(57)【要約】【課題】 本発明は、インクジェットインクに好適な分散安定性及び保存安定性を維持しているインク、当該インクを収納するインクカートリッジ及び当該インクを使用する記録装置を提供することを例示的目的とする。【解決手段】 少なくとも水と、水溶性有機溶剤と、色材とを含む水性分散系インクであって、動的光散乱法を測定原理とする後方散乱光の検出で粒径換算を行う方式により測定した前記インクに含まれる分散粒子の平均粒径Ｄｏと最大粒径Ｄｍの比をＫｏ（＝Ｄｍ／Ｄｏ）とし、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に前記原理及び検出方式により測定した前記インクに含まれる前記分散粒子の平均粒径Ｔｏと最大粒径Ｔｍの比をＫｔ（＝Ｔｍ／Ｔｏ）としたとき、ＫｏとＫｔの比Ｒ（＝Ｋｔ／Ｋｏ）がＲ≦５であるように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水と、水溶性有機溶剤と、色材とを含む水性分散系インクであって、動的光散乱法を測定原理とする後方散乱光の検出で粒径換算を行う方式により測定した前記インクに含まれる分散粒子の平均粒径Ｄｏと最大粒径Ｄｍの比をＫｏ（＝Ｄｍ／Ｄｏ）とし、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に前記原理及び検出方式により測定した前記インクに含まれる前記分散粒子の平均粒径Ｔｏと最大粒径Ｔｍの比をＫｔ（＝Ｔｍ／Ｔｏ）としたとき、ＫｏとＫｔの比Ｒ（＝Ｋｔ／Ｋｏ）がＲ≦５であるインク。
【請求項２】
５０℃恒温中に６箇月保存した後に前記原理及び検出方式により測定した前記インクに含まれる前記分散粒子の平均粒径Ｔｏが、１０ｎｍ≦Ｔｏ≦１０００ｎｍ、及び、Ｄｏ≦Ｔｏを満足する請求項１記載のインク。
【請求項３】
５０℃恒温中に６箇月保存した後に前記原理及び検出方式により測定した前記インクに含まれる前記分散粒子の最大粒径Ｔｍが、１０ｎｍ≦Ｔｍ≦１００００ｎｍ、及び、Ｄｍ≦Ｔｍを満足する請求項１記載のインク。
【請求項４】
前記インクを濾過し、その濾過に使用した濾材の孔径Ｄｆが１＜Ｄｆ／Ｄｍ≦４を満足する請求項１記載のインク。
【請求項５】
前記濾過に使用したフィルタの材質が、セルロースアセテ一ト、セルロースナイトレート、再生セルロース、ポリサルホン、ポリプロピレン、ポリアミドのいずれか又はこれらの組み合わせからなる請求項４記載のインク。
【請求項６】
前記インクは分散剤を更に含む請求項１記載のインク。
【請求項７】
前記分散剤は、親油性成分、カチオン性成分、親水性成分を合わせもつ重合体である請求項６記載のインク。
【請求項８】
２０℃における粘度ηが１ｃｐ≦η≦１００ｃｐを満足する請求項１記載のインク。
【請求項９】
少なくとも水と、水溶性有機溶剤と、色材とを含む水性分散系インクであって、動的光散乱法を測定原理とする後方散乱光の検出で粒径換算を行う方式により測定した前記インクに含まれる分散粒子の平均粒径Ｄｏと最大粒径Ｄｍの比をＫｏ（＝Ｄｍ／Ｄｏ）とし、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に前記原理及び検出方式により測定した前記インクに含まれる前記分散粒子の平均粒径Ｔｏと最大粒径Ｔｍの比をＫｔ（＝Ｔｍ／Ｔｏ）としたとき、ＫｏとＫｔの比Ｒ（＝Ｋｔ／Ｋｏ）がＲ≦５であるインクを含有するインクカートリッジ。
【請求項１０】
ヘッドと、当該ヘッドにインクを供給するインクカートリッジとを有する記録装置であって、前記インクは、少なくとも水と、水溶性有機溶剤と、色材とを含む水性分散系インクであって、動的光散乱法を測定原理とする後方散乱光の検出で粒径換算を行う方式により測定した前記インクに含まれる分散粒子の平均粒径Ｄｏと最大粒径Ｄｍの比をＫｏ（＝Ｄｍ／Ｄｏ）とし、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に前記原理及び検出方式により測定した前記インクに含まれる前記分散粒子の平均粒径Ｔｏと最大粒径Ｔｍの比をＫｔ（＝Ｔｍ／Ｔｏ）としたとき、ＫｏとＫｔの比Ｒ（＝Ｋｔ／Ｋｏ）がＲ≦５である記録装置。
【請求項１１】
少なくとも水と、水溶性有機溶剤と、色材とを含む水溶性分散系インクであって、インクに含まれる分散粒子の粒径を直接測定し、前記測定した粒径の平均粒径Ｄｏと最大粒径Ｄｍの比をＫｏ（＝Ｄｍ／Ｄｏ）とし、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に、前記インクに含まれる分散粒子の粒径を直接測定し、前記測定した粒径の平均粒径Ｔｏと最大粒径Ｔｍの比をＫｔ（＝Ｔｍ／Ｔｏ）としたとき、ＫｏとＫｔの比Ｒ（＝Ｋｔ／Ｋｏ）がＲ≦５であるインク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、インク（インキ）に係り、特に、プリンタ等の記録装置に使用される印刷インクに関する。本発明のインクは、圧電素子を印字ヘッドに使用するピエゾ型インクジェットヘッドや膜沸騰型（又はバブル型）インクジェットヘッドに適用されるインクに好適であり、単体の記録装置（インクジェットプリンタ）の他、印刷機能を有する複写機やファクシミリ、コンピュータシステムあるいはワードプロセッサ若しくはこれらの複合機などに広く適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
現在、インクジェット記録装置は、静かでフルカラー化が容易であるなどの長所により需要が伸びている。特に、プリンタ動作中に必要なときにのみインクジェットノズルから小液滴を噴射するドロップオンデマンド方式のインクジェットヘッドが汎用的になってきている。
【０００３】
インクジェットヘッドの中で、圧電素子を使用するもの（ピエゾ型）はエネルギー効率が優れているなどの理由から近年ますます注目されてきている。この種のインクジェットヘッドは、典型的に、圧電素子と、外部からインクを供給されてこれを貯蔵する一の共通インク室と、圧電素子に接続される複数の圧力室と、各圧力室にノズルが接続するようにして圧力室に接続されるノズル板とを有する。各圧力室はインク供給路によって共通インク室に接続されて、共通インク室からインクを受け取ると共に圧電素子の変形を利用して内部圧力を高めてこれによりインクをノズルから噴出する。
【０００４】
ピエゾ型以外のインクジェットヘッドインクには、例えば、バブル型（膜沸騰型）と呼ばれる吐出手段によりインク液滴を吐出させるものも知られている。
【０００５】
従来、この種のインクジェット記録装置に用いられるインクは、基本的に染料と水溶性有機溶剤とから構成されているが、染料はその性格上、記録物の耐水性や耐光性が劣るという問題がある。そこで、この様な問題を解決するために、染料の代わりに顔料を用いた水性分散系インク（顔料インク）の開発が行われている。染料インクと比較すると、顔料を用いた水性分散系インク（顔料インク）は、記録物の耐水性及び耐光性がより高く、記録物の記録濃度が高く、且つ、にじみの発生も少ないなどの利点を有する。
【０００６】
しかし、顔料インクは、顔料自身が水等の溶媒に不溶であるため、顔料粒子を安定に保つことが難しく、また、記録ノズル内で目詰まりを起こしやすいという問題があった。そのために、インクの分散安定性の確保が顔料インクでの最大の課題となっていた。この課題を解決する提案は各種なされているが従来技術の提案は未だ不十分であった。
【０００７】
例えば、特許文献１は、顔料、分散剤及び水系媒体からなるサインペン等の筆記具用インクにおいて、分散安定性及び保存安定性を高めるため、分散剤として親水性部分と親油性部分を共有するアクリル酸又はメタクリル酸のアルキルエステルを主成分とする重合体を用いるとともに、水性媒体として、エチレングリコール等の不揮発性の親水性有機溶剤を含有する水性媒体を用いることを提案している。
【特許文献１】特開昭５５―３５４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、筆記具用インクは微小ノズルから液滴を吐出するインクジェット記録装置用インク（以下、「インクジェットインク」という。）として元々不向きな上、長期間保存すると水分の蒸発によりインクの粘度が増し、粒子が凝集するので、インクジェットインクとして分散安定性及び保存安定性を確保しているとはいえず、満足できるものではなかった。
【０００９】
そこで、このような従来の課題を解決する新規かつ有用なインク、当該インクを収納するインクカートリッジ及び当該インクを使用する記録装置を提供することを本発明の概括的目的とする。
【００１０】
より特定的には、インクジェットインクに好適な分散安定性及び保存安定性を維持しているインク、当該インクを収納するインクカートリッジ及び当該インクを使用する記録装置を提供することを本発明の別の例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上記の目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、特定の顔料と分散剤及び／又は添加剤からなる分散系インクを新規に構成し、特定原理及び検出方式により測定したインク中の分散粒子の平均粒径が特定の範囲の場合に従来の課題を解決することを発見した。
【００１２】
請求項１記載のインクは、少なくとも水と、水溶性有機溶剤と、色材とを含む水性分散系インクであって、動的光散乱法を測定原理とする後方散乱光の検出で粒径換算を行う方式により測定した前記インクに含まれる分散粒子の平均粒径Ｄｏと最大粒径Ｄｍの比をＫｏ（＝Ｄｍ／Ｄｏ）とし、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に前記原理及び検出方式により測定した前記インクに含まれる前記分散粒子の平均粒径Ｔｏと最大粒径Ｔｍの比をＫｔ（＝Ｔｍ／Ｔｏ）としたとき、ＫｏとＫｔの比Ｒ（＝Ｋｔ／Ｋｏ）がＲ≦５である。Ｒが５以上になると、平均粒径と最大粒径の比率（大きさ）が、初期に対して５倍以上となり、インク中の分散粒子（とくに、最大粒子）が急激に成長していることを意味する。このようなインクは長期に亘って時間とともに分散粒子が凝集する傾向をもつため、沈殿する可能性も高くなる。このようなインクは分散系が不安定になり、保存安定性も不良となる可能性が高い。
【００１３】
請求項１に従属する請求項２記載のインクは、５０℃恒温中に６箇月保存した後に前記原理及び検出方式により測定した前記インクに含まれる前記分散粒子の平均粒径Ｔｏが、１０ｎｍ≦Ｔｏ≦１０００ｎｍ、及び、Ｄｏ≦Ｔｏを満足する。１０ｎｍ≦Ｔｏ≦１０００ｎｍ、及び、Ｄｏ≦Ｔｏを満足するインクは請求項１のインクよりも更に分散系が安定になる。Ｔｏが１０００ｎｍ以上になるとインクジェット記録装置のノズル目詰まりを発生させ、著しく信頼性を損なうためである。また、１０ｎｍ以下の粒子を安定に製造することは事実上できない。Ｔｏは初期より経時変化した後の平均粒径であり、初期Ｄｏよりも一般に大きくなる。
【００１４】
請求項１に従属する請求項３記載のインクは、５０℃恒温中に６箇月保存した後に前記原理及び検出方式により測定した前記インクに含まれる前記分散粒子の最大粒径Ｔｍが、１０ｎｍ≦Ｔｍ≦１００００ｎｍ、及び、Ｄｍ≦Ｔｍを満足する。１０ｎｍ≦Ｔｍ≦１００００ｎｍ、及び、Ｄｍ≦Ｔｍを満足するインクは請求項１のインクよりも更に分散系が安定になる。これはＴｍが１００００ｎｍ以上になると、インクジェット記録装置のノズル目詰まりを発生させ、著しく信頼性を損なうためである。また、１０ｎｍ以下の粒子を安定に製造することは事実上できない。また、Ｔｍは初期より経時変化した後の最大粒径であり、初期Ｄｍよりも一般に大きくなる。
【００１５】
請求項１に従属する請求項４記載のインクは、前記インクを濾過し、その濾過に使用した濾材の孔径Ｄｆが１＜Ｄｆ／Ｄｍ≦４を満足する。Ｄｆは全量濾過（１００％通過）する中で最小の孔径がＤｆである。粒度分布計での測定値（平均及び最大径など）を基に、フィルタのポアサイズを選定すると、濾過ができないことがあることを考慮して、特定の範囲のフィルタ・ポアサイズを通過したインクであるとしている。
【００１６】
請求項４に従属する請求項５記載のインクは、前記濾過に使用したフィルタの材質が、セルロースアセテ一ト、セルロースナイトレート、再生セルロース、ポリサルホン、ポリプロピレン、ポリアミドのいずれか又はこれらの組み合わせからなる。インクの濾過を容易にするためにフィルタの材質には親水性の材質を使用している。
【００１７】
請求項１に従属する請求項６記載のインクは、前記インクは分散剤を更に含む。分散剤によりインクの分散安定性が増加する。
【００１８】
請求項６記載に従属する請求項７記載のインクは、前記分散剤は、親油性成分、カチオン性成分、親水性成分を合わせもつ重合体である。かかるインクは請求項６記載のインクよりも更に安定性に優れている。これは、カーボンブラックは水性媒体中で負電荷を有しており、前記分散剤を使用した場合にはその親油性成分による吸着のほか、カチオン性成分による電気的吸引力により分散剤が顔料表面に固着し、親水性部分は水性の媒体に溶解しているものと考えられるからである。顔料粒子は分散剤のこれら３つの部分の作用により水性媒体中に安定に保持されるものと考えられる。
【００１９】
請求項１に従属する請求項８記載のインクは、２０℃における粘度ηが１ｃｐ≦η≦１００ｃｐを満足する。本発明者らはかかるインクが安定性に優れていることを発見した。
【００２０】
請求項９乃至請求項１０は、上述したインクを使用するインクカートリッジと記録装置である。分散安定性と保存安定性に優れたインクを使用しているので、目詰まりなどがなく安定した記録動作と高印字品位を提供することができる。
【００２１】
請求項１１に記載のインクは、少なくとも水と、水溶性有機溶剤と、色材とを含む水性分散系インクであって、インクを希釈することなく直接測定することで、測定による粒径変化を起こさせずに測定した前記インクに含まれる分散粒子の平均粒径Ｄｏと最大粒径Ｄｍの比をＫｏ（＝Ｄｍ／Ｄｏ）とし、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に前記原理及び検出方式により測定した前記インクに含まれる前記分散粒子の平均粒径Ｔｏと最大粒径Ｔｍの比をＫｔ（＝Ｔｍ／Ｔｏ）としたとき、ＫｏとＫｔの比Ｒ（＝Ｋｔ／Ｋｏ）がＲ≦５である。
【００２２】
本発明の他の目的と更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施例において明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、分散安定性、保存安定性、記録装置からの吐出安定性に優れたインクを提供することができる。従って、本発明のインクカートリッジは従来よりもインクを長期保存することができる。また、本発明のインクを利用した記録装置は、高印字品位と目詰まりなどの少ない安定した動作を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の第１の側面のインクは、水性分散系インク中の分散粒子を動的光散乱法（以下、「ＤＬＳ法」と略す）を測定原理とし、後方散乱光の検出で粒径換算を行う方式により測定した最大粒径と平均粒径と、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に、前記原理及び検出方式により測定した最大粒径と平均粒径との比が５以下とすることによって、分散安定性および保存安定性を向上させることができる。なお、本発明における「分散粒子」とは色材または分散剤が独立あるいは複合した粒子の状態を意味するものである。
【００２５】
一般に、溶媒中に分散した粒子の粒径を測定する場合、光学的又は電気化学的な測定法が知られている。このうち、光学的散乱（静的／動的光散乱など）を測定及び検出原理とする粒度分布計（例えば、光子相関法を原理とするものなど）は、従来よく使用された装置であったが、試料を大希釈しないと測定できなかった。このため、従来の測定原理及び検出方法の粒径測定では、原液の分散状態を測定できず、一方、希釈した場合には原液の分散／凝集状態が変化する可能性があり、粒径判断を誤る危険性があつた。
【００２６】
これに対し、近年では、溶媒中に分散した粒子にレーザー光を照射し、移動する粒子で散乱されたドップラーシフト光の速度を検出することで周波数解析を行い、これを基に、粒径換算する粒度分布計が現れた（例えばＭＩＣＲＯＴＲＡＣ粒度分布計など）。この装置の特徴は試料中の分散粒子にレーザー光を照射し、そのレーザー反射光である後方散乱光を測定することで粒径換算を行うことを特徴としている。この原理及び検出法の特徴により、従来測定できなかった高濃度試料の測定が可能となり、試料の大希釈を必要としなくなった。
【００２７】
一方で、この原理及び検出方式の欠点は、試料の粘度に大きな影響を受けることにある。これは分散粒子によるドップラ一シフト光の速度は温度と粘度の関数でもあるため、試料の粘度により著しい影響を受けることに因る。このため、試料が漸次、粘度が変化していく場合や、高粘度試料については原理上、測定値の信憑性が疑われる。ただし、本発明で言及するインクはｌ００ｃＰ以下、より望ましくは３０ｃＰ以下の低粘度試料であり、測定上の問題はない。
【００２８】
以上のように、ＤＬＳ法による後方散乱光を検出して粒径換算を行うことで、従来、測定できなかつた水性分散系インクの分散及び凝集状態をより近似できるようになったことを前提として、本発明のインクを新規に構成した。
【００２９】
即ち、本発明は、少なくとも水、水溶性有機溶剤、色材からなる水性分散系インクに関し、動的光散乱法を測定原理とし、後方散乱光の検出で粒径換算を行う方式により測定したインク中に含まれる分散粒子の平均粒径Ｄｏ（ｎｍ）と最大粒径Ｄｍ（ｎｍ）の比をＫｏ（＝Ｄｍ／Ｄｏ）とし、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に、前記原理／検出方式により測定したインク中に含まれる分散粒子の平均粒径Ｔｏ（ｎｍ）と最大粒径Ｔｍ（ｎｍ）の比をＫｔ（＝Ｔｍ／Ｔｏ）としたとき、ＫｏとＫｔの比Ｒ（＝Ｋｔ／Ｋｏ）が、Ｒ≦５であることを特徴とするインクを提供している。
【００３０】
これはＲが５以上になると、平均粒径と最大粒径の比率（大きさ）が、初期に対し５倍以上となり、インク中の分散粒子（とくに、最大粒子）が急激に成長していることを意味する。このようなインクは長期に亘って時間とともに分散粒子が凝集する傾向をもつため、沈殿する可能性も高くなる。このようなインクは分散系が不安定になり、保存安定性も不良となる可能性が高い。
【００３１】
好ましくは、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に、前記原理／検出方式により測定したインク中に含まれる分散粒子の平均粒径Ｔｏが、前記Ｄｏとの関係において、１０ｎｍ≦Ｔｏ≦１０００ｎｍであり、かつ、Ｄｏ≦Ｔｏの範囲にある。これにより、より分散系が安定なインクを提供することができる。
【００３２】
これはＴｏが１０００ｎｍ以上になると、インクジェット記録装置のノズル目詰まりを発生させ、著しく信頼性を損なうためである。また、１０ｎｍ以下の粒子を安定に製造することは事実上できない。また、Ｔｏは初期より経時変化した後の平均粒径であり、初期Ｄｏより、一般に大きくなる。
【００３３】
好ましくは、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に、前記原理／検出方式により測定したインク中に含まれる分散粒子の最大粒径Ｔｍが、前記Ｄｍとの関係において、１０ｎｍ≦Ｔｍ≦１００００ｎｍであり、かつ、Ｄｍ≦Ｔｍの範囲にある。これにより、より分散系が安定なインクを提供することができる。
【００３４】
これはＴｍが１００００ｎｍ以上になると、インクジェット記録装置のノズル目詰まりを発生させ、著しく信頼性を損なうためである。また、１０ｎｍ以下の粒子を安定に製造することは事実上できない。また、Ｔｍは初期より経時変化した後の最大粒径であり、初期Ｄｍより、一般に大きくなる。
【００３５】
また、好ましくは、前記インクを濾過した場合に、その濾過に使用した濾材（＝フィルタ）の孔径（＝ポアサイズ）をＤｆ（ｎｍ）としたとき、前記Ｄｍとの比が、１＜Ｄｆ／Ｄｍ≦４の範囲にある。これにより、より分散系が安定なインクを提供することができる。
【００３６】
これは従来または現在でも、粒度分布計での測定値（平均／最大径など）を基に、フィルタのポアサイズを選定すると、濾過ができないことがある。おそらくは、実際の分散粒子は単純な球形ではなく、鎖状に延びた形状であったり、または粒子内部に分岐状の形状をもつ場合などの影響に因ると考えられる。このため、粒径換算から推定する（平均または最大などの）粒径と、実際のフィルタのポアサイズとが大きく異なるため、本発明では、特定の範囲のフィルタ・ポアサイズを通過したインクであることに特徴がある。
【００３７】
なお、本発明における「孔径（＝ポアサイズ）」とはＪＩＳ Ｋ３８３２に示される濾材（＝フィルタ）の最大孔径を測定するのに広く使用されているバブル・ポイント法（孔径測定法の一種）によるもの、あるいは、指標菌による方法（フィルタの孔径ごとに決められた指標菌（微生物）を実際に濾過し、その捕集性から孔径を管理する方法）により、濾材の保留性測定を行って管理された数値を意味する。
【００３８】
ここで、ＤｆがＤｍの４倍以上であると、分散粒子の大きさに対して濾過の孔径が大きすぎ、粗大粒子が通過するため濾過を行う意味がない。また、ＤｆがＤｍより大きくないと濾過ができない。
【００３９】
より好ましくは、前記インクを濾過した場合に、その濾過に使用したフィルタの材質が、セルロ一スアセテート、セルロースナイトレート、再生セルロ−ス、ポリサルフオン、ポリプロピレン、ポリアミドのいずれか又はこれらの組合せから構成されている。これにより、より安定な分散系インクが得られる。
【００４０】
これは前記インクを濾過する場合にはフィルタ、ポアサイズのみならず、フィルタ材質により濾過ができないことがある。おそらくは、フィルタ材質の中には分散系インク（あるいは組成中の特定の化学物質など）と濡れにくい性質などの影響に因ると考えられる。このため、どんな材質のフィルタを選定するかにより濾過の可否が決まることもあるため、本発明では特定材質のフィルタを通過したインクであることに特徴がある。
【００４１】
好ましくは、前記インク中の分散粒子が、少なくともカーボンブラックを含む色材から構成されその特性が一次粒径３０ｎｍ以下、ＢＥＴ比表面積２００ｍ2／ｇ以下、ＤＢＰ吸油量８０ｃｃ／ｌ００ｇ以下、揮分２０％以上、ｐＨ７以下である。これにより、安定な分散系インクを提供することができる。
【００４２】
これは、前記分散粒子の一次粒径が３０ｎｍ以上ＢＥＴ比表面積２００ｍ2／ｇ以上、ＤＢＰ吸油量が８０ｃｃ／ｌ００ｇ以上、揮発分が２、０％以下、ｐＨ７以上であると、前記分散系インク中で凝集が起こりやすく、分散が不安定となるためである。
【００４３】
このような分散粒子にはカーボンブラック以外にも不溶性型アゾ系、イソインドリノン系、ベンゾイミダゾロン系、縮合アゾ系などの黄色系顔料や、不溶性型アゾ系、キナクリドン系、ペリレン系、ジオキサジン系などの赤色系顔料や、フ夕ロシア二ン系、インダスレン系などの青色顔料も使用可能である。
【００４４】
さらに、前記インクに重量平均分子量８００００以下の範囲にあるアクリル系高分子共重合体からなる分散剤が含まれていればインクは更に安定性に優れる。
【００４５】
これは高分子共重合体の重量平均分子量が８００００以上、かつ、その添加量が顔料に対してｌ００％以上になると、水ヘの溶解性が低くなり、インクの粘度も高くなり、インクジェット記録装置で吐出させると印字不良が起こりやすくなる。一方、高分子共重合体の顔料に対する添加量がｌ０％以下では顔料の分散が不安定になる。
【００４６】
この結果前記分散剤中の高分子共重合体の重量平均分子量は８００００以下が好ましく、より好ましくは３０００〜６００００であることが望ましい。その添加量は顔料に対してｌ０〜ｌ００％、好ましくはｌ０〜３０％であることが望ましい。
【００４７】
上記条件を満足するアクリル系高分子分散剤にはアルカリ可溶性の水溶性樹脂が好ましい。例えばスチレン−アクリル酸共重合体アクリル酸ー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−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ーメチルスチレン−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−アクリル酸エステル共重合体およびこれらの塩、ポリアクリル酸塩ポリメ夕クリル酸塩、ビニルナフ夕レン−アクリル酸共重合体の塩、スチレン−マレイン酸共重合体、マレイン酸−無水マレイン酸共重台体の塩、ビニルナフ夕レン−マレイン酸共重合体の塩などがあげられる。これらは単独あるいは複数の組合せで添加してもよい。
【００４８】
また、前記分散剤が、親油性成分、カチオン性成分、親水性成分を合わせもつ重合体であるときに、インクの分散安定性が優れる。これは、前記した顔料（例えばカーボンブラックなど）は水性媒体中で負電荷を有しており、前記分散剤を使用した場合にはその親油性成分による吸着のほか、カチオン性成分による電気的吸引力により分散剤が顔料表面に固着し、親水性部分は水性の媒体に溶解しているものと考えられる。顔料粒子は分散剤のこれら３つの部分の作用により水性媒体中に安定に保持されるものと考えられる。
【００４９】
このような分散剤には親油性成分がアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマール酸を包含するα、βエチレン系不飽和カルボン酸のアルキルエステル、シクロアルキルエステル、アリールエステルおよびアリールアルキルエステル、スチレン、αメチルスチレンあるいはこれらの混合物からなる重合体があり、カチオン性成分が第一級、第二級、第三級アミノ基、第四級アンモニウム基、ピリジニウム基あるいはこれらの混合物からなる重合体があり、親水性部分が（ａ）カルボキシル基、スルホン酸基、硫酸エステル基、燐酸エステル基などのアニオン性基の塩、（ｂ）カチオン性成分のカチオン性基の塩、（ｃ）水酸基、エチレンオキサイド付加物、カルポアミド基などのノニオン性基あるいはこれらの混合物からなる重合体などがある。
【００５０】
また、前記分散剤を可溶化するため、モノエ夕ノ−ルアミン、ジエタノールアミン、トリエ夕ノ一ルアミン、アミノメチルプロパノール、アンモニアなどの有機または無機塩基を添加することも可能である。
【００５１】
また、前記インクに使用される水溶性有機溶剤には、メ夕ノール、エタノール、（ノルマル）プロピルアルコール、イソプロピルアルコールなどの１価アルコールや、エチレングリコール、プロピレングリコ一ル、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール、卜リエチレングリコールなどの２価アルコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、１、２、３−トリメチロールプロパンなどの３価アルコールや、ペンタエリスリト一ルなどの４価以上のアルコールや、ポリエチレングリコ−ル、ポリブチレングリコールなどのポリアルキレングリコールや、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メチルエ−テル、トリエチレングリコールモノメ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などが使用可能である。このうち、ジエチレングリコ−ルなどの多価アルコールが好適である。これらの水熔性有機溶剤は混合して使用することができ、また、インクに占める重量割合は１〜２０％であることが望ましい。
【００５２】
本発明のインクは、必要に応じて界面活性剤、ｐＨ調整剤（または緩衝剤）、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、蒸発促進剤、浸透剤、キレート剤などの添加物を含有することができる。
【００５３】
顔料の分散方法としては通常の顔料分散に使用する各種の方法が使用できる。例えば、ボールミル、サンドミル、アトライタ一、ロールミル、ビーズミル、コロイドミル、超音波ホモジナイザ、高圧ホモジナイザなどの市販の各種分散機で分散を行うことにより本発明のインクを得ることができる。
【００５４】
また、好ましくは、前記インクの２０℃における粘度η（ｃＰ）が、１≦η≦１００の範囲にある。これにより、より分散系が安定なインクを提供することができる。これは、ηが１００以上になると、インクジェット記録装置のインク吐出に多大のエネルギを必要とし、また、ノズル目詰まりを発生させ著しく信頼性を損なうためである。望ましくはηが３０以下、より望ましくはηが１０以下であると、吐出エネルギ、信頼性の点で効果が高い。一方で、ηが１以下の水系インクを安定に製造することは事実上できない。
【００５５】
以下、図１乃至図３を参照して、本発明のインクが適用されるインクジェットプリンタ１について説明する。なお、各図において、同一の参照番号を付した部材は同一部材を表すものとし、重複説明は省略する。また、同一の参照番号にアルファベットを付した部材は同種の部材であるがアルファベットによって区別され、また、単なる参照番号で総括されるものとする。
【００５６】
図１には、後で詳細に説明される本発明のインクが適用されるカラーインクジェットプリンタ（記録装置）１の実施形態が概略的に示されている。記録装置１のハウジング１０内にはプラテン１２が回転自在に設けられている。
【００５７】
記録動作中、プラテン１２は駆動モータ１４によって間欠的に回転駆動させられ、これにより記録紙Ｐが所定の送りピッチで矢印Ｗ方向に間欠的に送られる。また、記録装置のハウジング１０内にはプラテン１２に対して平行にその上方側に案内ロッド１６が設けられており、この案内ロッド１６上にはキャリッジ１８が摺動自在に取り付けられている。
【００５８】
キャリッジ１８は無端駆動ベルト２０に取り付けられており、無端駆動ベルト２０は駆動モータ２２によって駆動され、これによりキャリッジ１８はプラテン１２に沿って往復運動（走査）させられる。
【００５９】
キャリッジ１８には黒色用の記録ヘッド２４及びカラー用の記録ヘッド２６が搭載されている。カラー用の記録ヘッド２６は３つの部分から構成され得る。黒色用の記録ヘッド２４には黒色インク用カートリッジ２８が着脱自在に装着され、カラー用の記録ヘッド２６にはカラーインク用カートリッジ３０、３２及び３４が着脱自在に装着される。
【００６０】
黒色インク用カートリッジ２８には本発明のインクのうち黒色インクが収容され、カラーインク用カートリッジ３０、３２及び３４にはそれぞれ本発明のインクのうちイエローインク、シアンインク及びマゼンタインクが収容される。黒色インクの使用頻度が他色インクより高いので黒色インク用カートリッジ２８の容量は他のインクカートリッジの容量より大きい。
【００６１】
図２は図１に示す各インクカートリッジの概略拡大斜視図であり、図３はインクカートリッジ３０の概略拡大斜視図である。インクカートリッジ３０はレバー４０の爪部４１と係合する係合部５２と、レバー４０の突起部４３と係合する孔５３とを有する。カートリッジは対応するヘッドに接続された図示しない孔（インク供給部）を底面に有し、カートリッジ内にはインクが染み込んだスポンジやインクを入れたアルミパックが入っている。
【００６２】
キャリッジ１８がプラテン１２に沿って往復運動される間、黒色用の記録ヘッド２４及びカラー用の記録ヘッド２６がワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等から得られる画像データに基づいて駆動され、これにより記録紙Ｐ上に所定の文字、画像などが記録される。記録動作停止時には、キャリッジ１８はホームポジションに戻され、このホームポジションにはノズル保守機構（バックアップユニット）３６が設けられている。
【００６３】
ノズル保守機構３６には可動吸引キャップ（図示せず）と、この可動吸引キャップに接続された吸引ポンプ（図示せず）が設けられている。記録ヘッド２４及び２６がホームポジションに位置付けされると、各記録ヘッドのノズル板に吸引キャップが吸着され、吸引ポンプを駆動することにより、ノズル板のノズルが吸引される。このようにして、ノズルの目詰まりが未然に防止される。
【実施例】
【００６４】
以下、本発明の実施例と比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００６５】
（実施例１）
（ａ） 濃厚顔料分散液の作製アクリル系高分子共重合体：８.３重量部（スチレン−マレイン酸系、重量平均分子量２００００、不揮発分３０％）
イオン交換水：８０.５重量部上記成分を混合した後、撹拌し、この水溶液に、カーボンブラック（一次粒径２４ｎｍ、ＢＥＴ比表面積ｌ３８ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量６０ｃｃ／ｌ００ｇ、揮発分が４.５％、ｐＨ２．５）１０重量部、消泡剤：ｌ.２重量部を添加し、ビーズミル分散機にて１時間分散処理を行い、高速遠心分離機にかけ粗大粒子を除去することによって濃厚顔料分散液を得た。
【００６６】
（ｂ）水系記録液の作製濃厚顔料散液：ｌ８重量部ジエチレングリコール：２.２重量部イオン交換水：９.８重量部上記成分を混合撹拌した後、孔径０．８μｍのセルロ一スアセテート材質のフィルタで濾過を行い、目的の水系記録液を得た。
【００６７】
（実施例２）
上記実施例１の（ａ）濃厚顔料分散液の作製において、アクリル系高分子共重合体：９.０重量部（スチレン−マレイン酸系、重量平均分子量２００００、不揮発分３０％）
イオン交換水：７６.７重量部カーボンブラック添加量：ｌ３重量部消泡剤：１重量部とし、実施例１と同様な分散処理および遠心分離処理を行い、濃厚顔料分散液を得た。ついで、濃厚顔料分散液：９０重量部ペンタエリスリトール：ｌｌ重量部イオン交換水：４８.７重量部上記成分を混合撹拌した後、孔径１μｍのポリアミド材質のフィルタで、濾過を行い、目的の水系記録液を得た。
【００６８】
（実施例３）
上記実施例１の（ａ）濃厚顔料分散液の作製において、アクリル系高分子共重合体：ｌ０重量部イオン交換水：７６.５重量部カ一ボンブラック添加量：ｌ２重量部消泡剤１.５重量部とし、実施例１と同様な分散処理および遠心分離処理を行い、濃厚顔料分散液を得た。
【００６９】
ついで、濃厚顔料分散液：９０重量部トリメチロールプロパン：ｌｌ重量部イオン交換水：４８．７重量部上記成分を混合撹拌した後、孔径０.８μｍのセルロースナイトレート材質のフィルタで濾過を行い、目的の水系記録液を得た。
【００７０】
（実施例４）
上記実施例１の（ａ）濃厚顔料分散液の作製において、アクリル系高分子共重合体：５.４重量部イオン交換水：８７.３重量部カーボンブラック添加量：６．５重量部消泡剤：０.８重量部とし、実施例１と同様な分散処理および遠心分離処理を行い、濃厚顔料分散夜を得た。
【００７１】
ついで、濃厚顔料分散液：９０重量部グリセリン：１重量部イオン交換水：４８.７重量部上記成分を混合撹拌した後、孔径０.８μｍの再生セルロース材質のフィルタで濾過を行い、目的の水系記録液を得た。
【００７２】
（実施例５）
上記実施例１の（ａ）濃厚顔料分散液の作製において、アクリル系高分子共重合体：９.０重量部イオン交換水：７６.７重量部カーボンブラック添加量：ｌ３重量部消泡剤：１重量部とし、実施例１と同様な分散処理および遠心分離処理を行い、濃厚顔料分散夜を得た。
【００７３】
ついで、濃厚顔料分散液：９０重量部グリセリン：ｌｌ重量部イオン交換水：４８.７重量部上記成分を混合撹拌した後、孔径３μｍのポリサルホン材質のフィルタで濾過を行い、目的の水系記録液を得た。
【００７４】
（実施例６）
上記実施例１の（ａ）濃厚顔料分散夜の作製において、アクリル系高分子共重合体：９.０重量部イオン交換水：７６.７重量部カーボンブラック添加量：ｌ３重量部消泡剤：１重量部とし、実施例１と同様な分散処理および遠心分離処理を行い、濃厚顔料分散液を得た。
【００７５】
ついで、濃厚顔料分散液：９０重量部プロピレングリコール：１１重量部イオン交換水：４８.７重量部上記成分を混合撹伴した後、孔径５μｍのポリプロピレン材質のフィルタで濾過を行い、目的の水系記録液を得た。
【００７６】
（比較例１）
実施例１のアクリル系高分子共重合体の代わりに、サンスパ一ルＰＤＮｌ７３（三洋化成製、ポリカルボン酸特殊高分子共重合体）を使用し、これ以外の組成、製造方法は実施例１に同じとし、孔径５μｍのポリテトラフルオロエチレン材質のフィルタで濾過を行い、インクを得た。
【００７７】
（比較例２）
実施例１のアクリル系高分子共重合体の代わりに、ノニオンＮＳー２ｌ０（日本油脂製、非イオン性）を使用し、これ以外の組成、製造方法は実施例１に同じとし、インクを得た。
【００７８】
（比較例３）
実施例１のアクリル系高分子共重合体の代わりに、サンサイザーＳＡ５０１−２０（三洋化成製、アクリル系高分子共重合体、重量平均分子量１０００００、不揮発分２０％）を使用し、これ以外の組成、製造方法は実施例１に同じとし、インクを得た。
【００７９】
以上の水系記録液について、動的光散乱法を測定原理とし、後方散乱光の検出で粒径換算を粒度分析計ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ−ＵＰＡ（日機装株式会社製 商品名）を用いて、インク中に含まれる分散粒子の平均粒径Ｄｏ（ｎｍ）と最大粒径Ｄｍ（ｎｍ）、前記インクを５０℃恒温中に６箇月保存した後に、前記原理／検出方式により測定したインク中に含まれる分散粒子の平均粒径Ｔｏ（ｎｍ）と最大粒径Ｔｍ（ｎｍ）を測定し、Ｋｏ（＝Ｄｍ／Ｄｏ）、Ｋｔ（＝Ｔｍ／Ｔｏ）、Ｒ（＝Ｋｔ／Ｋｏ）を算出した。
【００８０】
このＲと上記水系記録液の保存前後の分散性、吐出安定性、印字特性を評価した結果を表１に示す。
【００８１】
また、上記インクの記録特性および分散安定性はオンデマンド方式のインクジェット記録装置（ノズル径φ４０μｍ、ノズル数２４本）を使用して行った。このときの記録媒体には、普通紙としてＸＥＲ０Ｘ４０２４紙を使用した。このインクにより得た記録画像について、各試験を行った。結果を表１に示す。
【００８２】
【表１】
2006144013.tif 000003
ここで、分散安定性は、インクを常温で２年保存したときの、保存前と保存後の粒度分布を測定比較し、平均粒径の増加が３０％以下の場合を○、５０％以下の場合を△、５０％以上の場合を×と評価した。
【００８３】
また、吐出安定性はインクをインクジェット記録装置で連続印字した際に、ドット抜けのない印字枚数で比較し、連続印字枚数１０枚以上の場合を○、１０〜５枚の場合を△、５枚未満を×と評価した。
【００８４】
また、印字特性は記録画像の濃度で判定し、記録画像の濃度は分光測色計（例えばＸ ＲＩＴＥ製）により測定した際の光学反射濃度ＯＤで評価した値で判定し、光学；反射濃度ＯＤが、１.０以上の場合を○、１.０〜０.５の場台を△、０.５未満を×と評価した。
【００８５】
この結果、実施例１〜６に示したインクは分散安定性、吐出安定性、印字特性に優れる良好な水性分散系インクを得ることができた。
【００８６】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はその要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明のインクが適用可能なインクジェットプリンタの概略斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェットプリンタに適用可能なインクカートリッジ部の概略拡大斜視図である。
【図３】図２に示すインクカートリッジの概略拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ …インクジェットヘッド、２８…インクカートリッジ、３０…インクカートリッジ、３２…インクカートリッジ、３４…インクカートリッジ
【図１】
2006144013.tif 000004
【図２】
2006144013.tif 000005
【図３】
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