必要とされる画像の解像度および階調数などに基づいて記録媒体上に形成するドットの直径が設定される。ドットの直径の設定に伴ってインクの吐出量が設定され、記録ヘッドに備わる複数のノズルから記録媒体に向けてインクが吐出される。吐出されたインクの液滴が記録媒体上に付着し広がることによって、所望の直径のドットが形成されて画像が記録される。
【０００３】
記録媒体上で形成されるドットの直径は、使用する記録媒体およびインクの組成などによって影響を受ける。たとえば、インクが記録媒体上で過度に広がることによって、形成されるドットの直径が、インクの吐出量に応じて設定された直径よりも大きくなる場合、正確な円形のドットではなく外周縁部がにじんだドットとなる。ドットの外周縁部のにじみによって、特に文字および線などの画像における外周縁部のにじみ、カラー画像における隣合うドット間の色のにじみおよび混色が発生し画像特性のよい画像を得ることができない。
【０００４】
また記録媒体上でインクの広がりが少なく、形成されるドットの直径がインクの吐出量に応じて設定された直径よりも小さくなる場合、記録媒体上のインク層が厚くなりインクの乾燥速度が低下する。したがって、連続して画像の記録を行う場合、先に記録され排出された記録媒体の画像記録面上の乾燥していないインクが、次に記録され排出された記録媒体の非画像記録面に付着する。このため、インクの乾燥速度に対応させて画像の記録速度を低く設定することが必要とされる。また、設定された所望の直径のドットで記録された画像と同一の画像を記録するためには、１ドット当たり当初に設定した吐出量よりも多い吐出量が必要となるので、画像当たりのインクの使用量が増大しコストが高くなる。以上のように、インクの吐出量と記録媒体上で形成されるドットの直径との関係は、高画質を得るとともに記録効率向上および記録コスト低減のための重要な因子である。
【０００５】
インクの吐出量に対して好適な直径のドットを形成する先行技術が、特許第３０６０３０９号公報に開示されている。特許第３０６０３０９号公報に開示される技術は以下のようなものである。図８は、吐出されたインク１および記録媒体２上に形成されるドット３を示す概略断面図である。インク１を吸収するコート層４を備える記録媒体２を用いる場合、ノズルから吐出されたインク１は、インク１を吸収するコート層４に吸収されドット３が形成される。記録媒体２のコート層の厚さをＬ、コート層４の吸水率をα、記録媒体２に形成されるドットの直径をＤとすると、インク１の吐出量Ｖは式（２）で表される。
Ｖ＝απ（０．５Ｄ）２Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　…（２）
【０００６】
また、コート量をｍｃ、コート層４の密度をрとすると、コート層４の厚さＬは式（３）で表される。
Ｌ＝ｍｃ／р　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（３）
【０００７】
式（２）および式（３）より、インク１の吐出量Ｖとドット３の直径Ｄとの関係が式（４）で表される。
Ｄ＝２｛Ｖ／（απｍｃ／р）｝１／２　　　　　　　　　　　…（４）
【０００８】
式（４）中のαπｍｃ／рは、使用する記録媒体２のコート層４の構成に基づいて各値を代入することによって定数となり、ドット３の直径Ｄはインク１の吐出量Ｖの平方根に比例する。したがって、式（４）を満足するような最適なコート層を有する記録媒体２を選択することによって、互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色のない画像を記録することができるというものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特許第３０６０３０９号公報開示の先行技術には以下の問題がある。式（４）を満足するドット３を形成するインク１の吐出量Ｖは２００〜５００ピコリットル（ｐｌ）であり、インクの吐出量が３〜３０ｐｌに低減されている近年のインクジェット記録装置に対して式（４）を適用することは困難であるという問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、インクの吐出量に応じて適切な直径のドットを形成し、にじみおよび混色のない画像を高い速度で記録することができるインクジェット記録装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インク室および複数のノズルを有する記録ヘッドと、インク室のインクを複数のノズルから記録媒体に向けて吐出させる吐出手段とを備え、吐出手段によってノズルから吐出されるインクが記録媒体上に付着して形成されるドットによって画像を形成するインクジェット記録装置において、
ノズルから吐出されるインクの吐出量Ｖと記録媒体上に形成されるドットの直径Ｄとが、式（１）を満足することを特徴とするインクジェット記録装置である。
Ｄ＝Ａ×３√Ｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
ここで、１８≦Ａ≦２５
【００１２】
本発明に従えば、ノズルから吐出されるインクの吐出量Ｖと記録媒体上に形成されるドットの直径Ｄとが式（１）を満足するので、インクの吐出量Ｖに対して最適な直径Ｄのドットが記録媒体上に形成される。このことによって、所望の記録媒体を使用して画像の外周縁部におけるインクの髭状のにじみ（以下、フェザリングと呼ぶ）、カラー画像における互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色を起こすことなく高い速度で連続して画像を記録することが可能になる。
【００１３】
また本発明は、前記吐出手段によって吐出されるインクの最大吐出量Ｖｍａｘに対応するドットの直径Ｄｍａｘが、
互いに隣合うドットの中心点間距離であるドットピッチＰの１．４倍以上（Ｄｍａｘ≧１．４Ｐ）であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、ベタ画像を記録するとき、隙間を生じることなくドットが記録媒体上に形成されるので、画像の同じ部分に対して複数回インクを吐出させることなくベタ画像の記録を行うことが可能になる。このことによって、ベタ画像を高い記録速度で記録することができる。
【００１５】
また本発明は、前記インクは、
２５℃における粘度が５ｍＰａ・ｓ以上であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、インクの粘度を５ｍＰａ・ｓ以上とすることによって、ドットの直径Ｄとインクの吐出量Ｖとの間に好適な関係を実現することができるので、ドットの直径Ｄがインクの吐出量Ｖに対して大きくなることなく外周縁部ににじみのないドットが形成される。このことによって、フェザリング、カラー画像における互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色のない画像を記録することができる。
【００１７】
また本発明は、前記インクは、
２５℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上、４０ｍＮ／ｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、インクの表面張力を２５ｍＮ／ｍ以上、４０ｍＮ／ｍ以下とすることによって、インクの記録媒体に対するぬれ性が好適な範囲となり、ドットの直径Ｄとインクの吐出量Ｖとの間に好適な関係を実現することができるので、ドットの直径Ｄがインクの吐出量Ｖに対して小さくなることなくドットが形成される。このことによって、インクが速やかに乾燥するので、記録媒体上のインクが他の記録媒体に付着して汚染することなく高い記録速度で連続して画像を記録することが可能になる。
【００１９】
また本発明は、前記インクには、
インクの重量に対する百分率で１０重量％以下の固形分が含有されることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、インクに含有される固形分を１０重量％以下にすることによって、ノズルに目詰まりを発生させることなくインクを安定して吐出することが可能になる。
【００２１】
また本発明は、前記固形分は、
顔料および水分散性の樹脂を含むことを特徴とする。
【００２２】
本発明に従えば、インクは、固形分に顔料を含む顔料インクであるので、染料インクと比較してにじみの少ない耐光性および耐水性に優れる画像を記録することが可能になる。
【００２３】
また本発明は、前記記録媒体は、
インクを吸収するコート層を備える記録媒体であることを特徴とする。
【００２４】
本発明に従えば、インクを吸収するコート層を備える記録媒体を使用することによって、外周縁部ににじみのないドットが形成される。このことによって、フェザリング、互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色のない画像を記録することができる。
【００２５】
また本発明は、前記吐出手段は、圧電素子を含み、
圧電素子が電気信号に応答して発生する機械的ひずみによってインク室に圧力を負荷しノズルからインクを吐出させることを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、インクは、熱を利用することなくインク室に負荷される圧力によってノズルから吐出される。このことによって、インク中の固形分および不純物が堆積する現象であるコゲーションを起こすことがなく、また高粘度のインクを用いても安定してノズルから吐出させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態であるインクジェット記録装置１１を簡略化して示す透視斜視図であり、図２は記録ヘッド１２の構成を簡略化して示す分解斜視図である。図２に示す記録ヘッド１２に備わるヘッドプレート１３には、後述する駆動電極を備えるけれども、ここでは理解を容易にするため省略して示す。
【００２８】
インクジェット記録装置１１のハウジング１４内には、記録ヘッド１２が設けられる。記録ヘッド１２は、底壁部１５と複数の隔壁部１６とを有するヘッドプレート１３と、隔壁部１６の上面に設けられる天板１７と、複数のノズル１８を備えヘッドプレート１３の一方の端部に設けられるノズルプレート１９と、ヘッドプレート１３の他方の端部に設けられる図示しない背面板と、天板１７の上部に設けられ、開口部２０を有するインクセット２１とを含んで構成される。複数の隔壁部１６は、底壁部１５から垂直に立上がるように所定の間隔で配置されており、複数の隔壁部１６と底壁部１５と天板１７とノズルプレート１９と図示しない背面板とによって複数のインク室２２が形成される。天板１７には、各インク室２２に連通する共通インク供給路２３と共通インク供給路２３とインクセット２１の開口部２０とを連結するインク供給管２４とが形成される。インクセット２１には、インクが貯留されており、記録ヘッド１２に着脱可能に装着され、共通インク供給路２３を介して各インク室２２へ供給される。インクがすべて消耗されたときは、インクセット２１のみが交換される。
【００２９】
記録ヘッド１２が記録媒体２５に対して矢符２６および矢符２７に示す主走査方向に相対的に往復移動しながら、記録媒体２５が、給紙部２８から矢符２９に示す副走査方向に給送される。給紙部２８に備えられている記録媒体２５は、図示しない給紙ローラにより１枚ずつ送り出され、搬送ローラなどの搬送手段３０によって、記録ヘッド１２の下方に給送される。記録が終了した記録媒体２５は排紙部３１に排出される。
【００３０】
記録ヘッド１２は、主走査方向に延びる送りシャフト３３に摺動自在に支持され、かつ主走査方向に沿って延び、送りシャフト３３の下方に配置される保持部材３４上に乗載されて、記録媒体２５に対する位置が決められている。送りシャフト３３と保持部材３４との間の主走査方向の両端部には、一対のプーリ３５，３６が設けられ、一対のプーリ３５，３６間に送りシャフト３３と平行に張架されるタイミングベルト３７が巻回される。タイミングベルト３７の両端部が、キャリッジ３２の背面部に固定され、一方のプーリ３５に駆動手段としてモータ３８が同軸に取り付けられているので、このモータ３８が駆動されることによって、記録ヘッド１２が主走査方向に往復移動する。
【００３１】
記録ヘッド１２に備わりインク室２２のインクをノズル１８から記録媒体２５に向けて吐出させる吐出手段には、圧電素子を含み、圧電素子が電気信号に応答して発生する機械的ひずみによってインク室２２に圧力を負荷しノズル１８からインクを吐出させる方式を用いてもよいし、加熱ヒータを含み、インクが気化して発生する泡によってインクに圧力を負荷しノズル１８からインクを吐出させる方式を用いてもよい。好適には圧電素子を利用する方式によって吐出される。このことによって、インクの固形分によるコゲーションを起こすことがなく、また高粘度のインクを用いても安定してノズル１８から吐出させることができる。
【００３２】
圧電素子を利用する吐出手段３９としては、たとえば圧電素子として分極したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用い、インク室２２の隔壁部１６を構成し、圧電素子に発生する機械的ひずみによってインクを吐出する方式がある。以下、前記方式でインクを吐出させる動作原理について説明する。図３は記録ヘッド１２を構成するヘッドプレート１３の構成の一部を拡大して示す図であり、図４は図２に示す記録ヘッド１２をインク室２２の延長方向から見た断面図である。ヘッドプレート１３の底壁部１５および複数の隔壁部１６の表面には、複数の隔壁部１６に電圧を印加する駆動電極４０が設けられる。また複数の隔壁部１６を形成するＰＺＴは、矢符４１の方向に分極している。
【００３３】
インク室２２ｂを構成する隔壁部１６ａおよび１６ｂに電圧が印加されていないとき、すなわちインク室２２ｂの駆動電極４０ｂと、インク室２２ｂに隣接するインク室２２ａの駆動電極４０ａおよびインク室２２ｂに隣接するインク室２２ｃの駆動電極４０ｃとの間に電位差が生じていないとき、インク室２２ｂは毛管作用によってインクセット２１から供給されるインクで充填された状態となる。インク室２２ａおよびインク室２２ｃも同様にインクで充填された状態となる。
【００３４】
記録する画像に基づく電気信号が出力され、電圧がインク室２２ａの駆動電極４０ａおよびインク室２２ｃの駆動電極４０ｃに印加されると、インク室２２ｂの駆動電極４０ｂと、インク室２２ａの駆動電極４０ａおよびインク室２２ｃの駆動電極４０ｃとの間に電位差が生じ、インク室２２ｂを構成する隔壁部１６ａおよび１６ｂに電圧が印加される。印加された電圧によって、隔壁部１６ａおよび１６ｂにそれぞれ矢符６０および６１に示す方向の電界が発生し、この電界の作用によってインク室２２ｂを構成する隔壁部１６ａおよび１６ｂに機械的ひずみが生じ、インク室２２ｂ側に凸になるように変形する。このことによって、圧力波が発生し、インク室２２ｂ内に充填されているインクに圧力がかかり、インクの液滴が先に述べた図２に示すノズル１８から吐出される。
【００３５】
電気信号の出力を停止し、インク室２２ａの駆動電極４０ａおよびインク室２２ｃの駆動電極４０ｃへの電圧の印加を止めると、隔壁部１６ａおよび１６ｂの形状が変形前の元の形状に戻ることによって、インク室２２ｂの体積が元に戻り、復元された体積分のインクが前述の図２に示す共通インク供給路２３を介してインクセット２１から供給される。
【００３６】
以上によって、高粘度のインクをより安定してノズル１８より吐出することができる。
【００３７】
図５は、記録媒体２５上のドット４３を示す概略図である。記録する画像に必要とされる解像度および階調数などに基づいて記録媒体２５上に形成されるドット４３の直径Ｄが設定されると、それに伴ってインクの吐出量Ｖが設定される。記録ヘッド１２は、主走査方向に移動し各ノズル１８から予め設定された吐出量Ｖのインクが吐出手段３９によって吐出され、吐出されたインクの液滴が記録媒体２５の上にインクが付着し広がることによってドット４３が形成される。このように記録ヘッド１２が主走査方向に移動し記録媒体２５上にドット４３を形成することによって所定の画像部分が記録されると、記録媒体２５が副走査方向に所定量搬送され、再び記録ヘッド１２が主走査方向に移動して所定の画像部分が記録される。以上を繰返すことによって、記録媒体２５上に所定の画像が記録される。
【００３８】
ノズル１８から吐出されるインクの吐出量Ｖと記録媒体２５上に形成されるドット４３の直径Ｄとは、式（１）を満足し、インクの吐出量Ｖに対して最適な直径Ｄのドット４３が記録媒体２５上に形成される。
Ｄ＝Ａ×３√Ｖ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
ここで、１８≦Ａ≦２５
【００３９】
このことによって、所望の記録媒体２５を使用してフェザリング、カラー画像における互いに隣合うドット４３間の色のにじみおよび混色を起こすことなく高い速度で連続して画像を記録することが可能になる。
【００４０】
またドット４３は、図５に示すように互いに隣合うドット４３の中心点間距離であるドットピッチＰで主走査方向および副走査方向に形成される。インクの吐出量Ｖは式（１）を満足するものであれば任意に設定することができ、記録する画像がベタ画像または高い記録速度が要求される画像である場合、高解像度および高階調数は要求されないので、ドット４３の直径Ｄは最大となり、インクの吐出量Ｖは最大吐出量Ｖｍａｘとなる。互いに隣合うドット４３がすべて接するまたは重畳するためには、最大吐出量Ｖｍａｘに対応するドット４３の直径Ｄｍａｘを、ドットピッチＰの√２倍以上すなわち１．４倍以上（Ｄｍａｘ≧１．４Ｐ）とする。
【００４１】
したがって、ベタ画像を記録するとき、隙間を生じることなくドット４３が記録媒体２５上に形成されるので、画像の同じ部分に対して複数回インクを吐出させることなくベタ画像の記録を行うことが可能になる。このことによって、ベタ画像を高い記録速度で記録することができる。
【００４２】
また記録する画像が写真画像などの高解像度および高階調数が要求される画像である場合、設定されるドット４３の直径Ｄは最小であり、設定される吐出量は最小吐出量Ｖｍｉｎとなる。最小吐出量Ｖｍｉｎに対するドット４３の直径Ｄｍｉｎは特に規定されないが、高解像度および高階調数である写真画像において粒状感を目立たせないようにするためには、最小吐出量Ｖｍｉｎを５ｐｌ以下とすることが望ましい。また吐出量Ｖは、前述した吐出量以外にも解像度、階調数および記録速度に応じて複数段階に設定することができる。
【００４３】
記録媒体２５としては、普通紙以外に、コート紙および光沢紙などのインクを吸収するコート層を備える記録媒体がある。好ましくは、コート層を備える記録媒体を用いる。コート層を備える記録媒体としては、普通紙の表面に顔料を含む樹脂などをコーティングしたコート紙、普通紙の表面をたとえばポリエチレンなどの樹脂で被覆した後、顔料を含む樹脂などでコーティングすることによってコート層が形成されたレジンコート（Ｒｅｓｉｎ　Ｃｏａｔｅｄ；略称：ＲＣ）紙、またはたとえばシリカなどを用いて表面を被覆することによってコート層が形成されたポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙ　Ｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｔｅｌｅｐｈｔｈａｌａｔｅ；略称：ＰＥＴ）フィルムなどがある。コート層の材料としては種々の材料があり、いずれの材料を用いてもよい。
【００４４】
また、コート層が湿潤状態または可塑性を有している状態で、加熱された鏡面状のキャストドラムに圧着し、熱によってコート層を乾燥させ鏡面を写取ることによって光沢を与えるキャストコート、金属ロール同士または金属ロールと弾性ロールとを接触させ、接触するロール間にコート層を有する記録媒体を通し加圧、加熱および摩擦することによって光沢、平滑性または透明性などを与えるスーパーカレンダ、表面が鏡面状であり内部空間に高圧蒸気が通気されている円筒型ロールを介して対向する位置に耐熱性ゴムロールがそれぞれ配置され、ゴムロールを円筒型ロールに圧接し、ゴムロールと円筒型ロールとの間にコート層を有する記録媒体を通すことによって光沢を与えるグロスカレンダなどの方法によって表面に光沢を与えてもよい。
【００４５】
以上のような記録媒体２５を用いることによって、外周縁部ににじみのないドット４３が形成されるので、フェザリング、カラー画像において互いに隣合うドット４３間の色のにじみおよび混色のない画像を記録することができる。
【００４６】
使用するインクは、インクの吐出量Ｖおよび記録媒体２５上に形成されるドット４３の直径Ｄが前述した式（１）および（Ｄｍａｘ≧１．４Ｐ）を満足するものであれば、水性顔料インク、水性染料インクなどのいかなるインクでもよい。好ましくは顔料および水分散性の樹脂を含む水性顔料インクを用いる。顔料インクを用いることによって、染料インクと比較してにじみのない耐候性および耐水性に優れる画像を記録することが可能になる。
【００４７】
顔料としては、特に限定されないけれども、たとえば以下に示す顔料が好適に用いられる。黒色顔料としては、たとえば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およびチャンネルブラックなどのカーボンブラックがある。
【００４８】
青色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、１５、１５：１、１５：２、１５：３、１５：４、１５：６、１６、１７：１、５６、６０および６３などがある。
【００４９】
赤色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、５、７、１７、２２、２３、３１、３８、４８：２（Ｂａ）、４８：２（Ｃａ）、４８：３（Ｓｒ）、４８：４（Ｍｎ）、４９：１、５２：２、５３：１、５７：１、６０：１、６３：１、６３：２、６４：１、８１、８３、８８、１０１、１０４、１０５、１０６、１０８、１１２、１１４、１２２、１２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０９および２１９などがある。
【００５０】
黄色顔料としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、３、１２、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２、５３、５５、８１、８３、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１２８、１３８および１５３などがある。
【００５１】
前述した顔料以外にも、たとえばアニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）などの黒色有機顔料、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ１、２、５、７、１３、１４、１５、１６、３４、３６、３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１、２、１９、３２、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１、４、３６およびＣ．Ｉ．ピグメントブラウン３、５、２５、２６などを用いることもできる。
【００５２】
また顔料としては、顔料粒子の表面に存在する活性基の酸化処理、またはその他の表面処理を行うことによって作製される分散剤が不要な顔料（以後、自己分散型顔料と呼ぶ）が好適に使用される。表面処理された顔料の粒子表面は、カルボキシル基やスルホン酸基などの官能基を多く有するので、分散剤を使用することなくインク中に分散させることが可能である。
【００５３】
自己分散型顔料は、たとえば以下のようにして作製される。顔料分散液を低速で攪拌しながら、たとえば発煙硫酸、硫酸、クロロ硫酸、フルオロ硫酸などの処理剤を添加した顔料分散液を６０〜２００℃で加熱処理して、顔料粒子に分散性を与える前記官能基を顔料粒子の表面に導入する。顔料分散液から溶剤を除去した後、水による洗浄、限外濾過、逆浸透、遠心分離、濾過などを繰返し処理剤を取除くことによって自己分散型顔料が得られる。
【００５４】
また、たとえばプラズマなどを用いた物理的表面処理方法または前述した以外の化学的表面処理方法によって、分散性を与える官能基または前記官能基を含んだ分子を顔料の粒子表面に導入することが可能である。このように作製された顔料も高い分散性を示す。
【００５５】
また水性顔料インクは、水分散性の樹脂を含む。水分散性の樹脂は、特に限定されないけれども、好ましくはポリエステル樹脂微粒子またはポリウレタン樹脂微粒子が用いられ、より好ましくはポリエステル樹脂微粒子が用いられる。ポリエステル樹脂微粒子とポリウレタン樹脂微粒子とは混合して用いてもよい。ポリエステル樹脂微粒子およびポリウレタン樹脂微粒子は、アクリル樹脂微粒子などの他の樹脂微粒子と比較して、画像の定着性およびノズル１８からのインク吐出安定性に優れた特性を示す。
【００５６】
ポリエステル樹脂微粒子は、重量平均分子量が３００００以下、水酸基価が１３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、酸価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、粒子径が２００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下である。重量平均分子量が３００００を超える場合、インクの粘度が高くなり、分散粒子径を制御することが困難である。
【００５７】
またポリエステル樹脂微粒子はガラス転移温度Ｔｇが７０℃以下であることが好ましい。７０℃を超える場合、破断伸びが小さくなる傾向にあるので、このようなポリエステル樹脂微粒子を含むインクを用いて記録した画像は、指または蛍光ペンなどで擦ったときの画像の堅牢性である耐擦過性に劣る。また顔料を主成分とする塗工液からなるコート層を有する光沢紙などの記録媒体２５に対しては、ガラス転移温度Ｔｇが低いポリエステル樹脂微粒子の方が接着しやすい傾向にあるので、ガラス転移温度Ｔｇは７０℃以下である方が好ましい。
【００５８】
ポリエステル樹脂微粒子としては、前述した条件を満たすポリエステル樹脂微粒子であれば市販のポリエステル樹脂微粒子を用いることが可能であり、たとえばバイロナールシリーズ（東洋紡績株式会社製）が用いられる。
【００５９】
前述した顔料およびポリエステル樹脂微粒子は、インクの固形分であり、インクの重量に対する百分率で１０重量％以下となるように含有される。１０重量％を超える場合、ノズル１８に目詰まりが発生し、ノズル１８からインクを安定して吐出することができない。顔料の含有量は、画像に要求される色目、濃度、あるいは好ましいインク物性を満たすために決定されるので、顔料の比重および嵩密度などによって異なり、特に限定されるものではない。
【００６０】
２５℃におけるインクの粘度は、５ｍＰａ・ｓ以上とする。インクの粘度は、ポリエチレングリコールなどの高粘性有機溶媒の量、またはインクの作製に使用するその他の有機溶媒の組成比を変えることなどによって調整することができる。また、たとえばアルギン酸ナトリウム、デンプンなどの増粘材を用いてもよい。粘度が５ｍＰａ・ｓ未満である場合、外周縁部ににじみのあるドット４３が形成され、記録した画像においてフェザリング、カラー画像における互いに隣合うドット４３間の色のにじみおよび混色が発生する。
【００６１】
顔料およびポリエステル樹脂微粒子が分散される溶剤としては、水を主体とするけれども、特に水溶性有機溶剤を添加しているものが好ましい。水溶性有機溶剤としては、たとえばメチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコールなどの炭素数１〜４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などのアミド類、アセトン、ジアセトンアルコールなどのケトンまたはケトンアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル類、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール類、エチレングリコール、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などのアルキレン基が２〜６個の炭素原子を含むアルキレングリコール類、グリセリン、エチレングリコールモノメチルエーテル、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メチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテルおよびトリエチレングリコールモノエチルエーテルなどの多価アルコールの低級アルキルエーテル類、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，５−ペンタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチルカルビトールおよび１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンなどがある。
【００６２】
前述した水溶性有機溶剤の中でも、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、チオジグリコール、ポリエチレングリコール、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，５−ペンタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、トリエチレングリコールモノブチルエーテルおよびエチルカルビトールから少なくとも１種の水溶性有機溶剤を選択して使用することが好ましい。これらの水溶性有機溶剤を配合することにより、インクの吐出安定性が向上される。
【００６３】
インク中の前記水溶性有機溶剤の含有量は、インクの重量に対する百分率で５重量％以上、５０重量％以下の範囲であり、好ましくは５重量％以上、４０重量％以下、より好ましくは１０重量％以上、４０重量％以下の範囲である。水溶性有機溶剤の含有量を前記範囲にすることにより、ノズル１８からインクを安定して吐出することができる。水溶性有機溶剤の含有量が５０重量％を超える場合、水の割合が低くなるので、インクの乾燥性が著しく低下し記録した画像ににじみなどが発生する。また水溶性有機溶剤の含有量が５重量％未満である場合、インクの保湿性が不充分であり、ノズル１８でインクの固形分が乾燥し固化することによってノズル１８の目詰まりが発生する。
【００６４】
またインクは、所望の物性値を有するインクとするために、前述したインク材料のほかに必要に応じてインクの表面張力を低下させる界面活性剤、インクの泡立ちを防止する消泡剤およびインクの変色およびノズル１８の目詰まりを防止する防腐剤などを添加してもよい。さらにノズル１８の目詰まりを防止する乾燥防止剤として尿素、チオ尿素、エチレン尿素またはそれらの誘導体などを添加してもよい。
【００６５】
界面活性剤としては、以下のものが用いられる。アニオン界面活性剤としては、たとえば高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルアリールエーテル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、アルキルアリルおよびアルキルナフタレンスルホン酸塩、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およびアルキルアリールエーテルリン酸塩などがある。
【００６６】
またカチオン界面活性剤としては、たとえばアルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、テトラアルキルアンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、アルキルピリジニウム塩およびイミダゾリニウム塩などがある。
【００６７】
また両性界面活性剤としては、たとえばジメチルアルキルラウリルベタイン、アルキルグリシン、アルキルジ（アミノエチル）グリシンおよびイミダゾリニウムベタインなどがある。
【００６８】
またノニオン界面活性剤としては、たとえば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ポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ショ糖エステル、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、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アミンオキシドおよびポリオキシエチレンアルキルアミンなどがある。
【００６９】
界面活性剤を添加することによって、２５℃におけるインクの表面張力は、２５ｍＮ／ｍ以上、４０ｍＮ／ｍ以下となるように調整される。表面張力が２５ｍＮ／ｍ未満である場合、記録媒体２５への浸透速度が過度に速くなり、フェザリング、インクの裏抜けなどが発生する。４０ｍＮ／ｍを超える場合、インクの乾燥速度が低下し、高い記録速度で連続して画像を記録すると記録媒体２５上のインクが他の記録媒体に付着して汚染する。
【００７０】
消泡剤としては、たとえばエチルアルコールおよびイソプロピルアルコールなどがある。防腐剤、防カビ剤および防錆剤としては、たとえば安息香酸、ジクロロフェン、ヘキサクロロフェン、ソルビン酸、ｐ−ヒドロキシ安息香酸エステル、エチレンジアミン四酢酸（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｄｉａｍｉｎｅ　Ｔｅｔｒａ−Ａｃｅｔｉｃ　ａｃｉｄ；略称：ＥＤＴＡ）、デヒドロ酢酸ナトリウム、１，２−ベンゾチアゾリン−３−オンおよび３，４−イソチアゾリン−３−オンなどがある。
【００７１】
（実施例）
以下本発明の実施例について説明する。インクの作製例は例示であり、これに限定されるものではない。なお本実施例中におけるインクの粘度および表面張力の測定は次のようにして行った。また、顔料は各色すべて自己分散型顔料を用いた。
（Ａ）粘度測定：粘度計（ＬＶＤＶ−ＩＩＩ：ＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ社製）を用いて、測定温度２５℃、回転数２０ｒｐｍとしてインクの粘度を測定した。
（Ｂ）表面張力測定：表面張力計（ＣＢＶＰ−Ａ３：ＦＡＣＥ社製）を用いて測定温度２５℃としてインクの表面張力を測定した。
【００７２】
（実施例１）
自己分散型顔料、ポリエステル樹脂微粒子（ＭＤ１４００：東洋紡績株式会社製）、粘度調整剤であるポリエチレングリコール（Ｐｏｌｙ　Ｅｔｈｙｌｅｎｅ　Ｇｌｙｃｏｌ；略称：ＰＥＧ）、水溶性有機溶剤であるジエチレングリコールおよびグリセリン、界面活性剤を表１に示す割合で攪拌混合することによってマゼンタインクを作製した。得られたマゼンタインクは、粘度が７．１ｍＰａ・ｓ、表面張力が３０．５ｍＮ／ｍであった。
【００７３】
（実施例２）
表１に示す割合のインク材料を用いて実施例１と同様にして作製しシアンインクを得た。粘度は７．９ｍＰａ・ｓ、表面張力は３１．０ｍＮ／ｍであった。
【００７４】
（実施例３）
表１に示す割合のインク材料を用いて実施例１と同様にして作製しイエローインクを得た。粘度は７．８ｍＰａ・ｓ、表面張力は３０．８ｍＮ／ｍであった。
【００７５】
（実施例４）
表１に示す割合のインク材料を用いて実施例１と同様にして作製しブラックインクを得た。粘度は６．７ｍＰａ・ｓ、表面張力は３１．８ｍＮ／ｍであった。
【００７６】
（比較例１）
ポリエチレングリコールを０．０重量％とする表１に示す割合のインク材料を用いて実施例１と同様にして作製しマゼンタインクを得た。粘度は４．５ｍＰａ・ｓ、表面張力は３３．０ｍＮ／ｍであった。
【００７７】
（比較例２）
ポリエチレングリコールを０．０重量％とする表１に示す割合のインク材料を用いて実施例１と同様にして作製しブラックインクを得た。粘度は３．２ｍＰａ・ｓ、表面張力は３３．０ｍＮ／ｍであった。
【００７８】
（比較例３）
界面活性剤を０．０重量％とする表１に示す割合のインク材料を用いて実施例１と同様にして作製しブラックインクを得た。粘度は７．３ｍＰａ・ｓ、表面張力は４２．０ｍＮ／ｍであった。
【００７９】
（比較例４）
固形分を１０．５重量％とする表１に示す割合のインク材料を用いて実施例１と同様にして作製しイエローインクを得た。粘度は６．７ｍＰａ・ｓ、表面張力は３１．８ｍＮ／ｍであった。
【００８０】
【表１】
2004050647.tif 000003
【００８１】
得られたインクをインクジェット記録装置（ＡＪ２０００：シャープ株式会社製）の改造機に供給し、記録媒体２５として光沢紙（スーパーフォト光沢紙：シャープ株式会社製）を使用して６００ｄｐｉの解像度で所定の画像を連続して記録した。得られた画像に対してフェザリング、他の記録媒体の非画像記録面へのインクの付着を目視によって判断し、フェザリング、インクの付着が確認されない場合をそれぞれ合格（○）とした。またノズルの目詰まりを確認し、目詰まりが発生しない場合を合格（○）とした。また、実施例１〜４のインクを全て組合せて使用することによって記録した画像および比較例１のインクと比較例２のインクとを組合せて使用することによって記録した画像において、互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色を目視によって判断し、色のにじみおよび混色が見られない場合を合格（○）とした。評価結果を表２に示す。
【００８２】
【表２】
2004050647.tif 000004
【００８３】
また得られたインクを用いて５段階のインクの吐出量Ｖ（ｐｌ）に対するドットの直径Ｄ（μｍ）を測定した。測定結果を表３に示す。
【００８４】
【表３】
2004050647.tif 000005
【００８５】
図６は、実施例１〜４におけるインクの吐出量Ｖとドットの直径Ｄとの関係を示す図であり、図７は比較例１〜４におけるインクの吐出量Ｖとドットの直径Ｄとの関係を示す図である。図６において、第１ライン４４は、Ａが２５のときの式（１）におけるインクの吐出量Ｖとドットの直径Ｄとの関係を求めた結果であり、第２ライン４５はＡが１８のときの式（１）におけるインクの吐出量Ｖと直径Ｄとの関係を求めた結果であり、第３ライン４６は、実施例１のインクを用いてインクの吐出量Ｖと記録媒体に形成されたドットの直径Ｄとの関係を求めた結果であり、第４ライン４７は、実施例２のインクを用いてインクの吐出量Ｖと記録媒体に形成されたドットの直径Ｄとの関係を求めた結果であり、第５ライン４８は、実施例３のインクを用いてインクの吐出量Ｖと記録媒体に形成されたドットの直径Ｄとの関係を求めた結果であり、第６ライン４９は、実施例４のインクを用いてインクの吐出量Ｖと記録媒体に形成されたドットの直径Ｄとの関係を求めた結果である。
【００８６】
また図７において、第７ライン５０は、比較例１のインクを用いてインクの吐出量Ｖと記録媒体に形成されたドットの直径Ｄとの関係を求めた結果であり、第８ライン５１は、比較例２のインクを用いてインクの吐出量Ｖと記録媒体に形成されたドットの直径Ｄとの関係を求めた結果であり、第９ライン５２は、比較例３のインクを用いてインクの吐出量Ｖと記録媒体に形成されたドットの直径Ｄとの関係を求めた結果であり、第１０ライン５３は、比較例４のインクを用いてインクの吐出量Ｖと記録媒体に形成されたドットの直径Ｄとの関係を求めた結果である。
【００８７】
第３〜第１０ライン４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２，５３について式（１）によって近似を行いＡの値をそれぞれ算出した。算出結果を表４に示す。
【００８８】
【表４】
2004050647.tif 000006
【００８９】
インクの吐出量Ｖとドットの直径Ｄとが式（１）を満足しＡの値が１８以上、２５以下であり、粘度、表面張力および固形分が本発明の要件を満足する実施例１〜４では、にじみおよび非画像記録面に対するインクの付着が観察されず、高画質な画像が得られた。またノズルの目詰まりも発生しなかった。また実施例１〜４のインクを組合わせて記録した画像において、互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色は見られなかった。
【００９０】
比較例１および比較例２は、粘度が５ｍＰａ・ｓ未満であり、フェザリングが確認された。またＡは２５を超える値であった。また比較例１のインクと比較例２のインクとを組合せて記録した画像において、互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色が確認された。比較例３は、表面張力が４０ｍＮ／ｍを超えるので、インクの乾燥速度が低下し、記録媒体の非画像記録面に対するインクの付着が確認された。またＡの値は１８未満であった。比較例４は、Ａの値は、１８以上、２５以下の範囲であるけれども、固形分が１０％を超えるので、ノズルに目詰まりが発生した。
【００９１】
以上のように、インクの吐出量Ｖとドットの直径Ｄとが式（１）を満足しＡの値を１８以上２５以下とすることによって、フェザリング、互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色のない画像を記録することができるインクが得られた。また粘度を５ｍＰａ・ｓ以上とすることによって、フェザリング、互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色のない画像を記録することができるインクが得られた。また表面張力を２５ｍＮ／ｍ以上、４０ｍＮ／ｍ以下とすることによって、インクが他の記録媒体に付着して汚染することなく連続して画像を記録することができるインクが得られた。またインクの固形分を１０重量％以下とすることによって、ノズルに目詰まりが発生することのないインクが得られた。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、インクの吐出量Ｖとドットの直径Ｄとが式（１）を満足し、インクの吐出量Ｖに対して最適な直径Ｄのドットが記録媒体上に形成される。このことによって、所望の記録媒体を使用してフェザリング、カラー画像における互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色を起こすことなく高い速度で連続して画像を記録することが可能になる。
【００９３】
本発明によれば、画像の同じ部分に対して複数回インクを吐出させることなくドット間に隙間のないベタ画像の記録を行うことが可能になるので、ベタ画像を高い記録速度で記録することができる。
【００９４】
また本発明によれば、インクの粘度および表面張力を最適な範囲とすることによって、ドットの直径Ｄとインクの吐出量Ｖとの間に好適な関係を実現することができる。このことによって、フェザリング、互いに隣合うドット間の色のにじみおよび混色のない画像を高い記録速度で連続して記録することができる。
【００９５】
また本発明によれば、インクに含有される固形分を１０重量％以下にすることによって、ノズルに目詰まりを発生させることなくインクを安定して吐出することが可能になる。
【００９６】
また本発明によれば、インクは、固形分に顔料を含む顔料インクであるので、染料インクと比較してにじみの少ない耐光性および耐水性に優れる画像を記録することが可能になる。
【００９７】
また本発明によれば、圧電素子によってインク室に圧力が負荷されインクがノズルから吐出されるので、インク中の固形分および不純物が堆積する現象であるコゲーションを起こすことがない。また高粘度のインクを用いても安定してノズルから吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるインクジェット記録装置１１の構成を簡略化して示す概略図である。
【図２】記録ヘッド１２の構成を簡略化して示す分解斜視図である。
【図３】記録ヘッド１２を構成するヘッドプレート１３の構成の一部を拡大して示す図である。
【図４】図２に示す記録ヘッド１２をインク室２２の延長方向から見た断面図である。
【図５】記録媒体２５上のドット４３を示す概略図である。
【図６】実施例１〜４におけるインクの吐出量Ｖとドットの直径Ｄとの関係を表す図である。
【図７】比較例１〜４におけるインクの吐出量Ｖとドットの直径Ｄとの関係を表す図である。
【図８】吐出されたインク１および記録媒体２上に形成されるドット３を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１１　インクジェット記録装置
１２　記録ヘッド
１８　ノズル
２１　インクセット
２２　インク室
２５　記録媒体
３９　吐出手段
４３　ドット
【図１】
2004050647.tif 000007
【図２】
2004050647.tif 000008
【図３】
2004050647.tif 000009
【図４】
2004050647.tif 000010
【図５】
2004050647.tif 000011
【図６】
2004050647.tif 000012
【図７】
2004050647.tif 000013
【図８】
2004050647.tif 000014