(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクと、前記インクを吐出する吐出ヘッドと、を備えたインクジェット記録装置であって、
前記吐出ヘッドは、ノズルプレートに形成された複数のノズル孔のそれぞれに連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれの容積を変化させる振動板と、前記複数の圧力室に前記インクを供給するインク供給室と、を含み、
前記圧力室の容積は、１０．０×１０６μｍ３以下であり、
前記ノズルプレートにおける前記複数のノズル孔が配列される密度は、２００ｄｐｉ以上であり、
前記インクは、水溶性染料と、水と、有機溶剤と、水溶性ポリウレタンと、を含み、
前記インク中の前記水溶性ポリウレタンの固形分の含有量は、１．５質量％以上１０．０質量％以下であり、
前記インク中の前記水の質量に対する前記有機溶剤の質量の比（有機溶剤／水）は、０．３以上０．７以下である、インクジェット記録装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記インクジェット記録装置が冷却され、インクが凍結する際に、前記圧力室内において、前記振動板側よりも前記ノズルプレート側のインクが優先して凍結する、インクジェット記録装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記圧力室と前記振動板は、外気と実質的に接触しない、インクジェット記録装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項において、
前記振動板を構成する材料のヤング率が２５０Ｇｐａ以下である、インクジェット記録装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項において、
前記供給室を構成する壁面の一部に、可撓性の弾性膜を備えた、インクジェット記録装
置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項において、
−２０℃の条件下でインクが凍結した場合の、インクの体積膨張率が１．６％以上５．３％以下である、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置は、インクを吐出するノズル孔を有する吐出ヘッドと、ノズル孔からインクを吐出させる駆動手段（例えば、圧電振動子や発熱素子）と、データに応じて駆動手段を制御する制御手段とを備えている。ノズル孔へのインクの供給は、例えば、インクカートリッジとインクカートリッジからのインクを受けるインク供給室と、インク供給室からノズル孔に至るインク供給流路とによって行われる。インクカートリッジは、通常、交換可能となっている。
【０００３】
吐出ヘッドの構造の一例としては、ノズル孔が設けられたノズルプレートと、該ノズルプレートと平行して配置され、圧電素子によって振動される振動板と、を備え、ノズルプレートと振動板との間に形成された圧力室の体積を振動板の振動によって変化させることによってインクを吐出させるタイプのものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
特許文献１には、装置が低温環境に置かれた際に、ノズルプレート側からインクが凍結しはじめ、凍結が振動板に達すると振動板や圧電素子が破損することがあるため、ヘッドの構造や、部材の相対的な熱容量を調節することにより、インクの凍結を振動板側から生じさせることによって、振動板や圧電素子の破壊を抑制する試みが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−０２０１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、インクジェット記録装置の画像に求められる精細度は最近では非常に高くなっており、これにともない吐出ヘッドも微細化、高密度化してきている。そのため、このような吐出ヘッドでインクの凍結による破壊等を防ぐためには、特許文献１に記載の技術のような、吐出ヘッドの構造や材料の改変だけでは対応することが難しくなってきた。すなわち、ヘッドの小型化によりヘッド内に温度差を形成することが困難となってきており、インクの凍結開始点を制御することが困難となってきている。
【０００７】
本発明の幾つかの態様に係る目的の１つは、高密度で小型な吐出ヘッドを備え、低温環境に置かれたとしても、吐出ヘッドの破損等が生じにくいインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するために為されたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
【０００９】
［適用例１］本発明に係るインクジェット記録装置の一態様は、インクと、前記インクを吐出する吐出ヘッドと、を備えたインクジェット記録装置であって、前記吐出ヘッドは、ノズルプレートに形成された複数のノズル孔のそれぞれに連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれの容積を変化させる振動板と、前記複数の圧力室に前記インクを供給するインク供給室と、を含み、前記圧力室の容積は、１０．０×１０６μｍ３以下であり、前記ノズルプレートにおける前記複数のノズル孔が配列される密度は、２００ｄｐｉ以上であり、前記インクは、染料と、水と、有機溶剤と、を含み、前記インク中の前記水の質量に対する前記有機溶剤の質量の比（有機溶剤／水）は、０．３以上０．７以下である。
【００１０】
このようなインクジェット記録装置によれば、高密度で小型な吐出ヘッドを備え、低温環境に置かれたとしても、インクが凍結することによる吐出ヘッドの破損が生じにくい。すなわち、このようなインクジェット記録装置では、低温環境に置かれた場合の水の凝固による体積膨張の少なくとも一部を有機溶剤の体積収縮により相殺し、これにより、吐出ヘッドの振動板や圧電素子を破壊してしまうような応力を低減させることができる。
【００１１】
［適用例２］適用例１において、前記インクジェット記録装置が冷却され、インクが凍結する際に、前記圧力室内において、前記振動板側よりも前記ノズルプレート側のインクが優先して凍結してもよい。
【００１２】
［適用例３］適用例１又は適用例２において、前記圧力室と前記振動板は、外気と実質的に接触しなくてもよい。
【００１３】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれか一項において、前記振動板を構成する材料のヤング率が２５０Ｇｐａ以下であってもよい。
【００１４】
［適用例５］適用例１ないし適用例４のいずれか一項において、前記供給室を構成する壁面の一部に、可撓性の弾性膜を備えてもよい。
【００１５】
このようなインクジェット記録装置によれば、凍結によってインクの体積が膨張した場合でも、膨張によって生じる応力を緩和することができる。これにより、温環境に置かれたとしても、インクが凍結することによる吐出ヘッドの破損がさらに生じにくい。
【００１６】
［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれか一項において、−２０℃の条件下でインクが凍結した場合の、インクの体積膨張率が１．６％以上５．３％以下であってもよい。
【００１７】
［適用例７］適用例１ないし適用例６のいずれか一項において、前記インクは、樹脂成分を含んでもよい。
【００１８】
このようなインクジェット記録装置によれば、樹脂成分の存在によってインクが凍結する際に、水の凍結により強固な固体（氷）が生じにくく、シャーベット状（氷菓状）の固体が生じるので、インクが凍結することによる吐出ヘッドの破損がさらに生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るインクジェット記録装置の部分断面斜視図。
【図２】実施形態に係る吐出ヘッドを模式的に示す分解斜視図。
【図３】実施形態に係る吐出ヘッドの要部の断面の模式図。
【図４】実施形態に係る吐出ヘッドの要部の断面の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
【００２１】
１．インクジェット記録装置
本発明に係るインクジェット記録装置は、インクを吐出する吐出ヘッドを備える。以下では、吐出ヘッドを有するインクジェット記録装置２００について例示的に説明するが、本発明に係るインクジェット記録装置は、係る態様に限定されない。本発明のインクジェット記録装置は、例示するインクジェット記録装置２００の形状や構成に限定されず、適宜の構成とすることができるが、以下、一例としてインクジェット記録装置２００について説明する。図１は、本実施形態に係るインクジェット記録装置２００を模式的に示す斜視図である。
【００２２】
インクジェット記録装置２００は、図１に示すように、ヘッドユニット２３０と、駆動部２１０と、制御部２６０と、を含む。さらに、インクジェット記録装置２００は、装置本体２２０と、給紙部２５０と、記録用紙Ｐを設置するトレイ２２１と、記録用紙Ｐを排出する排出口２２２と、装置本体２２０の上面に配置された操作パネル２７０とを含む。
【００２３】
ヘッドユニット２３０は、後述する吐出ヘッド１００から構成されるインクジェット式記録ヘッド（以下単に「ヘッド」あるいは「吐出ヘッド」ともいう）を有する。ヘッドユニット２３０は、さらに、ヘッドにインクを供給するインクカートリッジ２３１と、ヘッド及びインクカートリッジ２３１を搭載した運搬部（キャリッジ）２３２とを備える。
【００２４】
駆動部２１０は、ヘッドユニット２３０を往復動させることができる。駆動部２１０は、ヘッドユニット２３０の駆動源となるキャリッジモーター２４１と、キャリッジモーター２４１の回転を受けて、ヘッドユニット２３０を往復動させる往復動機構２４２と、を有する。
【００２５】
往復動機構２４２は、その両端がフレーム（図示せず）に支持されたキャリッジガイド軸２４４と、キャリッジガイド軸２４４と平行に延在するタイミングベルト２４３と、を備える。キャリッジガイド軸２４４は、キャリッジ２３２が自在に往復動できるようにしながら、キャリッジ２３２を支持している。さらに、キャリッジ２３２は、タイミングベルト２４３の一部に固定されている。キャリッジモーター２４１の作動により、タイミングベルト２４３を走行させると、キャリッジガイド軸２４４に導かれて、ヘッドユニット２３０が往復動する。この往復動の際に、ヘッドから所定のタイミングでインクが吐出され、記録用紙Ｐへの印刷が行われる。
【００２６】
本実施形態では、吐出ヘッド１００及び記録用紙Ｐがいずれも移動しながら印刷が行われる例を示しているが、インクジェット記録装置は、吐出ヘッド１００及び記録用紙Ｐが互いに相対的に位置を変えて記録用紙Ｐに印刷される機構であればよい。また、本実施形態では、記録用紙Ｐに印刷が行われる例を示しているが、本発明のインクジェット記録装置によって印刷を施すことができる記録媒体としては、紙に限定されず、布、フィルム、金属など広範な媒体を挙げることができ、適宜構成を変更することができる。
【００２７】
制御部２６０は、ヘッドユニット２３０、駆動部２１０及び給紙部２５０を制御することができる。給紙部２５０は、記録用紙Ｐをトレイ２２１からヘッドユニット２３０側へ送り込むことができる。給紙部２５０は、その駆動源となる給紙モーター２５１と、給紙モーター２５１の作動により回転する給紙ローラー２５２と、を備える。給紙ローラー２５２は、記録用紙Ｐの送り経路を挟んで上下に対向する従動ローラー２５２ａ及び駆動ローラー２５２ｂを備える。駆動ローラー２５２ｂは、給紙モーター２５１に連結されている。制御部２６０によって給紙部２５０が駆動されると、記録用紙Ｐは、ヘッドユニット２３０の下方を通過するように送られる。ヘッドユニット２３０、駆動部２１０、制御部２６０及び給紙部２５０は、装置本体２２０の内部に設けられている。
【００２８】
なお、例示しているインクジェット記録装置２００は、１つの吐出ヘッドを有し、この吐出ヘッドによって、記録媒体に印刷を行うことができるものであるが、複数の吐出ヘッドを有してもよい。インクジェット記録装置が複数の吐出ヘッドを有する場合には、複数の吐出ヘッドは、それぞれ独立して上述のように動作されてもよいし、複数の吐出ヘッドが互いに連結されて、１つの集合したヘッドとなっていてもよい。このような集合となったヘッドとしては、例えば、複数のヘッドのそれぞれのノズル孔が全体として均一な間隔を有するような、ライン型のヘッドを挙げることができる。
【００２９】
以下、インクジェット記録装置２００に搭載される吐出ヘッド１００及びインクについて順次説明する。
【００３０】
１．１．吐出ヘッド
本実施形態の吐出ヘッド１００は、ノズルプレート１０に形成された複数のノズル孔１２のそれぞれに連通する複数の圧力室２０と、複数の圧力室２０のそれぞれの容積を変化させる振動板３０と、複数の圧力室２０にインクを供給するインク供給室４０とを含む。
【００３１】
図２は、本実施形態の一例に係る吐出ヘッド１００の要部を模式的に示す断面図である。図２は、吐出ヘッド１００の分解斜視図であり、図１に示したインクジェット記録装置２００に搭載される状態とは上下を逆に示したものである。例示する吐出ヘッド１００は、圧電素子３２を有し、振動板３０に接して圧電素子３２が形成されている。そして、圧電素子３２と振動板３０とによって圧電アクチュエーター３４が構成されている。なお、図示においては説明の便宜のために各構成の縮尺を適宜変更して示してある。またなお、図２では、圧電素子３２は簡略化して図示されている。
【００３２】
吐出ヘッド１００は、図２に示すように、ノズル孔１２を有するノズルプレート１０と、圧力室２０を形成するための圧力室基板１２０と、圧電素子３２と、を含む。さらに、吐出ヘッド１００は、図２に示すように、筐体１３０を有することができる。
【００３３】
ノズルプレート１０は、図２に示すように、ノズル孔１２を有する。ノズル孔１２からは、インクが吐出されることができる。ノズルプレート１０には、複数のノズル孔１２が配列されて設けられている。ノズルプレート１０に設けられるノズル孔１２の数は、特に限定されない。本実施形態の吐出ヘッド１００では、ノズル孔１２が配列される間隔は、２００ｄｐｉ以上である。すなわち、配列されたノズル孔１２の隣り合うノズル孔１２の間隔は、１２７μｍ以下である。ノズルプレート１０の材質としては、例えば、シリコン、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などを挙げることができる。また、ノズルプレート１０の材質としては、鉄（Ｆｅ）を主成分（５０％以上）として、クロム（Ｃｒ）を１０．５％以上含む合金であると、剛性や錆び難さを両立できるためより好ましい。
【００３４】
吐出ヘッド１００では、圧力室基板１２０は、ノズルプレート１０に接して設けられている。圧力室基板１２０の材質としては、例えば、シリコンなどを例示することができる。圧力室基板１２０がノズルプレート１０と振動板３０との間の空間を区画することにより、図２に示すように、インク供給室４０（液体貯留部）と、インク供給室４０と連通する供給口１２６と、供給口１２６と連通する圧力室２０と、が形成される。
【００３５】
この例では、インク供給室４０と、供給口１２６と、圧力室２０とを区別して説明するが、これらはいずれも液体の流路であって、圧力室２０が形成される限り、流路はどのように設計されても構わない。また例えば、図示の例では供給口１２６として、流路の一部が狭窄された形状を有しているが、そのような流路の拡大縮小は、設計にしたがって任意に形成することができ、さらに必ずしも必須の構成ではない。
【００３６】
また、吐出ヘッド１００の圧力室２０は、ノズルプレート１０と、圧力室基板１２０と、振動板３０とによって区画される空間のことを指し、ノズル孔１２及び供給口１２６を含まない空間のことをいう。すなわち圧力室２０は、振動板３０の変位によって容積が変化する空間であり、係る空間に連通する狭窄された流路等を含まない空間と定義する。
【００３７】
インク供給室４０、供給口１２６及び圧力室２０は、ノズルプレート１０と圧力室基板１２０と振動板３０とによって区画されている。インク供給室４０は、外部（例えばインクカートリッジ）から、振動板３０に設けられた貫通孔１２８を通じて供給されるインクを一時貯留することができる。インク供給室４０内のインクは、供給口１２６を介して、圧力室２０に供給されることができる。圧力室２０は、振動板３０の変形により容積が変化する。圧力室２０はノズル孔１２と連通しており、圧力室２０の容積が変化することによって、ノズル孔１２からインクが吐出されたり、インク供給室４０から圧力室２０にインクが導入されたりすることができる。
【００３８】
吐出ヘッド１００では、振動板３０は、圧力室基板１２０に接して設けられる。振動板３０は、圧電素子３２の動作によって変形し、圧力室２０の容積を変化させることで圧力室２０の内部圧力を変化させることができる。なおこの例では圧力室２０は、ノズルプレート１０、圧力室基板１２０及び振動板３０によって区画されているが、圧力室２０は、振動板３０の振動によって容積が変化され得る限り、適宜の部材によって形成されることができ、そのための部材の数、形状、材質等は任意である。
【００３９】
吐出ヘッド１００では、圧電素子３２は、振動板３０に接して設けられている。圧電素子３２は、圧電素子駆動回路（図示せず）に電気的に接続され、圧電素子駆動回路の信号に基づいて動作（振動、変形）することができる。圧電素子３２としては、特に限定されないが、例えば、電圧を印可することによって変形を生じる種の素子（電気機械変換素子）を挙げることができる。本明細書では、振動板３０のうち、圧力室２０を区画する部分と、当該部分に設けられた圧電素子３２とをあわせて圧電アクチュエーター３４と称する場合がある。また、振動板３０は、圧電素子３２を構成する電極（例えば、Ｐｔ等で形成される。）と一体的であってもよい。
【００４０】
本実施形態の吐出ヘッド１００は、ノズル孔１２間の間隔が１２７μｍ以下であるため、圧電素子３２としては、２つの電極の間に圧電材料が配置された構成であることが好ましい。すなわち、圧電アクチュエーター３４は、例えば、振動板３０に対して、一方の電極、圧電材料（例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛））の層、及び他方の電極が順次積層された全体として薄膜状の態様であることが好ましい。また、圧力室２０の体積（容積）は、１０．０×１０６μｍ３以下である。
【００４１】
振動板３０の材質についても特に限定されないが、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、及びそれらの材質からなる層の積層体等を挙げることができる。振動板３０の材質としては、ヤング率が２５０Ｇｐａ以下のものが、変位を大きくできる点、及び破損を生じにくい点でより好ましく、例えば、ＺｒＯ２（１５０ＧＰａ）、ＳｉＯ２（７５ＧＰａ）、Ｓｉ（１３０ＧＰａ）、ＳＵＳ（１９９ＧＰａ）、Ｃｒ（２４８ＧＰａ）を含んで形成されることがより好ましい（括弧内はヤング率）。また、圧電素子３２の電極がＰｔで形成され、振動板３０と一体的に積層されている場合には、ヤング率はＰｔが１６８ＧＰａ、ＺｒＯ２が１５０ＧＰａであるため、組み合わせても２５０ＧＰａ以下となるためそのように構成してもよい。
【００４２】
なお、本明細書において、ヤング率とは、静的試験（ＪＩＳ  Ｇ０５６７Ｊ等）（機械的試験）で測定されるヤング率を指し、例えば、ＩＩ−６号試験片を用いて測定される。
【００４３】
筐体１３０は、図２に示すように、ノズルプレート１０、圧力室基板１２０及び圧電素
子３２を収納することができる。筐体１３０の材質としては、例えば、樹脂、金属などを挙げることができる。筐体１３０は、圧電素子３２を外部環境から隔てる機能を有してもよい。また、筐体１３０には、不活性ガス等が封入されたり、筐体１３０内が減圧されてもよく、これにより、圧電材料の劣化等を抑制することができる。また、筐体１３０は、圧電素子３２を覆うカバーとなっているが、筐体１３０とは別に、図示せぬカバーが設けられてもよく、その場合に筐体１３０は、吐出ヘッド１００の支持体として機能してもよい。
【００４４】
図３及び図４は、本実施形態の他の例に係る吐出ヘッド１０１及び吐出ヘッド１０２の要部の断面の模式図である。吐出ヘッド１０１及び吐出ヘッド１０２の説明においては、上述の吐出ヘッド１００と同様の機能を有する部材については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４５】
図３及び図４に示す吐出ヘッド１０１及び吐出ヘッド１０２は、いずれも、ノズルプレート１０に形成された複数のノズル孔１２のそれぞれに連通する複数の圧力室２０と、複数の圧力室２０のそれぞれの容積を変化させる振動板３０と、複数の圧力室２０にインクを供給するインク供給室４０とを含む。
【００４６】
図３及び図４には、インクの吐出動作の際のインク供給室４０からノズル孔１２までのインクの流れを破線矢印で模式的に示してある。図３に示す吐出ヘッド１０１には、吐出口１２７が形成されているが、圧力室２０は、流路形成基板１１０と、圧力室基板１２０と、振動板３０とによって区画される空間のことを指し、ノズル孔１２、吐出口１２７及び供給口１２６を含まない空間のことをいう。また、図４に示す吐出ヘッド１０２では、圧力室２０は、ノズルプレート１０と、圧力室基板１２０と、振動板３０とによって区画される空間のことを指し、ノズル孔１２及び供給口１２６を含まない空間のことをいう。すなわち、吐出ヘッド１０１及び吐出ヘッド１０２においても上述の吐出ヘッド１００の説明にて述べたと同様に、圧力室２０は、振動板３０の変位によって容積が変化する空間であり、係る空間に連通する狭窄された流路等を含まない空間と定義される。吐出ヘッド１０１及び吐出ヘッド１０２は、いずれも、圧力室２０の容積は１０．０×１０６μｍ３以下であり、ノズル孔１２の配列の密度は２００ｄｐｉ以上である。
【００４７】
吐出ヘッド１０１及び吐出ヘッド１０２には、インク流路の一部を形成する部材としてコンプライアンスシート１４０が用いられている。コンプライアンスシート１４０は、可撓性の弾性膜である。コンプライアンスシート１４０は、弾性を有する膜であれば特に限定されないが、例えば、高分子膜、薄膜にした金属、ガラスファイバー、カーボンファイバー等が挙げられる。高分子膜の材質としては特に限定されないが、ポリイミド、ナイロン、ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイト等が挙げられる。また、金属としては例えば、鉄やアルミニウムを含む材料が挙げられる。
【００４８】
コンプライアンスシート１４０の厚みは特に限定されないが、例えば、５０μｍ以下が好ましく、より好ましく２０μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下である。コンプライアンスシート１４０は、ポリフェニレンスルファイトで形成されることがより好ましい。コンプライアンスシート１４０は、薄膜にしすぎると、インク吐出時に振動が大きくなり、残留振動が多く発生してしまう場合がある。コンプライアンスシート１４０は、インクの吐出や流通のためのダンパーの機能を有する。また、コンプライアンスシート１４０は、インクの体積が膨張した場合に、変形することによって吐出ヘッド１０１，１０２の破損を抑制する機能を有している。
【００４９】
吐出ヘッド１０１及び吐出ヘッド１０２は、いずれもカバー１５０を有している。係るカバー１５０は、図示せぬ筐体とは別部材として構成されている。カバー１５０は、振動
板３０に接して設けられ、圧電素子３２を収容する空間を形成し、圧電素子３２を当該空間に収納している。カバー１５０の材質は、上述の筐体１３０の材質と同様である。カバー１５０は、圧電素子３２を外部環境から隔てる機能を有し、カバー１５０によって形成される空間に不活性ガス等が封入されたり、当該空間が減圧されてもよい。これにより、圧電素子３２の圧電材料の劣化等を抑制することができる。
【００５０】
以上例示した本実施形態の吐出ヘッド１００，１０１，１０２は、いずれもインクジェット記録装置に搭載された場合に、ノズルプレート１０が記録用紙Ｐに向かって配置され、ノズルプレート１０が大気（外気）と直接に接することになる。一方、本実施形態の吐出ヘッド１００，１０１，１０２が、筐体１３０あるいはカバー１５０を有する場合には、圧電素子３２及び振動板３０が実質的に外気と接触しない構造となる。
【００５１】
インクジェット記録装置は吐出ヘッドにインクが導入されて使用される。インクジェット記録装置は、通常は常温付近の環境に設置して使用されるが、寒冷地に設置されたり設置環境の空調装置等が故障した場合などでは、外気が低温（例えば０℃以下）となる場合がある。このような低温環境となると、インクが水系のインクである場合には、吐出ヘッドにおいてインクの凍結が生じる場合があり、凍結によるインクの体積の膨張や氷の発生による吐出ヘッドの破損が生じる場合がある。特に本実施形態の吐出ヘッドは、ノズルプレートが外気に直接接する構造であるため、インクの凍結が流路の中でもノズルプレート近傍から始まることが多い。そのため、ノズルプレートから離れるにつれて氷の結晶が成長するので、圧電素子や振動板が損傷を受けやすい。すなわち、本実施形態のインクジェット記録装置が冷却され、インクが凍結する際に、吐出ヘッドの圧力室内において、振動板側よりもノズルプレート側のインクが優先して凍結する。
【００５２】
また、本実施形態の吐出ヘッドは、圧力室２０の容積が、１０．０×１０６μｍ３以下であり、ノズル孔１２の配列の密度が２００ｄｐｉ以上であり、薄膜化された圧電アクチュエーター３４を有するため、インクの凍結による圧電素子や振動板の損傷をより生じやすくなっている。さらに、吐出ヘッドが、筐体あるいはカバーを有する場合には、インク流路におけるノズルプレート側から凍結するという傾向はさらに顕著となる。
【００５３】
ここで、本実施形態のインクジェット記録装置は、以下に説明するインクを用いる。これにより、係る吐出ヘッドの破損が抑制されることになる。なお、係るインクは、水を成分として含んでいるにもかかわらず、吐出ヘッドの破損を抑制することができる。以下、インクについて説明する。
【００５４】
１．２．インク
本実施形態のインクジェット記録装置２００は、上述の吐出ヘッドによって、以下に説明するインクを吐出する。本実施形態のインクは、染料と、水と、有機溶剤と、を含む。そして、インク中の水の質量に対する有機溶剤の質量の比（有機溶剤／水）は、０．３以上０．７以下である。以下、染料、水、有機溶剤の順に詳細に説明する。
【００５５】
１．２．１．染料
インクは、染料を含有する。染料としては、特に限定されず、インクに一般的に使用される、マゼンタ、シアン、グリーン、イエロー等の各色の染料等を例示できる。
【００５６】
染料の含有量は、インクの全質量に対して、０．１質量％以上２０質量％以下であることが好ましく、１質量％以上１５質量％以下であることがより好ましい。染料の含有量が上記範囲内にあることで、発色性に優れた画像が得られやすい。
【００５７】
本実施形態のインクにおいて使用可能な染料としては、例えば、アクリジン染料、アニ
リン染料、アントラキノン染料、アジン染料、アゾメチン染料、ベンゾー及びナフトキノン染料、インジゴイド染料、インドフェノール染料、インドアニリン染料、インダミン染料、ロイコ染料、ナフタールイミド染料、ニグロシン染料、インジュリン染料、ニトロ及びニトロソ染料、オキサジン及びジオキサジン染料、酸化染料、フタロシアニン染料、ポリメチン染料、キノフタロン染料、硫化染料、トリ及びジアクリルメタン染料、チアジン染料、チアゾール染料、キサンテン染料、シアニン染料等が挙げられる。
【００５８】
具体的なイエロー系染料としては、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、５８、８５、８６、８７、８８、８９、９８、１１０、１３２、１４２、１４４、Ｃ．Ｉ．リアクティブイエロー１、２、３、４、６、７、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２２、２３、２４、２５、２６、２７、３７、４２、Ｃ．Ｉ．フードイエロー３、４、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１５、１９、２１、３０、１０９等が挙げられる。
【００５９】
具体的なマゼンタ系の染料としては、例えば、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．リアクティブレッド１、２、３、４、５、６、７、８、１１、１２、１３、１５、１６、１７、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２８、２９、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４５、４６、４９、５０、５８、５９、６３、６４、Ｃ．Ｉ．ソルビライズレッド１、Ｃ．Ｉ．フードレッド７、９、１４等が挙げられる。
【００６０】
具体的なシアン系の染料としては、例えば、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、８６、８７、９０、９８、１０６、１０８、１２０、１２３、１５８、１６０、１６３、１６５、１６８、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６、１９９、２００、２０１、２０２、２０３、２０７、２２５、２２６、２３６、２３７、２４６、２４８、２４９、Ｃ．Ｉ．リアクティブブルー１、２、３、４、５、７、８、９、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２０、２１、２５、２６、２７、２８、２９、３１、３２、３３、３４、３７、３８、３９、４０、４１、４３、４４、４６、Ｃ．Ｉ．ソルビライズバットブルー１、５、４１、Ｃ．Ｉ．バットブルー４、２９、６０、Ｃ．Ｉ．フードブルー１、２、Ｃ．Ｉ．ベイシックブルー９、２５、２８、２９、４４等が挙げられる。
【００６１】
その他の色系統の具体的な染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．アシッドグリーン７、１２、２５、２７、３５、３６、４０、４３、４４、６５、７９、Ｃ．Ｉ．ダイレクトグリーン１、６、８、２６、２８、３０、３１、３７、５９、６３、６４、Ｃ．Ｉ．リアクティブグリーン６、７、Ｃ．Ｉ．アシッドバイオレット１５、４３、６６、７８、１０６、Ｃ．Ｉ．ダイレクトバイオレット２、４８、６３、９０、Ｃ．Ｉ．リアクティブバイオレット１、５、９、１０等が挙げられる。
【００６２】
これらの染料は、前記した各色の系の染料の群内および各群間から複数選択して使用することもできる。
【００６３】
１．２．２．水
本実施形態のインクは、水を含有する。本実施形態のインクにおいて、水は主溶媒である。すなわち、インク全体に対して水が５０質量％以上含まれる。水としては、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。また、紫外線照射、又は過酸化水素等により滅菌した水を用いることにより、インク組成物を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止することができるので好適である。
【００６４】
本実施形態のインクが凍結する場合には、水が凍結することによって、体積の膨張が生じる。より詳しくは、インク中の水が凍結すると、水の体積は、約１０％増加する。本実施形態のインクは、凍結する際の、水の体積の膨張を、有機溶剤の体積の収縮によって相殺することにより、インク全体の体積の膨張を抑制することにより、吐出ヘッドの振動板や圧電素子の破壊を抑制している。
【００６５】
このような観点から、本実施形態のインクは、インク中の水と後述の有機溶剤との比率が設計されている。具体的には、インク中の水の質量に対する有機溶剤の質量の比（有機溶剤／水）は、０．３以上０．７以下である。また、当該比のより好ましい値としては、０．３５以上０．６５以下、さらに好ましくは、０．４以上０．６以下である。このようにすることにより、−２０℃の条件下でインクが凍結した場合の、インクの体積膨張率を、１．６％以上５．３％以下の範囲とすることができ、振動板や圧電素子の破壊を抑制することができる。
【００６６】
１．２．３．有機溶剤
本実施形態のインクは、有機溶剤を含有する。インクには、複数種の有機溶剤が含有されていてもよい。インクにおいて、温度が低下する際に、有機溶剤のほうが水よりも後に凍結することが好ましい。したがって、有機溶剤の融点としては、−５℃以下であることが好ましく、より好ましくは−１０℃以下である。
【００６７】
有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば１，２−アルカンジオール類、多価アルコール類、ピロリドン誘導体、ラクトン、グリコールエーテル類等が挙げられる。
【００６８】
１，２−アルカンジオール類としては、例えば、１，２−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール、１，２−オクタンジオール等が挙げられる。１，２−アルカンジオール類は、記録媒体に対するインクの濡れ性を高めて均一に濡らす作用に優れているため、記録媒体上に密着性に優れた画像を形成することができる場合がある。１，２−アルカンジオール類を含有する場合には、その含有量が、インクの全質量に対して、１質量％以上２０質量％以下とすることができる。
【００６９】
多価アルコール類としては、例えば、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、ジプロピレングリコール、１，３−プロ
パンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン等が挙げられる。多価アルコール類は、インクジェット記録装置の記録ヘッドのノズル面において、インクの乾燥固化を抑制して目詰まりや吐出不良等を低減できるという観点から好ましく用いることができる。多価アルコール類を含有する場合には、インクの全質量に対して、２質量％以上２０質量％以下とすることができる。
【００７０】
ピロリドン誘導体としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、Ｎ−ブチル−２−ピロリドン、５−メチル−２−ピロリドン、１−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリドン等が挙げられる。ピロリドン誘導体は、樹脂成分の良好な溶解剤として作用することができる。ピロリドン誘導体を含有する場合には、その含有量が、インクの全質量に対して、０．５質量％以上１０質量％以下とすることができる。
【００７１】
本発明において「ラクトン」とは、環内にエステル基（−ＣＯ−Ｏ−）を有する環状化合物の総称をいう。ラクトンとしては、上記定義に含まれるものであれば特に制限されないが、炭素数２以上９以下のラクトンであることが好ましい。このようなラクトンの具体例としては、α−エチルラクトン、α−アセトラクトン、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、ζ−エナンチオラクトン、η−カプリロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−ヘプタラクトン、γ−ノナラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、２−ブチル−２−エチルプロピオラクトン、α，α−ジエチルプロピオラクトン等が挙げられるが、これらの中でもγ−ブチロラクトンが特に好ましい。ラクトンは、記録媒体が塩化ビニル樹脂等のフィルムである場合に、記録媒体の内部にインクを浸透させて、密着性を高めることができる。ラクトンの含有量としては、インクの全質量に対して、５質量％以上３０質量％以下とすることができる。
【００７２】
グリコールエーテル類としては、例えば、エチレングリコールモノイソブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノイソヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノイソヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノイソヘキシルエーテル、エチレングリコールモノイソヘプチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソヘプチルエーテル、トリエチレングリコールモノイソヘプチルエーテル、エチレングリコールモノオクチルエーテル、エチレングリコールモノイソオクチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソオクチルエーテル、トリエチレングリコールモノイソオクチルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−２−エチルペンチルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルペンチルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−２−メチルペンチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−２−メチルペンチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、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プロピルエーテル、及びトリプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。これらは、１種単独か又は２種以上を混合して使用することができる。グリコールエーテル類は、インクの記録媒体に対する濡れ性や浸透速度を制御することできる。そのため、濃淡ムラが少ない鮮明な画像を記録することができる。インクを水系インクとして用いる場合に、グリコールエーテル類を含有させる際には、その含有量は、インクの全質量に対して、０．０５質量％以上４０質量％以下とすることができる。
【００７３】
有機溶剤の体積は、温度の降下により減少する。本実施形態のインクでは、インク中の水が凍結する場合に生じた体積の増加を、有機溶剤の体積の減少によって吸収し、インク全体の体積の増加を抑制している。このような観点から、本実施形態のインクは、インク中の水と後述の有機溶剤との比率が設計されている。具体的には、インク中の水の質量に対する有機溶剤の質量の比（有機溶剤／水）は、０．３以上０．７以下である。また、当該比のより好ましい値としては、０．３５以上０．６５以下、さらに好ましくは、０．４以上０．６以下である。このようにすることにより、−２０℃の条件下でインクが凍結した場合の、インクの体積膨張率を、１．６％以上５．３％以下の範囲とすることができる。
【００７４】
１．２．５．その他の成分
本実施形態のインクは、上記成分の他に、樹脂成分、界面活性剤、固体保湿剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防かび剤、防錆剤、キレート剤、顔料等の成分を含んでもよい。
【００７５】
本実施形態のインクは、樹脂成分を含んでもよい。樹脂成分としては、記録される画像の耐擦性等の物理的強度を向上させる種の樹脂（定着樹脂等）、増粘剤として、インクの粘度調整に関与する樹脂、顔料を分散させる種の樹脂等が挙げられる。
【００７６】
より具体的な樹脂成分としては、アクリル系樹脂、スチレンアクリル系樹脂、フルオレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ロジン変性樹脂、テルペン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル系樹脂等の公知の樹脂や、ポリオレフィンワックス等が挙げられる。これらの樹脂は、１種単独又は２種以上組み合わせて用いることができる。また、例示した樹脂の中でも、スチレンアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィンワックスを好ましく用いることができる。
【００７７】
ポリエステル系樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば、Ｅａｓｔｅｋ１１００、１３００、１４００（以上商品名、イーストマンケミカルジャパン社製）、エリーテルＫＡ−５０３４、ＫＡ−３５５６、ＫＡ−１４４９、ＫＴ−８８０３、ＫＡ−５０７１Ｓ、ＫＺＡ−１４４９Ｓ、ＫＴ−８７０１、ＫＴ９２０４（以上商品名、ユニチカ株式会社製）等が挙げられる。
【００７８】
スチレンアクリル系樹脂としては、例えば、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−メタクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、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−アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。なお、共重合体の形態としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体のいずれの形態でも用いることができる。なお、スチレンアクリル系樹脂としては、市販されているものを利用してもよい。スチレンアクリル系樹脂の市販品としては、ジョンクリル６２Ｊ（ＢＡＳＦジャパン株式会社製）等が挙げられる。
【００７９】
ポリオレフィンワックスとしては、特に限定されるものではなく、例えばエチレン、プロピレン、ブチレン等のオレフィン又はその誘導体から製造されたワックス及びそのコポリマー、具体的には、ポリエチレン系ワックス、ポリプロピレン系ワックス、ポリブチレン系ワックス等が挙げられる。これらの中でも、画像のヒビ割れの発生を低減できるという観点から、ポリエチレン系ワックスが好ましい。ポリオレフィンワックスは、１種単独又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００８０】
ポリオレフィンワックスの市販品としては「ケミパールＷ４００５」（三井化学株式会社製、ポリエチレン系ワックス、粒径２００〜８００ｎｍ、環球法軟化点１１０℃、針入
度法硬度３、固形分４０％）等のケミパールシリーズが挙げられる。その他、ＡＱＵＡＣＥＲ５１３（ポリエチレン系ワックス、粒径１００〜２００ｎｍ、融点１３０℃、固形分３０％）、ＡＱＵＡＣＥＲ５０７、ＡＱＵＡＣＥＲ５１５、ＡＱＵＡＣＥＲ５３９、ＡＱＵＡＣＥＲ５９３、ＡＱＵＡＣＥＲ８４０（以上、ビックケミー・ジャパン株式会社製）等のＡＱＵＡＣＥＲシリーズや、ハイテックＥ−７０２５Ｐ、ハイテックＥ−２２１３、ハイテックＥ−９４６０、ハイテックＥ−９０１５、ハイテックＥ−４Ａ、ハイテックＥ−５４０３Ｐ、ハイテックＥ−８２３７（以上、東邦化学株式会社製）等のハイテックシリーズ、ノプコートＰＥＭ−１７（サンノプコ社製、ポリエチレンエマルジョン、粒径４０ｎｍ）等が挙げられる。これらは、常法によりポリオレフィンワックスを水中に分散させた水系エマルジョンの形態で市販されている。
【００８１】
また、ウレタン系樹脂としては、溶媒中に粒子状で分散されたエマルションタイプ、溶媒中に溶解した状態で存在している溶液タイプのいずれのタイプを用いてもよい。また、エマルションタイプは、その乳化方法によって強制乳化型と自己乳化型に分類することができ、本実施形態においてはいずれの型式でも用いることができるが、好ましくは自己乳化型である。自己乳化型のディスパージョンは、強制乳化型に比べ、造膜性や耐水性に優れるため、より水に強い印刷を行うことができる。
【００８２】
本実施形態に用いられるポリウレタン樹脂としては、例えば、「タケラック（登録商標）Ｗ−６０６１」（三井化学社製）などの強制乳化型ポリウレタンエマルション、「レザミンＤ（登録商標）Ｄ−１０６０」（大日精化社製）、「タケラックＷ−６０２１」（三井化学社製）、「ＷＢＲ−０１６Ｕ」（大成ファインケミカル（株）製ポリエーテル、Ｔｇ＝２０℃）などの自己乳化型ポリウレタンエマルションなどが挙げられる。
【００８３】
ポリウレタン樹脂として上記のエマルションタイプを適用した場合、ポリウレタン樹脂の平均粒子径は、好ましい５０〜２００ｎｍであり、より好ましくは６０〜２００ｎｍである。ポリウレタンの樹脂の平均粒子径が上記範囲にあると、インク中においてポリウレタン樹脂粒子を均一に分散させることができる。
【００８４】
水系エマルジョンの定着樹脂は、好ましくはワックスと共に樹脂被膜を形成することで、インクを被記録媒体上に十分定着させて画像の密着性、耐擦性を良好にする効果を発揮する。上記の効果により樹脂エマルジョンを含有する着色インクを用いて記録された記録物は、被記録媒体に対して耐擦性に優れたものとなる。
【００８５】
また、バインダーとして機能する樹脂エマルジョンはインク中にエマルジョン状態で含有される。バインダーとして機能する樹脂をエマルジョン状態でインク中に含有させることにより、インクの粘度をインクジェット記録方式において適正な範囲に調整しやすく、かつ、着色インクの保存安定性及び吐出安定性に優れたものとなる。
【００８６】
樹脂エマルジョンとしては、以下に限定されないが、例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル、アクリロニトリル、シアノアクリレート、アクリルアミド、オレフィン、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、ビニルアルコール、ビニルエーテル、ビニルピロリドン、ビニルピリジン、ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール、及び塩化ビニリデンの単独重合体又は共重合体、フッ素樹脂、及び天然樹脂が挙げられる。中でも、（メタ）アクリル系樹脂及びスチレン−（メタ）アクリル酸共重合体系樹脂のうち少なくともいずれかが好ましく、アクリル系樹脂及びスチレン−アクリル酸共重合体系樹脂のうち少なくともいずれかがより好ましく、スチレン−アクリル酸共重合体系樹脂がさらに好ましい。なお、上記の共重合体は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体、及びグラフト共重合体のうちいずれの形態であってもよい。中でも、ウレタン系樹脂が好ましく、特に水溶性ポリウレタンが好ましい。水溶性ポリウレタン樹脂の好ましい具体例としては、ＮｅｏＲｅｚＲ−９６０（ゼネカ製）、ＮｅｏＲｅｚＲ−９８９（ゼネカ製）、ＮｅｏＲｅｚＲ−９３２０（ゼネカ製）、ＮｅｏＲａｄＮＲ−４４０（ゼネカ製）、ハイドランＡＰ−３０ （大日本インキ工業（株）製）、ハイドランＡＰＸ−６０１（大日本インキ工業（株）製）、ハイドランＳＰ−５１０（大日本インキ工業（株） 製）、ハイドランＳＰ−９７（大日本インキ工業（株）製）、エラストロンＭＦ−６０（第一工業製薬（株）製）、エラストロンＭＦ−９（第一工業製薬（株）製）、Ｍ−１０６４（第一工業製薬（株）製）、アイゼラックスＳ−１０２０（保土ヶ谷化学（株）製）、アイゼラックスＳ−１０４０（保土ヶ谷化学（株）製）、アイゼラックスＳ−１０８５Ｃ（保土ヶ谷化学（株）製）、アイゼラックスＳ−４０４０Ｎ（保土ヶ谷化学（株）製）、ネオタンＵＥ−５０００（東亞合成（株）製）、ＲＵ−４０シリーズ（スタール・ジャパン製）、ユーコートＵＷＳ−１４５ （三洋化成（株）製）、パーマリンＵＡ−１５０（三洋化成（株）製）、ＷＦ−４１シリーズ（スタール・ジャパン製）、ＷＰＣ−１０１（日本ウレタン工業（株）製）が挙げられる。
【００８７】
樹脂エマルジョンは、市販品を用いてもよく、以下のように乳化重合法などを利用して作製してもよい。インク中の熱可塑性樹脂をエマルジョンの状態で得る方法としては、重合触媒及び乳化剤を存在させた水中で、上述した水溶性樹脂の単量体を乳化重合させることが挙げられる。乳化重合の際に使用される重合開始剤、乳化剤、及び分子量調整剤は従来公知の方法に準じて使用できる。
【００８８】
樹脂エマルジョンの平均粒子径は、インクの保存安定性及び吐出安定性を一層良好にするため、好ましくは５ｎｍ〜４００ｎｍの範囲であり、より好ましくは２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲である。
【００８９】
また、インクに増粘性を付与できる樹脂成分としては、例えば、ポリビニルアルコール類、ポリ（メタ）アクリル酸類、ポリエーテル類、ポリビニルピロリドン類、ポリビニルホルマール類、タンパク質（例えば、ゼラチン、カゼイン、にかわ等）、多糖類（例えば、プルラン、デキストラン、デキストリン、シクロデキストリン、カラギーナン、ペクチン、グルコマンナン、アルギン酸ナトリウム、キサンタンガム、アラビヤゴム、ローカストビーンガム、トラガントガム、グアーガム、タマリンドガム等）、澱粉類（例えば、澱粉、酸化澱粉、カルボキシル澱粉、ジアルデヒド澱粉等）、セルロース又はその誘導体（例えば、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等）、アルギン酸塩（例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム等）アルギン酸エステル（例えば、アルギン酸プロピレングリコールエステル等）などが挙げられる。
【００９０】
本実施形態のインクに、以上説明した樹脂成分が含有される場合には、その機能や種類を問わず固形分量として、インク全体に対して１．５質量％以上配合することが好ましい。これにより、インク中の水の凍結によって形成される氷（氷晶）をより微細化し、柔軟化させることができる。これにより、インクが凍結した際に、いわゆるシャーベット（氷菓）の状態を形成することができるため、上述の吐出ヘッドの振動板や圧電素子の破壊の抑制に寄与することができる。
【００９１】
また、樹脂成分としては、より柔軟性が高いものを用いることが好ましく、ガラス転移温度（Ｔｇ）が８０℃以下、好ましくは７５℃以下、さらに好ましくは５０℃以下の樹脂を用いることが好ましい。
【００９２】
界面活性剤は、表面張力を低下させ記録媒体との濡れ性を向上させる機能を備える。界面活性剤の中でも、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコーン系界面活性
剤、及びフッ素系界面活性剤を好ましく用いることができる。
【００９３】
アセチレングリコール系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、サーフィノール１０４、１０４Ｅ、１０４Ｈ、１０４Ａ、１０４ＢＣ、１０４ＤＰＭ、１０４ＰＡ、１０４ＰＧ−５０、１０４Ｓ、４２０、４４０、４６５、４８５、ＳＥ、ＳＥ−Ｆ、５０４、６１、ＤＦ３７、ＣＴ１１１、ＣＴ１２１、ＣＴ１３１、ＣＴ１３６、ＴＧ、ＧＡ、ＤＦ１１０Ｄ（以上全て商品名、Air Products and Chemicals. Inc.社製）、オルフィンＢ、Ｙ、Ｐ、Ａ、ＳＴＧ、ＳＰＣ、Ｅ１００４、Ｅ１００６、Ｅ１００８、Ｅ１０１０、ＰＤ−００１、ＰＤ−００２Ｗ、ＰＤ−００３、ＰＤ−００４、ＥＸＰ．４００１、ＥＸＰ．４０３６、ＥＸＰ．４０５１、ＥＸＰ．４３００、ＡＦ−１０３、ＡＦ−１０４、ＡＫ−０２、ＳＫ−１４、ＡＥ−３（以上全て商品名、日信化学工業社製）、アセチレノールＥ００、Ｅ００Ｐ、Ｅ４０、Ｅ１００（以上全て商品名、川研ファインケミカル社製）が挙げられる。
【００９４】
シリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、ポリシロキサン系化合物が好ましく挙げられる。当該ポリシロキサン系化合物としては、特に限定されないが、例えばポリエーテル変性オルガノシロキサンが挙げられる。当該ポリエーテル変性オルガノシロキサンの市販品としては、例えば、ＢＹＫ−３０６、ＢＹＫ−３０７、ＢＹＫ−３３３、ＢＹＫ−３４１、ＢＹＫ−３４５、ＢＹＫ−３４６、ＢＹＫ−３４８、ＢＹＫ−３４９（以上商品名、ＢＹＫ社製）、ＫＦ−３５１Ａ、ＫＦ−３５２Ａ、ＫＦ−３５３、ＫＦ−３５４Ｌ、ＫＦ−３５５Ａ、ＫＦ−６１５Ａ、ＫＦ−９４５、ＫＦ−６４０、ＫＦ−６４２、ＫＦ−６４３、ＫＦ−６０２０、Ｘ−２２−４５１５、ＫＦ−６０１１、ＫＦ−６０１２、ＫＦ−６０１５、ＫＦ−６０１７（以上商品名、信越化学工業社製）が挙げられる。
【００９５】
フッ素系界面活性剤としては、フッ素変性ポリマーを用いることが好ましく、具体例としては、ＢＹＫ−３４０（ビックケミー・ジャパン社製）が挙げられる。
【００９６】
界面活性剤を含有する場合には、その含有量は、インクの全質量に対して、０．１質量％以上１．５質量％以下であることが好ましい。
【００９７】
固体保湿剤としては、融点が２０℃以上で、かつ２０℃における水への溶解度が５重量％以上のものが該当する。具体的には、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、２−エチル−２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール等のアルコール類、炭酸エチレン等のエステル類、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、２−ピロリドン、ε−カプロラクタム、尿素、チオ尿素、Ｎ−エチル尿素等の窒素化合物、ジヒドロキシアセトン、エリトリトール、Ｄ−アラビノース、Ｌ−アラビノース、Ｄ−キシロース、２−デオキシ−β−Ｄ−リボース、Ｄ−リキソース、Ｌ−リキソース、Ｄ−リボース、Ｄ−アラビトール、リビトール、Ｄ−アルトロース、Ｄ−アロース、Ｄ−ガラクトース、Ｌ−ガラクトース、Ｄ−キノボース、Ｄ−グルコース、Ｄ−ジギタロース、Ｄ−ジギトキソース、Ｄ−シマロース、Ｌ−ソルボース、Ｄ−タガトース、Ｄ−タロース、２−デオキシ−Ｄ−グルコース、Ｄ−フコース、Ｌ−フコース、Ｄ−フルクトース、Ｄ−マンノース、Ｌ−ラムノース、Ｄ−イノシトール、ｍｙｏ−イノシトール、Ｄ−グルシトール、Ｄ−マンニトール、メチル＝Ｄ−ガラクトピラノシド、メチル＝Ｄ−グルコピラノシド、メチル＝Ｄ−マンノピラノシド、Ｎ−アセチルキトビオース、イソマルトース、キシロビオース、ゲンチオビオース、コージビオース、コンドロシン、スクロース、セロビオース、ソホロース、α，α−トレハロース、マルトース、メリビオース、ラクトース、ラミナリビオース、ルチノース、ゲンチアノース、スタキオース、セロトリオース、プランテオース、マルトトリオース、メレジトース、ラクト−Ｎ−テトラオース、ラフィノース等の糖類を挙げることができる。
【００９８】
なお、固体保湿剤を添加する場合には、冷却された際に、水が凍結するよりも先に析出が生じないようにする観点から、水の全量に対して、８０質量％以下となるように添加することが好ましい。
【００９９】
ｐＨ調整剤としては、例えば、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
【０１００】
防腐剤・防かび剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、１，２−ジベンジソチアゾリン−３−オン等が挙げられる。市販品では、プロキセルＸＬ２、プロキセルＧＸＬ（以上商品名、アビシア社製）や、デニサイドＣＳＡ、ＮＳ−５００Ｗ（以上商品名、ナガセケムテックス株式会社製）等が挙げられる。
【０１０１】
防錆剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。また、キレート化剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸及びそれらの塩類（エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム塩等）、（Ｓ,Ｓ）−エチレンジアミンジコハク酸及びそれらの塩類、ジカルボキシメチルグルタミン酸及びそれらの塩類、イミノジコハク酸及びそれらの塩類（イミノジコハク酸四ナトリウム）等が挙げられる。
【０１０２】
本実施形態のインクに配合し得る顔料としては、特に限定されず、インクに一般的に使用される、マゼンタ、シアン、グリーン、イエロー等の各色の顔料、白色系顔料及び光輝性顔料等が挙げられる。また、これらのうち、自己分散型の顔料を用いてもよい。さらに、通常の顔料を用いる場合には、上述の分散樹脂とともに配合されることが好ましく、当該分散樹脂を樹脂成分として機能させてもよい。
【０１０３】
１．３．作用効果
本実施形態のインクジェット記録装置は、上述のインクと、上述の吐出ヘッドと、を備えている。当該吐出ヘッドの圧力室の容積が、１０．０×１０６μｍ３以下であり、ノズルプレートにおける複数のノズル孔が配列される密度が、２００ｄｐｉ以上であり、高密度で小型な吐出ヘッドを備えているが、上述の有機溶剤／水の比が、０．３以上０．７以下であるインクを使用するため、低温環境に置かれたとしても、インクが凍結することによる吐出ヘッドの破損が生じにくい。
【０１０４】
すなわち、このようなインクジェット記録装置では、低温環境に置かれた場合の水の凝固による体積膨張の少なくとも一部を有機溶剤の体積収縮により相殺し、これにより、吐出ヘッドの振動板や圧電素子を破壊してしまうような応力を低減させることができる。
【０１０５】
２．実施例、比較例及び参考例
以下に実施例、比較例及び参考例を示し、本発明をさらに説明するが、本発明は以下の例によってなんら限定されるものではない。
【０１０６】
２．１．インクの調整
表１に示す材料を容器中に入れ、マグネチックスターラーにて２時間混合撹拌した後、孔径５μｍのメンブランフィルターにて濾過してゴミや粗大粒子等の不純物を除去することにより、実施例、比較例及び参考例に用いる各インクを調製した。なお、表１中の数値は、質量％を示し、水（イオン交換水）はインク全量が１００質量％となるように添加した。
【０１０７】
【表１】
0006493655.tif 000002
【０１０８】
表１に示す各材料は、以下の通りである。
（色材）
・シアン染料（Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９）
・マゼンタ染料（Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１３２）
（定着樹脂）
・ウレタン樹脂（商品名「Ｍ−１０６４」第一工業製薬株式会社製）
（アルキルポリオール類）
・１，２−ヘキサンジオール（標準沸点：２２４℃、ｌｏｇＰ値：０．５０）
・グリセリン（標準沸点：２９０℃、ｌｏｇＰ値：−２．７０）
（保湿剤）
・尿素
（ピロリドン誘導体）
・２−ピロリドン
（界面活性剤）
・オルフィンＥ１０１０（アセチレングリコール系界面活性剤）
（その他）
・ＴＥＧｍＢＥ：トリエチレングリコールモノブチルエーテル
また、有機溶剤の合計量、水の質量に対する有機溶剤の質量の比（有機溶剤／水）、並びに、インクが凍結した際のインク全体の体積膨張率の理論値を併記した。
【０１０９】
２．２．評価試験
吐出ヘッドが異なるインクジェット記録装置を複数準備した。各インクジェット記録装置が有する吐出ヘッドは、それぞれヘッドＡ、ヘッドＢ、ヘッドＣとした。
【０１１０】
ヘッドＡは、ノズル配列の密度が３００ｄｐｉであり、圧力室の容積が２．９×１０６μｍ３である。
【０１１１】
ヘッドＢは、ノズル配列の密度が３６０ｄｐｉであり、圧力室の容積が３．７×１０６μｍ３である。
【０１１２】
ヘッドＣは、ノズル配列の密度が１８０ｄｐｉであり、圧力室の容積が１４．４×１０６μｍ３である。
【０１１３】
そして、表２に示すように、所定の吐出ヘッドを有するインクジェット記録装置に対して、表１に記載したインクを印刷可能な状態となるように吐出ヘッドに充填し、インクジェット記録装置全体を、−２０℃に温度設定された冷凍室に静置した。５日経過後、インクジェット記録装置を冷凍室から取り出し、常温に戻した後、まず、印字評価を行い、画像の乱れ、ドット抜けが発生した場合、インクジェット記録装置からヘッドを取り出し、圧電アクチュエーターの破損の有無を顕微鏡にて観察した。
【０１１４】
その結果、画像の乱れ、ドット抜けが無く、圧電アクチュエーターの破損が生じていないものを○、圧電アクチュエーターにクラック等が生じているものを×として、表２に記載した。
【０１１５】
【表２】
0006493655.tif 000003
【０１１６】
２．３．評価結果
表２をみると、参考例２〜５、実施例１〜２では、ヘッドＡに対して、インクの組成比（有機溶剤／水）が、０．３以上０．７以下であり、吐出ヘッドの破壊が生じていないことが判明した。これに対して、比較例１では、インクの組成比（有機溶剤／水）が、０．３以下であり、吐出ヘッドの破損が生じた。これは、凍結による水の体積の膨張量が有機溶剤の体積の収縮量に対して大きかったためと考えられる。また、比較例２では、インクの組成比（有機溶剤／水）が、０．３以上０．５以下であるにもかかわらず、吐出ヘッドの破壊が生じた。これは用いたヘッドＣの圧力室の容積が１０×１０６μｍ３を越えているため、凍結による水の体積の膨張量を有機溶剤の体積の収縮量によって相殺しても、全体の体積の膨張量を抑制しきれなかったためと考えられる。
【０１１７】
一方、参考例１は、ヘッドＢとインク７の組わせである。インクの組成比（有機溶剤／水）が、０．３以下であるものの、吐出ヘッドの破壊が生じなかった。ヘッドＢの構造は図４の通りであり、ヘッドＢのインク凍結は、ノズルから凍結し、圧力室を経てインク供給室へと凍結が進むが、凍結時のインク膨張による圧力は、流路の上流側へ逃げることができるため、強度の低い圧力室での破壊がないと考えられる。
【０１１８】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【０１１９】
１０…ノズルプレート、１２…ノズル孔、２０…圧力室、３０…振動板、３２…圧電素子、３４…圧電アクチュエーター、４０…インク供給室、１００，１０１，１０２…吐出ヘッド、１１０…流路形成基板、１２０…圧力室基板、１２６…供給口、１２７…吐出口、１２８…貫通孔、１３０…筐体、１４０…コンプライアンスシート、１５０…カバー、２００…インクジェット記録装置、２１０…駆動部、２２０…装置本体、２２１…トレイ、２２２…排出口、２３０…ヘッドユニット、２３１…インクカートリッジ、２３２…キャリッジ、２４１…キャリッジモーター、２４２…往復動機構、２４３…タイミングベルト、２４４…キャリッジガイド軸、２５０…給紙部、２５１…給紙モーター、２５２…給紙ローラー、２５２ａ…従動ローラー、２５２ｂ…駆動ローラー、２６０…制御部、２７０…操作パネル
【図１】
0006493655.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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