(57)【要約】【課題】  ヘッドの構成材料が腐食されにくいインクジェット用水性インクおよびその製造方法、インク容器、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタを提供すること。【解決手段】  インクジェットヘッド１０には、少なくとも１種の染料と、染料を溶解させる少なくとも１種の液媒体と、ヘッドの構成材料に浸透して腐食を起こす成分を除去するための精製がなされた少なくとも１種の界面活性剤とが調合された水性インク２０が充填されている。【選択図】      図３
2006016532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの色材と、前記色材を溶解または分散させる少なくとも１つからなる液媒体と、前記色材が調合された前記液媒体の性質を調整する少なくとも１つの界面活性剤とが所定の分量で調合されたインクにおいて、前記界面活性剤の少なくとも１つは一般式
【化１】
2006016532.tif 000009
（Ｒ１はアルキル基、アルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アルキルカルボニル基を示す。Ｒ２はアルキレン基を示す。ｎは正の整数を示す）で示される化合物を精製したものであることを特徴とする水性インク。
【請求項２】
精製された前記界面活性剤の調合量が０．０６重量％から０．６重量％であることを特徴とする請求項１記載の水性インク。
【請求項３】
一般式
【化２】
2006016532.tif 000010
（Ｒ１はアルキル基、アルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アルキルカルボニル基を示す。Ｒ２はアルキレン基を示す。ｎは正の整数を示す）で示される少なくとも１つの界面活性剤を水で洗浄する精製工程と、少なくとも１つの色材と、前記色材を溶解または分散させる少なくとも１つからなる液媒体と、前記色材が調合された前記液媒体の性質を調整する前記精製工程で得られた少なくとも１つの精製された界面活性剤とを所定の分量で調合する工程を備えたことを特徴とするの水性インクの製造方法。
【請求項４】
インクを略密閉された状態に収容し、前記インクを外部に排出する流路を備えたインク容器において、収容された前記インクが、請求項１または２に記載の水性インクであること、あるいは請求項３に記載の水性インクの製造方法を用いて製造された水性インクであることを特徴とするインク容器。
【請求項５】
シリコン基板を接着剤で接合して構成されたインク流路と、前記インク流路に充填された前記インクを液滴として吐出する加圧部とを備えたインクジェットヘッドにおいて、前記インクとして請求項１または２に記載の水性インクが用いられたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
インクをノズルから液滴として記録紙等の記録媒体に吐出して記録を行うインクジェットプリンタにおいて、請求項４に記載のインク容器を搭載したことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項７】
インクをノズルから液滴として記録紙等の記録媒体に吐出して記録を行うインクジェットプリンタにおいて、請求項４に記載のインク容器と、請求項５に記載のインクジェットヘッドとを搭載したことを特徴とするインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを液滴として記録紙等に吐出して記録を行うインクジェット記録方式の記録装置に用いられる水性インク及びその製造方法、インク容器、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式の記録装置に用いられるインクは、一般的に色材として染料あるいは顔料を用いるものが主流である。いずれもインク液滴として吐出されるにあたり、安全性や環境配慮の観点から水性であることが求められ、前者は、水媒体に溶解させて使用し、後者は、水媒体に分散させて使用される。
【０００３】
これらの色材には、ＣＯＯ−基あるいはＳＯ3−基等の酸性基を分子内に有するものがあり、水に溶解あるいは分散させるために水酸化ナトリウムやアミン等のアルカリ成分でこれらの酸性基を中和している。
【０００４】
また、インクには水媒体の性質を調整する目的で界面活性剤が添加されているが、使用される界面活性剤にはノニオン系あるいはカチオン系あるいはアニオン系のいずれかが、染料や顔料の特性やインクジェット記録装置の特性に合わせて適宜選択され使用されている。
【０００５】
この界面活性剤によってなされる水媒体の性質の調整は、インクの表面張力を低くすることで、ノズルから吐出されたインク滴が紙に付着してから紙に吸収されるまでの時間を短くすることで、速乾性を向上させる目的がある。また、後述する機械的加圧によりインクを吐出する方式では、インク流路内に発生した気泡が体積を収縮することによりインク吐出圧力を吸収してインク吐出ができなくなることを防止するために、インクの表面張力を低くして気泡がインク流路内壁に滞留することを無くす目的がある。
【０００６】
これらの水性インクを用いるインクジェットヘッドとしては、振動板部とこれに対向配置された電極とからなる電気機械変換素子を有する静電アクチュエータを備え、この静電アクチュエータによりノズルに連通した吐出室に充填されたインクを加圧してノズルから吐出する静電方式インクジェットヘッドがある。
【０００７】
この静電方式インクジェットヘッドは半導体材料である単結晶シリコンウエハーを加工した複数の基板で構成され、これら基板は接着剤により接合される場合が多く、吐出室等のインク流路はシリコンと接着剤で形成されている。この場合、接着剤は上記のようなアルカリ性の色材や界面活性剤を含むインクに常に接するため、インクが接着剤に浸透するとシリコン基板と接着剤の界面のシリコン化合物が溶解して接着剤が剥離する。これによりインクジェットヘッドからのインク漏れや、インク液滴をノズルから吐出する圧力の漏れや、剥がれた接着剤破片による微細なインク流路の目詰まり等を起こすことがあった。
【０００８】
このような不具合を改善するために該インク流路に接着中間層を形成することが報告されている。例えば、静電アクチュエータの静電気力により駆動される振動板の圧力波でインク液室のインク液滴をノズルから吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、静電アクチュエータの振動板を形成した基板と、ノズルを形成した基板を接着剤で接合してインク液室を構成する場合、接着接合にエポキシ接着剤を塗布する基板の下地として凹凸を有する有機樹脂膜を形成する方法がある。
【０００９】
単結晶シリコンウエハーを加工した複数の基板を接着剤で接合し、ノズルが連通する液流路の液体を加圧して該ノズルから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、凹凸を有する研削面をまず形成し、その上に有機樹脂膜の接着下地層を凹凸状に形成した液滴吐出ヘッドが知られている。この場合の有機樹脂膜としてはポリイミド系樹脂膜、ウレタン系樹脂膜、ウレアー系樹脂膜、フェノール系樹脂膜の有機系樹脂膜を用いている。また、無機膜とこの有機樹脂膜との積層膜としてもよい（特許文献１）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１１２４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような接着剤の下地膜を付けた従来のインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）では、下地膜を形成する方法として、スプレーコート法にて有機樹脂の前駆体を塗布し、これを過熱等の処理により膜形成する方法が用いられている。しかしながら、インクジェットヘッドの製造工程において、これらの方法を用いて耐腐食性薄膜を無欠陥で形成することはなかなか難しい技術であり、わずかなピンホールや微小異物による膜欠陥や前駆体の膜形成反応が不十分であることによる膜欠陥が生じてしまう可能性がある。
【００１２】
インクジェットヘッドのインク流路を構成する基板を下地膜を介して接着接合しても、界面活性剤を有するインクが接着剤に浸透することは防止することが出来ない。また、仮に耐腐食性薄膜の一部に膜欠陥がある場合、欠陥部へインクが浸入し、そこから接着剤へのインクの浸透が起こり接着剤の剥離が加速される惧れがある。また、接着下地膜として有機樹脂膜を用いた場合、接着剤と接着下地膜界面の剥離や有機樹脂膜自身の膨潤や剥離が起こる惧れがある。
【００１３】
一方、上記の課題についてインク側からなされた改善として、インク中のアルカリ成分を除去することでシリコンの溶解を抑制し、接着剤にインクが浸透しても接着剤の剥離が発生しないようにすることが考えられる。しかし、過剰のアルカリを除去するために酸を添加してｐＨ７の中性にすることが有効な場合もあるが、一般にはそれだけでは不十分で、さらに酸を添加してｐＨ を７以下、より好ましくはｐＨ５．５以下の酸性に調整する必要がある。インクのｐＨを酸性に調整すると染料は遊離酸となって水溶性を失い、インクの安定性を損なうことになる。
【００１４】
また、接着剤へのインクの浸透を防止するため界面活性剤の添加量を少なくすることも考えられる。しかし界面活性剤の添加量が少なすぎると、水媒体の性質を調整する目的が達成できず、インク流路の気泡の排出性や印字物の速乾性などの特性が低下するという課題がある。
【００１５】
本発明は、上記の課題についてインク側からさらに改善を加えたものであり、ヘッドの構成材料を接合する接着剤へのインクの浸透を抑制するために精製した界面活性剤を使用したインクジェット用水性インクおよびその製造方法、インク容器、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の水性インクは、少なくとも１つの色材と、前記色材を溶解または分散させる少なくとも１つからなる液媒体と、色材が調合された液媒体の性質を調整する少なくとも１つの界面活性剤とが所定の分量で調合されたインクにおいて、界面活性剤の少なくとも１つは一般式
【化３】
2006016532.tif 000003
（Ｒ１はアルキル基、アルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アルキルカルボニル基を示す。Ｒ２はアルキレン基を示す。ｎは正の整数を示す）で示される化合物を精製したものであることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、精製した界面活性剤を含むインクを使用するため、シリコン基板を接着接合してインク流路を形成したインクジェットヘッドの接着剤とシリコン基板の接合部が剥離することを防ぐことができる。
【００１８】
この場合、本発明の水性インクは、精製された前記界面活性剤の調合量が０．０６重量％から０．６重量％であることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、色材が調合された液媒体の性質を調整するのに十分な量の界面活性剤が添加されているため、インクジェットヘッドの液滴吐出を安定させること、ならびに印刷物に求められる速乾性などの特性を満たすことができる。
【００２０】
また本発明の水性インクの製造方法は、一般式
【化４】
2006016532.tif 000004
（Ｒ１はアルキル基、アルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アルキルカルボニル基を示す。Ｒ２はアルキレン基を示す。ｎは正の整数を示す）で示される少なくとも１つの界面活性剤を水で洗浄する精製工程と、少なくとも１つの色材と、色材を溶解または分散させる少なくとも１つからなる液媒体と、色材が調合された液媒体の性質を調整する少なくとも１つの精製工程で得られた精製された界面活性剤とを所定の分量で調合するインク調合工程を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、インク調合工程では、色材と液媒体および界面活性剤をそれぞれ所定の分量で調合して色材の濃度等インクの基本特性を確保することができる。そして、インク調合工程で界面活性剤の精製工程で得られた界面活性剤を使用することで、接着剤に対して浸透性の高い界面活性剤成分を含まないインクとすることができる。このインクは、シリコン基板を接着接合してインク流路を形成したインクジェットヘッドにおいて、接着剤にインクが浸透することを抑制できる。よって、浸透したインクにより接着剤と基板界面のＳｉＯ2の溶解がなくなるため、基板から接着剤が剥離することを防ぐことができる。
【００２２】
この場合、界面活性剤の精製工程は界面活性剤を水で洗浄することであり、これにより接着剤に対して浸透性の高い界面活性剤成分を効果的に除くことができる。水による洗浄は界面活性剤と水を混合攪拌して乳液状にした後、加熱や酸の添加により有機層と水層に分離させ、有機層のみ分取することで実現できる。
【００２３】
この構成によれば、界面活性剤に含まれる接着剤への浸透性の高い成分の大部分は水層へ溶解し、有機層である界面活性剤から分離される。この精製した界面活性剤を使用してインクを製造することで、接着剤へのインクの浸透を抑制することができる。そのため、接着剤と基板との界面のＳＩＯ2が溶解して接着剤が剥離することを防止できる。
【００２４】
本発明のインク容器は、インクを略密閉された状態に収容し、インクを外部に排出する流路を備えたインク容器において、収容されたインクが、上記発明の水性インクであること、あるいは上記発明の水性インクの製造方法を用いて製造された水性インクであることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、このインク容器に収容されたインクは、接着剤に浸透し難く、また、液媒体の性質が好ましく調整された水性インクであるため、このインク容器をインクジェットプリンタ等の記録装置に接続すれば、この水性インクを供給することができる。
【００２６】
本発明のインクジェットヘッドは、シリコン基板を接着接合して構成されたインク流路と、インク流路に充填されたインクを液滴として吐出する加圧部とを備えたインクジェットヘッドにおいて、インクとして上記発明の水性インクが用いられたことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、インクジェットヘッドのインク流路には、上記発明の水性インクが充填されているため、このインク流路を形成しているシリコン基板を接合している接着剤にインクが浸透することを防止できる。よって、接着剤とシリコン基板との界面のＳｉＯ2の溶解が無くなり、接着剤が剥離することを防止できる。また、精製した界面活性剤は十分な量が添加されているので、液媒体の性質が好ましく調整された水性インクが得られる。そのため、インクジェットヘッドの液滴吐出を安定させること、ならびに印刷物に求められる速乾性などの特性を満たすことができる。
【００２８】
本発明のインクジェットプリンタは、インクをノズルから液滴として記録紙等の記録媒体に吐出して記録を行うインクジェットプリンタにおいて、上記発明のインク容器を搭載したことを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、このインクジェットプリンタには、上記発明の水性インクを充填したインク容器が搭載されているため、ヘッドのインク流路を構成する接着剤の剥離がなくなり、また、インクジェットヘッドの液滴吐出を安定させること、ならびに印刷物に求められる速乾性などの特性を満たすプリンタとすることができる。
【００３０】
また本発明の他のインクジェットプリンタは、インクをノズルから液滴として記録紙等の記録媒体に吐出して記録を行うインクジェットプリンタにおいて、上記発明のインク容器と、上記発明のインクジェットヘッドとを搭載したことを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、インク容器は、インク流路を構成する接着剤の下地を腐食しにくい水性インクをインクジェットヘッドに供給することができる。インクジェットヘッドには、この水性インクがインク流路に充填されているため、該インクでインク流路を構成する接着剤の下地が腐食されて接着剤が剥離することを防止することによりインクジェットヘッドの破壊や目詰まり等の不具合が発生し難くすることができる。また、該インクは液媒体の性質が好ましく調整されているためインクジェットヘッドの液滴吐出が安定し、印刷物に求められる速乾性等の特性を満たすことができる。すなわち、高い信頼性を有するインクジェットプリンタを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の一実施形態のインクジェットプリンタについて図１に基づいて説明する。図１は、インクジェットプリンタの構造を示す要部概略図である。インクジェットプリンタ１００は、記録紙１０５をＹ方向（副走査方向）に送る送りローラ１０４と、インクを記録紙１０５に吐出するヘッドユニット１０１と、インクが収容されたカートリッジ１０２と、ヘッドユニット１０１とカートリッジ１０２とを搭載し、キャリッジ軸１０６に係合してヘッドユニット１０１をＸ方向（主走査方向）に移動させるキャリッジ１０３とにより構成されている。
【００３３】
ヘッドユニット１０１には、インクジェットヘッド１０を有している。インクジェットプリンタ１００は、カートリッジ１０２からインクをインクジェットヘッド１０に供給して、インクジェットヘッド１０のノズルから記録紙１０５に向けてインク液滴を吐出すると共に、送りローラ１０４が記録紙１０５をＹ方向に送り、キャリッジ１０３によるヘッドユニット１０１のＸ方向走査により記録を行う。
【００３４】
このインクジェットプリンタ１００は、インクを水平方向に吐出し記録を行う方式であるが、ヘッドユニット１０１をその吐出方向が上方向または下方向あるいは斜め方向を向くように傾けて、記録紙１０５をヘッドユニット１０１に対向するように送りながら記録する方式でもよい。
【００３５】
また、インクジェットヘッド１０とカートリッジ１０２には、本発明の一実施形態である水性インク２０が充填されており、詳細については後述する。
【００３６】
また、このインクジェットプリンタ１００はヘッドユニット１０１のインクジェットヘッド１０と対向し、記録紙１０５の幅から外れた位置にヘッドキャップ１０７を備えている。このヘッドキャップ１０７はインク排出チューブ１０８を介して図示していないインク吸引ポンプに接続されている。ヘッドユニット１０１は印字休止時にヘッドキャップ１０７の位置に退避し、ヘッドキャップ１０７でインクジェットヘッド１０を覆うことができる。この状態で図示していないインク吸引ポンプを動作させることによりインクカートリッジ１０２からヘッドユニット１０１を通してインクを吸引して、インクジェットヘッド１０のインク流路に発生した気泡を排出することができる。
【００３７】
次に本発明の一実施形態であるカートリッジ（インク容器）について図２に基づいて説明する。図２は、カートリッジ（インク容器）の構造を示す概略断面図である。
【００３８】
カートリッジ１０２は、底部にインク供給部２２が設けられた直方体状のケース２１と、ケース２１の上部開口部を密閉する上蓋２３と、ケース２１内に圧縮されて収められた多孔質体からなるフォーム２６と、フォーム２６内の空間に注入された水性インク２０とにより構成されている。また、上蓋２３には、大気連通孔２４とフォーム２６を上部から圧縮するリブ２５が設けられている。そしてケース２１の底部に形成されたインク供給部２２に通ずる筒部２７には異物をろ過するフィルタ２８が設けられている。
【００３９】
このようなカートリッジ１０２は、通常では上蓋２３の上面にフィルム（図示せず）が大気連通孔２４を覆う状態に封着されており、このフィルムを剥がすとケース２１内が大気に連通してケース２１の底部にあるインク供給部２２から水性インク２０を取り出すことができる。
【００４０】
このカートリッジ１０２は、上蓋２３に大気連通孔２４を設け、ケース２１の底部にインク供給部２２を設けているが、これに限らず、大気連通孔２４とインク供給部２２の位置は適宜設定することができる。また、ケース２１内に水性インク２０を吸収して収容するフォーム２６を備えているが、フォーム２６がないインク容器としてもよい。例えば気体透過性のないフィルム材料などで袋状の容器をつくり、その容器内に水性インク２０を収容すると共に、外部に取り出すためのチューブ等を取り付けてもよい。
【００４１】
次に本発明の一実施形態のインクジェットヘッドについて図３に基づいて説明する。図３は、インクジェットヘッドの構造を示す概略断面図である。本実施形態のインクジェットヘッド１０は、振動板部５と振動板部５に対向配置された電極１１とで構成された電気機械変換素子１５を有する静電アクチュエータ１６によって、ノズル４に連通する吐出室６に充填された水性インク２０を加圧し、ノズル４から水性インク２０を液滴として吐出する静電方式のインクジェットヘッドである。
【００４２】
このインクジェットヘッド１０は、電極１１とインク供給孔１２が形成された第１の基板１と、振動板部５と吐出室６及びこれにオリフィス７を経由して繋がった共通インクキャビティであるリザーバ８のインク流路となる凹部１４が形成された第２の基板２と、ノズル４が形成された第３の基板３とからなる３層構造となっている。また、振動板部５とこれに対向した電極１１との間の空間は、封止材１７で密閉され、振動室９が形成されている。
【００４３】
第１の基板１は、１ｍｍの厚みを有するホウ珪酸ガラスを用いている。電極１１は、振動板部５と所定の間隔を置いて対向するようにホウ珪酸ガラスを所定の深さにエッチングして形成された凹部１３の底面に設けられている。この場合、電極１１は、スパッタ法、真空蒸着法等で形成したＩＴＯ（Indium  Tin  Oxide）薄膜を用いている。
【００４４】
第２の基板２は、厚みおよそ２００μｍとなるように両面研磨された単結晶シリコンを用いている。振動板部５とインク流路となる凹部１４およびインク供給孔１２に連通する孔は、単結晶シリコンを異方性エッチングして形成されている。またエッチング終了後に第２の基板２を熱酸化処理し基板の表裏にＳｉＯ2層（シリコン酸化膜）１８がおよそ０．１μｍの厚みで形成されている。このＳｉＯ2層１８は、振動板部５と電極１１とが接触して電気的に短絡することを防ぐことができる。
【００４５】
第３の基板３は、第２の基板２と同様に単結晶シリコンの薄板を用いている。水性インク２０が吐出されるノズル４は、異方性エッチング法やドライエッチング法によって穿孔されている。ノズル４が形成された第３の基板３も第２の基板２と同様に熱酸化処理し、ノズル４の内壁を含む基板表裏にＳｉＯ2層１８が絶縁層として形成されている。
【００４６】
これら電極１１とインク供給孔１２が形成された第１の基板１と、振動板部５とインク流路となる凹部１４が形成された第２の基板２とを陽極接合法を用いて振動板部５と電極１１とが所定の間隔で対向配置されるように接合する。
【００４７】
インクジェットヘッド１０は、さらに第２の基板２と第３の基板３とを熱硬化型エポキシ樹脂等の接着剤１９１を用いて接合して形成されている。
【００４８】
本実施形態では、接着接合の下地膜を形成してもよく、その形成方法は第１の基板１の電極１１の端子部等不要部分をマスキングして、第２の基板２のインク流路側の面にポリアミド溶液をスプレーコート法で吹き付けて薄膜を形成する。そして２５０〜３００℃の窒素雰囲気下で焼成し、内壁におよそ０．１μｍのポリイミド樹脂膜１９を形成する。
【００４９】
また、第３の基板３のインク流路側の面も同様にしてポリイミド樹脂膜１９を形成する。
【００５０】
本実施形態では接着接合下地膜として、ＳｉＯ2層１８上にポリイミド樹脂膜１９を形成したが、これに限定されるものではない。例えば、ウレタン樹脂、ウレアー樹脂、フェノール樹脂等の有機膜を用いることができる。さらに例えば、チタン、窒化チタン、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化クロム、金、白金等の無機薄膜の上に前記の有機膜を積層してもよい。
【００５１】
尚、図３の概略断面図は、１つのインクジェットヘッド１０を示しているが、実際の製造方法は、ウェハ状の各第１，２，３の基板１，２，３に所定の数のノズル４とこれに対応するインク流路および静電アクチュエータ１６とを１単位として複数個分のインクジェットヘッド１０を形成する。その後に、ダイシング等の方法で切断して複数個のインクジェットヘッド１０を取り出す方法を用いている。また、各第１，２，３の基板１，２，３に用いられる材料は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、第３の基板３は、第１の基板１と同様にホウ珪酸ガラスを用いることができる。
【００５２】
また、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、ノズル４が第３の基板３に設けられたフェイスインクジェット方式であるが、ノズル４を第２の基板２または第３の基板３のエッジ部に開口したエッジインクジェット方式であってもよい。
【００５３】
次に本発明の一実施形態の水性インクおよびその製造方法について図４〜図６に基づいて説明する。本実施形態の水性インク２０は、少なくとも１つの色材としての染料と、染料を溶解させる少なくとも１つからなる液媒体と、染料が調合された液媒体の性質を調整する少なくとも１つの界面活性剤とが調合されたインクで、少なくとも１つの精製された界面活性剤を用いて調合されたものである。
【００５４】
図４に示した組成３は、後で述べる比較例のものであり、接着剤に浸透しやすいインクの代表的な組成を示す表である。ここで使用されている界面活性剤は、詳しくは非イオン性界面活性剤である。界面活性剤としてはイオン性と非イオン性があるが、インクの表面張力を調整する機能以外にも、染料の溶解性や顔料の分散安定性を損なわないことや、インク中での界面活性剤自体の安定性やヘッドのインク流路部材に対する破壊性などを考慮して界面活性剤種類を決定する必要がある。
【００５５】
図４に示した界面活性剤は次のような式で表される。ポリアルキレングリコールモノ置換エーテル系は一般式
【化５】
2006016532.tif 000005
（Ｒ１はアルキル基、アルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アルキルカルボニル基を示す。Ｒ２はアルキレン基を示す。ｎは正の整数を示す）で表される。
【００５６】
アセチレングリコール系は一般式
【化６】
2006016532.tif 000006
（Ｒ３はアルキル基を示す。）で表される。これらの界面活性剤はいずれも非イオン性界面活性剤である。
【００５７】
このインクには、液媒体として水と２つの水溶性有機溶剤グリセリン，２−ピロリドンが含まれており上記染料と界面活性剤を溶解させている。
【００５８】
本発明の水性インク２０は上記の２種の界面活性剤のうちポリアルキレングリコールモノ置換エーテルを精製して使用することを特徴とする。
【００５９】
ポリアルキレングリコールモノ置換エーテルの精製は接着剤に対して浸透性の高い界面活性剤成分を除くために界面活性剤を水で洗浄することであり、水による洗浄は界面活性剤と水を混合攪拌して乳液状にした後、加熱や酸の添加により有機層と水層に分離させ、下層の水層を除き、上層の有機層のみ分取して減圧乾燥して精製ポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤を得る。
【００６０】
実施例１（界面活性剤の精製工程）
市販のポリアルキレングリコールモノ置換エーテル系界面活性剤４０．０ｇと水４０．０ｇを分液ロート中で振り混ぜ、混合攪拌して乳液状にする。この乳液状物が入った分液ロートを５０℃の恒温下に２時間静置して層分離させる。下層の水を排出して有機層のみ５０．１ｇを分取する。得られた有機層を減圧乾燥して精製ポリアルキレングリコールモノ置換エーテル系界面活性剤３２．０ｇを得た。
【００６１】
この精製工程の洗浄の原理は、ポリアルキレングリコールモノ置換エーテル系は水に対する溶解性が極めて小さいという性質を利用している。水と混合攪拌して乳液状にすることによりポリアルキレングリコールモノ置換エーテルに含まれる水に溶解し易い成分を乳液中の微細なポリアルキレングリコールモノ置換エーテル層から微細な水層に移動させ、その状態から水とポリアルキレングリコールモノ置換エーテルを２層に分離させることにより乳液中で水に溶解していた成分を水層とともにポリアルキレングリコールモノ置換エーテル層から分離する。このとき、少量ではあるが、水層にポリアルキレングリコールモノ置換エーテルが溶解するため回収される量は当初よりも少なくなる。また、有機層ではポリアルキレングリコールモノ置換エーテルに少量の水が溶解しており、この水を除くために減圧乾燥を行う。
【００６２】
この精製工程においては混合攪拌により生成した乳液状物を有機層と水層の２層に完全に分離させ、両層をシャープに分離することが重要である。そのために、精製工程で使用する水は、純水、あるいは純水に０．０１規定に相当する塩酸、あるいは硫酸あるいは硝酸を添加した水であることが好ましい。このような中性から酸性の水を洗浄に用いることで、前記乳液状物を有機層と水層の２層に完全に分離させることができる。またこの際、乳液状物を密閉した容器中で４０℃以上９０℃以下に加熱静置することで、より確実に有機層と水層の２層に分離させることができる。
【００６３】
実施例２（インク調合工程）
図５に示した組成２は本実施形態の水性インク２０の組成の一例を示す表である。これら各成分を混合して浮遊する油状成分や沈殿固形物が無い均一な水性インク２０を製造することができる。次に、上記のようにして製造された水性インク２０の特性試験を行った結果を説明する。
【００６４】
この特性試験の１つは、前述のように熱酸化処理でＳｉＯ2層１８を形成し、その上に接着剤層を形成した単結晶シリコンの試験片を作製し、密封容器にこの試験片と水性インク２０を入れ、６０℃の恒温下で４日間（９６時間）浸漬放置して接着剤層の剥離の有無を確認するインク浸漬耐久試験である。
【００６５】
本実施例の水性インク２０に上記条件で浸漬した試験片を４００倍の光学金属顕微鏡で観察したところ、接着剤層の剥離や膨潤は観察されなかった。
【００６６】
また、特性試験のもう１つは、本実施形態のインクジェットヘッド１０に、本実施例の水性インク２０を充填したインクジェットプリンタ１００を使用して、印字とクリーニングを繰り返す印字耐久試験である。本耐久試験では印字の乱れの有無によりインク流路に発生した気泡がクリーニングで排出できるかを確認する気泡排出性試験も兼ねる。
【００６７】
本実施例の水性インク２０を使用したインクジェットプリンタ１００では、所定の印字とクリーニングを行った後、インクカートリッジ１０２を一旦取り外し、再び装着して強制的にインク流路に気泡を浸入させた場合、次回の印字中にインクの吐出不良が発生しても続くクリーニングの後は正常に印字されていた。このことから、本実施例の水性インク２０では気泡が正常に排出されていることが確認できた。
【００６８】
さらに特性試験のもう１つは、本実施形態のインクジェットヘッド１０に水性インク２０を充填したインクジェットプリンタ１００で印字を行い、印字直後に印字物をティッシュペーパーで擦り、ティッシュペーパーへのインク付着の有無を確認する速乾性試験である。
【００６９】
本実施例の水性インク２０をインクジェットプリンタ１００で印字しているところに、プリンタの用紙の出口でティッシュペーパーを印字物に押さえつけて擦ったところ、このティッシュペーパーに着色は観察されなかった。このことから本実施例の水性インク２０は十分な速乾性を有することが確認できた。
【００７０】
比較例
図４は比較例１として用いた水性インクの組成３を示す表である。この場合の水性インク組成３は、精製していないポリアルキレングリコールモノ置換エーテルを使用した以外は前記実施例２の組成２と同様である。
【００７１】
この組成３の水性インクを使用して前記インク浸漬耐久試験を行ったところ、インク浸漬後の試験片には接着剤層に元々存在したピンホール周辺で接着剤の膨潤や剥がれが観察された。
【００７２】
図６は比較例２として用いた水性インクの組成４を示す表である。この場合の水性インクの組成４は、精製していないポリアルキレングリコールモノ置換エーテルを使用し、前記実施例２の組成２ではポリアルキレングリコールモノ置換エーテルを０．１％添加していたところを０．０５％添加に低下させ、水の添加量を０．０５％増加した水性インクである。
【００７３】
この組成４の水性インクを使用して前記インク浸漬耐久試験を行ったところ、接着剤層の剥離や膨潤は観察されなかった。また、前記気泡排出性試験を行ったところ、強制的にインク流路に気泡を浸入させた後の印字に発生したインクの吐出不良が次回のクリーニングの後でも完全に解消できず、吐出不良が断続的に継続した。このことは組成４の水性インクではインク流路に発生した気泡がクリーニングで排出できないことを示している。また、この組成４の水性インクを使用して前記速乾性試験を行ったところ、プリンタ１００の用紙出口においてはインクが乾燥しておらず、用紙の印字部を擦ったティッシュペーパーにインクの付着が観察された。
【００７４】
以上に述べてきたようにインク浸漬耐久試験において、実施例２の水性インク２０と洗浄していないポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤の添加量を０．０５％に低下した比較例２では、接着剤の剥離が発生していないが、洗浄していないポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤を０．１％使用した比較例１では接着剤が剥離している。このことはポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤に含まれる浸透性の高い成分がインク中に多く含まれれば接着剤の剥離が発生することを示しており、ポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤に含まれている浸透性の高い成分の濃度をインク中で少なくするためにはポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤を添加する量を少なくするか、あるいはポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤を精製して浸透性の高い成分を除く必要があることが分かる。
【００７５】
また、気泡排出性試験および速乾性試験の結果から、実施例２の水性インク２０では気泡排出性や速乾性の悪化が発生していないが、ポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤の添加量を０．０５％に低下した比較例２では、気泡排出性や速乾性の悪化が認められる。これはポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤の量が少なくなるとインク流路に発生した気泡がインク流路を構成する部材に張付き、所定のクリーニングでは排出できず、インクの吐出乱れを発生させていることを示す。従って、ポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤の添加量を減らして接着剤の剥離を防止することは気泡排出性に弊害が発生するため実現困難であると言える。
【００７６】
また、ポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤の量を少なくすると、吐出されたインクが紙に吸収される速度が遅くなるため速乾性が悪くなることも示している。一方、精製により成分の一部が除去されても、精製したポリアルキレングリコールモノ置換エーテル界面活性剤を所定の量使用すれば、気泡排出性や速乾性に影響が無いことを示している。
【００７７】
次に本実施例の界面活性剤の精製により得られる効果について詳しく説明する。
【００７８】
本実施例の界面活性剤の精製工程では、界面活性剤を水で洗浄することで水にほとんど溶解しないポリアルキレングリコールモノ置換エーテルから水に可溶の成分が水層に移動して除かれる。ポリアルキレングリコールモノ置換エーテルはモノ置換基のＲ１が疎水基で、ポリアルキレングリコール基が親水基であるため、ポリアルキレングリコール基の重合度が大きいほど水への溶解度が高い。そのため、水層に移動する成分としてはポリアルキレングリコール基の重合度が大きい成分が考えられる。
【００７９】
ポリアルキレングリコール基はエポキシ樹脂に染込み易いため、ポリアルキレングリコール基の重合度が大きい成分が界面活性剤に不純物として含まれる場合、エポキシ樹脂へのインクの浸透も多くなり、界面活性剤以外の成分もエポキシ樹脂に浸透し易くなっていると考えられる。そのため、エポキシ樹脂と基板のＳｉＯ2との界面までインク成分が浸透して、界面に残留するエポキシ樹脂の未反応のアミノ基の影響で、エポキシ樹脂と結合しているＳｉＯ2が溶解し、エポキシ樹脂が基板から剥離すると考えられる。
【００８０】
一方、染料は遊離酸をアルカリで中和した構造であり、水への溶解性を高めるためアルカリ性となっている場合がある。これらのアルカリ成分のうち、染料の遊離酸と塩を形成しているもの以外の過剰のアルカリを酸で中和して除くことは可能である。ただし、塩として水に溶解している染料については、酸性基がＣＯＯＮａやＳＯ3Ｎａ の形態となっているため、これら塩からわずかにアルカリが遊離することは避けられず、このわずかなアルカリ成分によりヘッド基板のＳｉＯ2が溶解すると考えられる。
【００８１】
また、エポキシなどの樹脂内に浸透した染料は、エポキシ樹脂に含まれるアミノ基などの影響によりアルカリ成分の遊離が促進されることが予想される。その結果、多量に遊離したアルカリ成分により接着剤界面のＳｉＯ2の溶解、すなわち接着剤の剥離が促進されると考えられる。
【００８２】
本発明の上記実施形態による効果は、以下のとおりである。
（１）水性インク２０は、インク中に接着剤に浸透し易い成分が少ないので、インクジェットヘッド１０のインク流路を構成する接着剤へのインクの浸透が少ない。そのため、接着剤とシリコン基板の界面のＳＩＯ2が溶解されることがなくなり、接着剤の剥離を防止できる。
（２）水性インク２０に含まれる界面活性剤は精製により接着剤に浸透し易い成分が除去されているので、インクの液媒体の性質を調整する十分な量を添加することができる。そのため、インクの液媒体の性質に起因する不具合を防止できる。
（３）水性インク２０の製造方法は、精製した界面活性剤を使用してインク調合する。これによりインクジェットヘッド１０のインク流路を構成する接着剤へのインクの浸透が少なくすることができる。そのため、接着剤とシリコン基板の界面のＳＩＯ2が溶解されることがなくなり、接着剤の剥離を防止できる。
（４）水性インク２０の製造方法は、精製した界面活性剤を使用してインク調合するので、この精製界面活性剤はインクの液媒体の性質を調整する十分な量を添加することができる。そのため、インクの液媒体の性質に起因する不具合を防止できる。
（５）カートリッジ１０２（インク容器）は、本実施形態の水性インク２０が充填されているため、水性インク２０が充填されたインク流路を構成する接着剤を剥離することが無い、インクの液媒体が好ましく調整された水性インク２０を供給することができる。
（６）インクジェットプリンタ１００は、本実施形態のカートリッジ１０２とインクジェットヘッド１０とを搭載しているため、水性インク２０が充填されたインク流路を構成する接着剤が剥離し難く、インクの液媒体の性質に起因する不具合の無い、高い信頼性を有するインクジェットプリンタ１００を提供することができる。
【００８３】
上記実施形態に限定されず変形例は、以下のとおりである。
（変形例１）上記実施例以外の他の界面活性剤においてポリアルキレングリコールモノ置換エーテル系の例は次の一般式
【化７】
2006016532.tif 000007
（Ｒ１はアルキル基、アルキルフェニル基、アルコキシフェニル基、アルキルカルボニル基を示す。Ｒ２はアルキレン基を示す。ｎは正の整数を示す）で示される。また、上記実施例以外の他の界面活性剤においてアセチレングリコール系の例は次の一般式
【化８】
2006016532.tif 000008
（Ｒ３はアルキル基を示す。）で示される。
【００８４】
これらの界面活性剤はそれぞれの種類を複数種組み合わせて用いることができる。また、アセチレングリコール系界面活性剤は合計０．１％〜５．０％の範囲で用いることができる。
【００８５】
（変形例２）上記実施例以外の他の染料および顔料の例は、黄色系としては、Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１、３、１１、１７、１９、２３、２５、２９、３６、３８、４０、４２、４４、４９、５９、６１、７０、７２、７５、７６、７８、７９、９８、９９、１１０、１１１、１２７、１３１、１３５、１４２、１６２、１６４、１６５、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１、８、１１、１２、２４、２６、２７、３３、３９、４４、５０、５５、５８、８５、８６、８７、８８、８９、９８、１１０、１４２、１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー２３等が挙げられる。また、赤色系として、Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１、６、８、９、１３、１４、１８、２６、２７、３２、３５、３７、４２、５１、５２、５７、７５、７７、８０、８２、８５、８７、８８、８９、９２、９４、９７、１０６、１１１、１１４、１１５、１１７、１１８、１１９、１２９、１３０、１３１、１３３、１３４、１３８、１４３、１４５、１５４、１５５、１５８、１６８、１８０、１８３、１８４、１８６、１９４、１９８、２０９、２１１、２１５、２１９、２４９、２５２、２５４、２６２、２６５、２７４、２８２、２８９、３０３、３１７、３２０、３２１、３２２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１、２、４、９、１１、１３、１７、２０、２３、２４、２８、３１、３３、３７、３９、４４、４６、６２、６３、７５、７９、８０、８１、８３、８４、８９、９５、９９、１１３、１９７、２０１、２１８、２２０、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２２９、２３０、２３１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４１、４８、５４、５７、５８、６３、６８、８１等が挙げられる。また、青色系として、Ｃ．Ｉ．アシッドブルー１、７、９、１５、２２、２３、２５、２７、２９、４０、４１、４３、４５、５４、５９、６０、６２、７２、７４、７８、８０、８２、８３、９０、９２、９３、１００、１０２、１０３、１０４、１１２、１１３、１１７、１２０、１２６、１２７、１２９、１３０、１３１、１３８、１４０、１４２、１４３、１５１、１５４、１５８、１６１、１６６、１６７、１６８、１７０、１７１、１８２、１８３、１８４、１８７、１９２、１９９、２０３、２０４、２０５、２２９、２３４、２３６、２４９、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１、２、６、１５、２２、２５、４１、７１、７６、７７、７８、８０、８７、９０、９８、１０６、１０８、１２０、１２３、１５８、１６０、１６３、１６５、１６８、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、２００、２０１、２０２、２０３、２０７、２２５、２２６、２３６、２３７、２４６、２４８、２４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、１７等が挙げられる。更に、黒色系として、Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、２、７、２４、２６、２９、３１、４８、５０、５１、５２、５８、６０、６２、６３、６４、６７、７２、７６、７７、９４、１０７、１０８、１０９、１１０、１１２、１１５、１１８、１１９、１２１、１２２、１３１、１３２、１３９、１４０、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９、１９１、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１７、１９、２２、３２、３５、３８、５１、５６、６２、７１、７４、７５、７７、９４、１０５、１０６、１０７、１０８、１１２、１１３、１１７、１１８、１３２、１３３、１４６、１５４、１６８、１７１、１９５等が挙げられる。これらの色材は単独、または複数種混合して用いることができる。また黒色系顔料としては、カーボンブラックが挙げられる。
【００８６】
（変形例３）上記実施例で示した以外に色材は単独、または複数種混合して、合計１％〜１５％の範囲で用いることができる。
【００８７】
（変形例４）インクジェットヘッド１０は、静電方式のインクジェットヘッドに限定されない。ノズル４に連通したインク流路となる基板材料として単結晶シリコンあるいはシリコン化合物を用い、このインク流路に耐インク性薄膜が設けられたインクジェットヘッドであって、インク流路に充填されたインクを加圧する加圧部がピエゾ（圧電素子）方式や発熱体により発泡した気体で加圧するバブル方式としてもよい。
【００８８】
上記実施形態並びに変形例から把握される技術的思想は、以下のとおりである。
（１）少なくとも１つの界面活性剤を水で洗浄する精製工程と、少なくとも１つの色材と、前記色材を溶解または分散させる少なくとも１つからなる液媒体と、前記色材が調合された前記液媒体の性質を調整する少なくとも１つの前記精製工程で得られた精製された界面活性剤とを所定の分量で調合する工程を備えた水性インクの製造方法を用いて製造された水性インク。
（２）少なくとも１つの色材と、前記色材を溶解または分散させる少なくとも１つからなる液媒体と、前記色材が調合された前記液媒体の性質を調整する少なくとも１つの前記精製工程で得られた精製された界面活性剤とを所定の分量で調合してなる水性インク。
（３）少なくとも１つの界面活性剤を水で洗浄する精製工程と、少なくとも１つの色材と、前記色材を溶解または分散させる少なくとも１つからなる液媒体と、前記色材が調合された前記液媒体の性質を調整する少なくとも１つの前記精製工程で得られた精製された界面活性剤とを所定の分量で調合する工程を備えた水性インクの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本実施形態のインクジェットプリンタの構造を示す要部概略図。
【図２】カートリッジ（インク容器）の構造を示す概略断面図。
【図３】インクジェットヘッドの構造を示す概略断面図。
【図４】接着剤に浸透しやすいインクの代表的な組成を示すもので比較例１として用いた組成３を示す表。
【図５】本実施形態の水性インク２０の組成の一例を示す表。
【図６】比較例２として用いた水性インクの組成４を示す表。
【符号の説明】
【００９０】
４…インク流路を構成するノズル、５…振動板部、６…インク流路を構成する吐出室、７…インク流路を構成するオリフィス、８…インク流路を構成するリザーバ、１０…インクジェットヘッド、１１…電極、１２…インク流路を構成するインク供給孔、１５…電気機械変換素子、１６…加圧部としての静電アクチュエータ、１８…ＳｉＯ2層、１９…接着剤下地としてのポリイミド樹脂膜、１９１…接着剤、２０…水性インク、２１…ケース、２２…流路としてのインク供給部、２３…上蓋、２４…大気連通孔、２６…フォーム、１００…インクジェットプリンタ、１０１…ヘッドユニット、１０２…インク容器としてのカートリッジ、１０３…キャリッジ、１０４…送りローラ、１０５…記録媒体としての記録紙、１０６…キャリッジ軸、１０７…ヘッドキャップ、１０６…インク排出チューブ。
【図１】
2006016532.tif 000011
【図２】
2006016532.tif 000012
【図３】
2006016532.tif 000013
【図４】
2006016532.tif 000014
【図５】
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【図６】
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