【手続補正書】
【提出日】平成17年9月22日(2005.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  インクジェット記録用水性インク
【特許請求の範囲】
【請求項１】  水、塩基性染料、水溶性有機溶剤、並びに、アスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を含有し、
アスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の含有量が、インク全量に対して０．０５〜５重量％であることを特徴とするインクジェット記録用水性インク。
【請求項２】  前記アスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩及びこれらの誘導体が、アスコルビン酸ナトリウム、イソアスコルビン酸ナトリウム、エルソルビン酸ナトリウム、ｔ−ブチル安息香酸カリウム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用水性インク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置において用いられるインクジェット記録用水性インクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、例えば、静電吸引方式；圧電素子を用いてインクに機械的振動又は変位を与える方式；インクを加熱することにより気泡を発生させ、その時に発生する圧力を利用する方式等のインク吐出方式によりインク小滴を形成し、それらの一部又は全部を紙等の被記録材に付着させて記録を行うものである。
【０００３】
このようなインクジェット記録方式の長所は、微小液滴の吐出制御による高印字品質及び高印画品質であり、数ピコリットルの微小液滴を高精度で紙面上に着弾させることにより、フルカラーに近い色再現を持ち、かつ、粒状感のない画像形成が可能となる。しかし、そのような微小液滴の吐出を可能にするためには充分に細い吐出ノズルを高精度で加工し、更にその吐出ノズルを目詰まりさせないために、インクジェットヘッドに微細なフィルターを設置して、インクを供給する必要がある。
【０００４】
しかし、インク供給経路に電極やフィルター等の金属部材が設置されていたり、インク供給路自体が金属部材で構成されるインクジェットヘッドにおいて、インクジェット記録用水性インクが長期間使用された場合には、金属部材が腐食されたり、金属部材から金属イオンが溶出したりするため、金属酸化物が生成したり、着色剤が染料である場合には、金属イオンと染料とが不溶性無機塩を形成して析出物となったり、着色剤が非水溶性の顔料である場合には、インク調製時に顔料粒子の粒子径を制御していても金属イオンにより顔料粒子の凝集、析出が生じたりするため、フィルター及びノズルにおいて目詰まりが発生し、長期にわたり高精度かつ安定して吐出を行うことができないという問題があった。
【０００５】
これに対して、特許文献１には、インクジェット記録用インクに防錆剤として安息香酸を添加する技術が開示され、特許文献２には、インクジェット記録用インクに防腐防黴剤として安息香酸ナトリウムを添加する技術が開示されている。しかし、これらのインクジェット記録用インクが金属を用いたインクジェットヘッドに用いることができるかについては開示されていない。また、特許文献３には、インクと接するニッケル、リン酸化処理ニッケル等を用いた部分の腐食を防止するために、ホットメルト型インクに、アジン系着色剤と金属腐食防止用リン化合物とを含有させる技術が開示されている。
【０００６】
また、一般的なインクジェットプリンタは、紙への着色性や毒性の観点からその多くが酸性染料を含んだインクを使用している。しかしながら、色によっては、鮮やかさという点において不充分な場合があり、マーカーペンで描かれたような鮮やかな画像を得たいという要望がある。特にイエローについては、この要望が大きい。
このような要望を満足するためには、実際にマーカーペンに使用されているような鮮やかな発色を有する塩基性染料を使用するのが好ましい。
【０００７】
塩基性染料は、一般に酸性水溶液において安定であるため、長期安定性を考慮するとインクも酸性にする必要がある。しかし、インクが酸性である場合、インクジェット記録装置の金属部品の腐食が促進されることにより、錆が発生して、吐出ノズルで目詰まりを起こしたり、インク中に金属が溶出して、インク変性による印字品質、印画品質の低下を招くといった問題があった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２８７４５５号公報
【特許文献２】
特公平７−１２２０４４号公報
【特許文献３】
特開平１１−１１６８６５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、塩基性染料を含有するインクにおいても、高信頼性、高画品質が得られるインクジェット記録用水性インクを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水、塩基性染料、水溶性有機溶剤、並びに、アスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも１種の化合物を含有し、アスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも１種の化合物の含有量が、インク全量に対して０．０５〜５重量％であるインクジェット記録用水性インクである。
【００１１】
本発明のインクジェット記録用水性インクは、水、塩基性染料、水溶性有機溶剤を含有する。
【００１２】
上記水は、一般の水であってもよいが、脱イオン水（純水）を使用することが好ましい。
上記水の配合量は、通常時のインク粘度を正常に保つため、インクの全量に対して４０重量％以上であることが好ましい。
【００１３】
上記塩基性染料としては、特に限定されず、例えば、Ｃ．Ｉ．ベーシックイエロー１，２，１１，１３，１４，１９，２１，２５，３２，３３，３６，５１、Ｃ．Ｉ．ベーシックオレンジ２，１５，２１，２２、Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１，２，９，１２，１３，３７，３８，３９，９２、Ｃ．Ｉ．ベーシックバイオレット１，３，７，１０，１４、Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー１，３，５，７，９，１９，２４，２５，２６，２８，２９，４５，５４，６５、Ｃ．Ｉ．ベーシックグリーン１，４、Ｃ．Ｉ．ベーシックブラウン１，１２、Ｃ．Ｉ．ベーシックブラック２，８等を挙げることができる。また、それぞれ単独で用いてもよいし、２種以上混合して用いてもよい。
【００１４】
上記塩基性染料の本発明のインクジェット記録用水性インクにおける含有量は、インク全量に対して０．１〜１０重量％が好ましい。より好ましくは０．２〜３重量％である。
【００１５】
上記水溶性有機溶剤としては、例えば、一般的に湿潤剤、浸透剤として用いられる物質等を挙げることができる。
上記湿潤剤は、主として吐出ノズルにおけるインクからの析出物の発生及びインクの乾固を防止することを目的として添加される。
上記湿潤剤としては、例えば、ポリアルキレングリコール類；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、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポ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、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール等のアルキレングリコール類；グリセリン；２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のピロリドン類等を挙げることができ、これらの湿潤剤は混合して用いることも可能である。
【００１６】
上記湿潤剤の本発明のインクジェット記録用水性インクにおける含有量は、インク全量に対して５〜５０重量％が好ましい。５重量％未満であると、湿潤作用が不充分となり、析出、乾固等の問題が生じることがある。また、５０重量％を超えると、インクが必要以上に増粘し、吐出不能となったり、記録紙上での乾燥が極端に遅くなる等の問題を生じることがある。より好ましくは１０〜４０重量％である。
【００１７】
上記浸透剤は、記録紙へのインク浸透速度を効果的に速めることにより、インクの紙面上での速乾性を向上させ、記録紙上での遅乾性に起因するブリーディング（異なる色の境界でのにじみ）を防止することを目的に添加される。上記浸透剤としては、浸透に伴うフェザリング（紙の繊維に沿ったヒゲ状のにじみ）を起こし難いものが好適に使用され、なかでも、低臭気性であり、蒸気圧の低い多価アルコールモノアルキルエーテルが好適である。
【００１８】
上記多価アルコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、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ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル等を挙げることができる。
また、インクの記録紙への浸透、乾燥性を制御する目的で、エタノール、イソプロピルアルコール等の１価アルコールを使用することもできる。
【００１９】
上記浸透剤の本発明のインクジェット記録用水性インクにおける含有量は、インク全量に対して０．２〜２０重量％が好ましい。０．２重量％未満であると、インクの記録紙への浸透速度が遅く、乾燥時間、滲み等の問題が生じることがある。また、２０重量％を超えると、インクの記録紙への浸透が激しくなり、記録紙の裏までインクが達してしまったり、滲み等の問題が生じることがある。より好ましくは０．５〜１０重量％である。
【００２０】
本発明のインクジェット記録用水性インクは、アスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも１種を含有する。
【００２１】
アスコルビン酸は、酸性染料を含有するインクジェット記録用水性インクにおいては、従来より酸化防止剤として知られており、また、染料の退色を防止する効果があることは知られていた。
本発明者らは、鋭意検討の結果、塩基性染料を含有するインクジェット記録用水性インクにアスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも１種を添加することにより、インクジェット記録装置の金属部品の腐食が促進されることがなく、高信頼性、高画品質が得られることを見出した。
【００２２】
このように金属の腐食が防止されるのは、酸性溶液中において、アスコルビン酸塩等が解離して生じたアスコルビン酸アニオン等が、カチオン性である金属表面に集合することにより、金属表面の酸化や金属のイオン化が抑制されることによるものと考えられる。このように添加したアニオンは、通常は上記塩基性染料が解離して生じた染料母体となるカチオンと結合してしまうため、金属の腐食を防止することができないが、上記アスコルビン酸アニオン等は、立体障害により、染料カチオンとは結合しにくいことから、優先的に金属表面に集合することができ、金属の腐食を防止できるものと考えられる。
【００２３】
なお、上記アスコルビン酸塩又はブチル安息香酸塩の誘導体としては、アスコルビン酸骨格又はブチル安息香酸骨格を有し、金属との結合能を有するものであれば、特に限定されない。
また、上記アスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩又はこれらの誘導体には、その異性体についても含まれる。
【００２４】
上記アスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩又はこれらの誘導体としては、例えば、アスコルビン酸ナトリウム、イソアスコルビン酸ナトリウム、アスコルビン酸カルシウム、アスコルビン酸鉄、アスコルビン酸マグネシウム、エルソルビン酸ナトリウム、ｐ−ブチル安息香酸ナトリウム、ｐ−ブチル安息香酸カリウム、ｏ−ｔ−ブチル安息香酸ナトリウム、ｐ−ｔ−ブチル安息香酸ナトリウム、ｐ−ｔ−ブチル安息香酸カリウム、３，５−ジ−ｔ−ブチル安息香酸ナトリウム、ｐ−ｔ−ブチル安息香酸亜鉛等を挙げることができる。
【００２５】
アスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも１種の本発明のインクジェット記録用水性インクにおける含有量は、インク全量に対して０．０５〜５重量％が好ましい。０．０５重量％未満であると、インク中に溶解している酸素とアスコルビン酸等が反応することにより、金属の腐食を防止する効果が著しく低下することがある。一方、５重量％を超えると、インク中の水分蒸発時に上記アスコルビン酸塩等が析出してくる場合があり、インクの吐出不良を起こす恐れがある。より好ましくは０．１〜２重量％である。
【００２６】
本発明のインクジェット記録用水性インクの基本構成は以上の通りであるが、その他従来公知の各種樹脂バインダー、界面活性剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、ｐＨ調整剤、染料溶解剤、防腐防カビ剤等を必要に応じて添加することができる。
【００２７】
また、本発明のインクジェット記録用水性インクは、熱エネルギーの作用によってインクを吐出させるインクジェット記録方式に適用される場合には、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等の熱的な物性値が調整されていてもよい。
【００２８】
本発明のインクジェット記録用水性インクは、塩基性染料を含有する水性インクとアスコルビン酸塩、ブチル安息香酸塩及びこれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも１種とを併用することにより、インクジェット記録装置の金属部品の腐食が促進されることがなく、錆の発生に起因するインクの不吐出や、インク中に金属が溶出することによるインク変性等の問題が発生しない。
【００２９】
本発明のインクジェット記録用水性インクは、少なくとも吐出部へのインク供給経路内に金属部材を有するインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置に用いるものである。このようなインクジェットヘッドとしては、微細ノズルと上記微細ノズルへのインク供給経路とを有し、上記ノズルから微小液滴を吐出することにより記録媒体の表面に画像を形成するものであって、例えば、特開平１０−２７８２６５号公報に開示されているように、インク供給経路の内面にニッケルからなる電極を配置したもの、特開２００２−１９１０２号公報に開示されているように、インク供給経路を内部に有するように積層した複数のプレートを４２％ニッケル合金鋼で構成したもの等を挙げることができる。本発明のインクジェット記録用水性インクは、金属部材と長期にわたり接触しても金属部材を劣化させることがないので、インク供給経路内等のインクジェット記録用水性インクと直接接触する部分に金属部材を用いたインクジェットヘッドを備えるインクジェット記録装置に好適に使用することができる。
以下に上記インクジェット記録装置のインクジェットヘッドの好適な態様を図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図１はインクジェットヘッドの分解斜視図、図２はノズル板を除いたインクジェットヘッドの組立て状態の斜視図である。このインクジェットヘッドは、インク供給経路を構成するインク溝を有する２つの基板１０、４０と、両者間に挟まれたカバー板３０と、インク溝に対応するノズル孔３３を有するノズル板３２とから構成されている。２つの基板１０、４０は、ほぼ同構成であるので、主として一方の基板１０について説明し、基板４０については基板１０の各部分１０ａ〜１０ｆと対応する部分を４０ａ〜４０ｆと書き換えて説明を省略する。
【００３１】
基板１０には、インクを収容する複数のインク溝２１と、空間となる複数のダミー溝２２とが交互に平行形成され、その両溝間は隔壁２４で隔てられている。隔壁２４は、その高さ方向に相互に逆に分極（図４の矢印Ｐ）した２つの圧電材料を、高さ方向に積層して構成される。
【００３２】
インク溝２１は、その長手方向を基板１０の一方の面１０ａに開放しかつ両端を基板１０の前後両端面１０ｂ、１０ｃに開放して形成されている。ダミー溝２２は、その長手方向を基板１０の一方の面１０ａに開放しかつ一端を基板１０の前端面１０ｂに開放して形成されているが他端を基板の後端面１０ｃに対して壁２３で閉鎖されている。両溝２１、２２の長手方向の開放面は、上記面１０ａに接着したカバー板３０により覆われている。基板１０の前端面１０ｂには、ダミー溝２２と連続した縦溝２５が形成され、縦溝２５は、基板の一方の面１０ａと反対側の面１０ｄに接続している。
【００３３】
基板１０の後端面１０ｃには、マニホールド３１（図３）が接続され、図示しないインク供給源から供給口３１ａに供給されたインクが複数のインク溝２１に供給される。ダミー溝２２の後端は壁２３によって覆われているので、インクは供給されない。
基板１０の前端面１０ａには、各インク溝２１の前端に対向するノズル孔３３を複数有するノズル板３２が接合される。
【００３４】
図４に示したように、インク溝２１及びダミー溝２２の内側面、すなわち隔壁２４の側面には、ニッケルの電極２６ａ、２６ｂが無電解メッキ法によりそれぞれ形成され、ダミー溝２２の内で対向する電極２６ｂ、２６ｂは溝底に沿って形成された分離溝２７によって相互に絶縁されている。上記一方の面１０ａと反対側の他方の面１０ｄには、接続端子２８ｂが整列して形成されている。１つのインク溝２１の両外側に位置する各電極２６ｂ、２６ｂは、ダミー溝２２に連続して形成された縦溝２５の側面に形成された導電層を介して１つの接続端子２８ｂに接続している。縦溝２５の側面の導電層は、ダミー溝２２内の各電極２６ｂ、２６ｂと同様に溝底で分割されており、ダミー溝２２内で対向する電極２６ｂ、２６ｂは、それぞれ別の接続端子２８ｂ、２８ｂに接続している。
【００３５】
複数の接続端子２８ｂの外側に位置する、他方の面１０ｄ上の導電層は、接続端子２８ａを構成する。この接続端子２８ａは、基板１０の後端面１０ｃ上の導電層を介してすべてのインク溝２１内の電極２６ａと接続している。接続端子２８ａと接続端子２８ｂ間、及び、接続端子２８ｂ同士の間は、分離溝２９によって絶縁されている。接続端子２８ａ、２８ｂには、図示しないフレキシブルな配線材がハンダ接合され、外部の噴射パルス信号発生源に接続される。
【００３６】
接続端子２８ａすなわちすべてのインク溝２１内の電極２６ａをアースし、インクを噴射しようとするインク溝２１に対応する接続端子２８ｂを介して電極２６ｂ、２６ｂにパルス信号を印加すると、図４に示したように、そのインク溝２１の両側の隔壁２４、２４に分極方向Ｐと直交する電界Ｅが生じる。その結果、隔壁の上部及び下部がそれぞれ反対方向に圧電厚みすべり変形し、全体としてインク溝２１の容積を拡大する。それにより、マニホールド３１からインク溝２１内にインクを吸引する。その後、パルス信号の印加を停止すると、隔壁２４が復帰して、インク溝内のインクに圧力が加えられ、インクは、ノズル孔３３からインク滴として噴射される。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を具体化した実施例及び比較例について説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものでない。
【００３８】
（実施例１〜４）
表１に示した組成のインク材料を混合攪拌後、０．２μｍのメンブランフィルターで濾過を行い、インクジェット記録用水性インクを調製した。なお、実施例１〜４では、ｐ−ｔ−ブチル安息香酸カリウムを添加した。
【００３９】
【表１】
2004210881.tif 000001
【００４０】
（実施例５〜８）
表２に示した組成のインク材料を混合攪拌後、０．２μｍのメンブランフィルターで濾過を行い、インクジェット記録用水性インクを調製した。なお、実施例５〜８では、実施例１〜４とは異なる物質を添加するとともに、塩基性染料を全てＣ．Ｉ．ベーシックイエロー４０とした。
【００４１】
【表２】
2004210881.tif 000002
【００４２】
（比較例１〜４）
表３に示した組成のインク材料を混合攪拌後、０．２μｍのメンブランフィルターで濾過を行い、インクジェット記録用水性インクを調製した。なお、比較例１〜４では、ｐ−ｔ−ブチル安息香酸カリウムの含有量が少ないインクジェット記録用水性インク及びｐ−ｔ−ブチル安息香酸カリウムを添加しないインクジェット記録用水性インクを調製した。
【００４３】
【表３】
2004210881.tif 000003
【００４４】
（評価）
実施例１〜８及び比較例１〜４で作製したインクジェット記録用水性インクについて、金属電極腐食評価、噴射評価を以下の方法により行った。結果を表４に示した。
【００４５】
評価１：金属電極腐食評価
（１）ピエゾ素子振動により圧力を与えて液滴を発生させ記録を行うインクジェットプリンター（ＭＦＣ７４００Ｊ：ブラザー工業社製）にて記録を行い、吐出不良がないことを確認した。
（２）プリンターからヘッドユニットを取り外し、インク中の揮発成分が蒸発しないように密閉した。
（３）６０℃の環境で（２）で取り外したヘッドユニットを３週間放置した。
（４）ヘッドユニットを分解し、水で洗浄した。
（５）（４）のピエゾ電極を顕微鏡にて確認した。
評価基準は以下の通りである。
○：電極に全く腐食が見られない
△：電極に極僅かな腐食が認められる
×：電極に明らかな腐食が認められる
【００４６】
評価２：噴射評価
（１）評価１：金属電極腐食評価の（１）〜（３）と同様の操作を行った。
（２）ヘッドユニットをプリンターに取り付け、カートリッジ内のインクが無くなるまで噴射を行い、不吐出及び曲がりが認められた場合は、パージを行いその回復具合を観察した。評価基準は以下の通りである。
○：噴射において不吐出、曲がりが最後まで全くなし
△：噴射において不吐出及び曲がりがわずかにあるが、パージにて回復可能
×：噴射において不吐出及び曲がりあり、パージにて回復せず
【００４７】
【表４】
2004210881.tif 000004
【００４８】
以上のように、実施例１〜８のインクジェット記録用水性インクでは、塩基性染料を用いた場合でも金属腐食が発生しなかった。また、錆び、染料析出等に起因する吐出ノズルでの目詰まりが発生することなく、安定した噴射が可能であった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成よりなるので、塩基性染料を含有するインクにおいても、インクジェット記録装置の金属部品の腐食が促進されることがなく、高信頼性、高画品質が得られるインクジェット記録用水性インクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
インクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】
インクジェットヘッドの組立て状態の斜視図である。
【図３】
インクジェットヘッドの水平断面図である。
【図４】
インクジェットヘッドの垂直断面図である。
【符号の説明】
１０  基板
２１  インク溝
２２  ダミー溝
２３  壁
２４  隔壁
２５  縦溝
２６ａ、２６ｂ  電極
２７  分離溝
２８ａ、２８ｂ  接続端子
２９  分離溝
３０  カバー板
３１  マニホールド
３１ａ  供給口
３２  ノズル板
３３  ノズル孔
４０  基板