(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも保湿剤を含む保存液と、
インクと比べて比重が小さい置換補助液と
を用いて、記録ヘッドに前記インクを導入する方法であって、
前記保存液が充填された前記記録ヘッドに前記置換補助液を導入して、前記記録ヘッドから前記保存液を排出するステップと、
前記記録ヘッドに前記インクを導入して、前記記録ヘッドから前記置換補助液を排出するステップと
を包含し、
前記インクは、顔料系インクであり、
前記置換補助液は、界面活性剤として、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物を含む、インク導入方法。
【請求項２】
前記置換補助液を導入してから所定時間経過後に前記インクを導入する、請求項１に記載のインク導入方法。
【請求項３】
前記保存液は、前記保存液の質量に対して３０質量％以上６０質量％以下である前記保湿剤を含む、請求項１又は請求項２に記載のインク導入方法。
【請求項４】
前記保存液は、前記保存液の質量に対して０質量％よりも大きく１０質量％以下である相溶性剤を含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のインク導入方法。
【請求項５】
前記保存液は、前記保存液の質量に対して０質量％よりも大きく２質量％以下である界面活性剤を含む、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のインク導入方法。
【請求項６】
前記保存液に含まれる界面活性剤は、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物である、請求項５に記載のインク導入方法。
【請求項７】
前記置換補助液は保湿剤を含み、
前記置換補助液における保湿剤の割合が、前記保存液における保湿剤の割合と比べて小さい、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のインク導入方法。
【請求項８】
前記置換補助液は、前記置換補助液の質量に対して０質量％よりも大きく２０質量％以下である保湿剤を含む、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のインク導入方法。
【請求項９】
前記置換補助液は、前記置換補助液の質量に対して０質量％よりも大きく１０質量％以下である相溶性剤を含む、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のインク導入方法。
【請求項１０】
前記置換補助液は、前記置換補助液の質量に対して０質量％よりも大きく２質量％以下である前記界面活性剤を含む、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のインク導入方法。
【請求項１１】
置換補助液が収容された第１タンクと接続される第１流路と、
インクが収容された第２タンクと接続される第２流路と、
流入口と流出口とを有するポンプ機構と、
前記第１流路と前記第２流路との間で前記ポンプ機構の流入口の接続先を切り替える切り替え弁と、
記録ヘッドと、
前記ポンプ機構の流出口と前記記録ヘッドとを接続する第３流路と
を備え、
前記ポンプ機構が、前記第１タンク又は前記第２タンクから前記置換補助液又は前記インクを前記記録ヘッドに供給し、
前記インクは、顔料系インクであり、
前記置換補助液は、前記インクと比べて比重が小さく、
前記ポンプ機構は、保存液が充填された前記記録ヘッドに対して前記第１タンクから前記置換補助液を供給した後に、前記第２タンクから前記インクを前記記録ヘッドに供給し、
前記保存液は、少なくとも保湿剤を含み、
前記置換補助液は、界面活性剤として、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物を含む、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、インクジェット方式の記録ヘッドにインクを導入するためのインク導入方法、及びインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置や、インクジェット記録装置に装備される記録ヘッドを、例えば工場のような生産現場から輸送する際に、記録ヘッド内部の流路にインクを充填した状態で輸送すると、ユーザーの手元に届くまでの間にインクが変質する可能性がある。インクが変質すると、用紙等の被記録媒体に良好な画像を記録することができない可能性がある。
【０００３】
一方、記録ヘッド内部の流路に何も充填せずにインクジェット記録装置や記録ヘッドを輸送した場合、例えばユーザーの手元に届いてから、記録ヘッド内部の流路にインクが導入されることになる。しかし、この場合、インク導入時に記録ヘッド内部の流路は乾いている。このため、流路に対するインクの濡れ拡がり性が悪く、気泡が発生し易い。記録ヘッド内部の流路に充填されたインク内に気泡が発生すると、用紙等の被記録媒体に良好な画像を記録することができない可能性がある。この不具合は、特にピエゾ方式の記録ヘッドにおいて起こりやすい。
【０００４】
したがって、何も充填されていない記録ヘッドにインクを導入する場合、インク導入時に気泡を排出するための処理が必要となり、インクの導入に時間がかかることが懸念される。
【０００５】
以上のことから、インクジェット記録装置や記録ヘッドを輸送する際には、色材を含まない保存液を記録ヘッド内部の流路に予め充填しておくことが望ましい。つまり、インクジェット記録装置や記録ヘッドを生産現場から輸送する際に記録ヘッド内部の流路に保存液を充填しておき、販売地又はユーザーの手元に届いてから記録ヘッド内部の保存液をインクに置換することにより、記録ヘッドにインクを導入することが望ましい。このようなインク導入方法に用いられる保存液が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００６】
保存液には、以下の３つの機能が要求される。
（１）導入拡散機能：記録ヘッドにインクを導入して、記録ヘッド内の保存液をインクに置換する際に、記録ヘッド内部の流路にインクを良好に濡れ広がらせ、かつ、保存液に対してインクを良好に拡散させる機能
（２）凝集防止機能：記録ヘッドにインクを導入して、記録ヘッド内の保存液をインクに置換する際に、インク中の色材成分（顔料等）が凝集しないようにする機能
（３）凍結防止機能：保存液の凍結を防止する機能
【０００７】
以上の３つの機能うち、凍結防止機能は、低温環境下において、記録ヘッドが備える微細構造又は微細機構（例えば、微小な段差や微小な隙間を有する流路）が破壊されることを防止する。即ち、凍結防止機能を有しない保存液が記録ヘッドに充填されている場合、低温環境下において、保存液に含まれる水分等が凍結して膨張し、記録ヘッド内部の流路が破壊されることが懸念される。また、記録ヘッドがピエゾ方式の記録ヘッドである場合、ピエゾ素子が破壊されることが懸念される。凍結防止機能は、このような低温の環境に起因する微細構造又は微細機構の破壊の防止に寄与する。したがって、凍結防止機能は、寒冷地において輸送・保管・流通される記録ヘッド及びインクジェット記録装置に対して特に必要な機能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１８７９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、保存液に凍結防止機能を与えるには、保存液に保湿剤を多量に含有させる必要がある。保湿剤は比重が比較的大きいため、保存液に保湿剤を多量に含有させると、保存液の比重がインクよりも大きくなり、保存液に対するインクの拡散性が低下する。つまり、保存液の導入拡散機能が低下して、記録ヘッド内にインクを容易に導入することができなくなる。したがって、保存液は、凍結防止機能と導入拡散機能とを同時に有することが困難であった。保存液に対するインクの拡散性が低下すると、保存液からインクへの置換に要する時間が長くなり、気泡が発生し易くなる。また、記録ヘッド内部の流路に保存液が長期間残留することが懸念される。
【００１０】
以上のことから、保存液の凍結を防止する機能と、記録ヘッド内にインクを容易に導入させる機能とを両立できる技術の開発が望まれていた。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑み、保存液の凍結を防止する機能と、記録ヘッド内にインクを容易に導入させる機能との両立を図ることができるインク導入方法、及びインクジェット記録装置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】
【００１２】
本発明に係るインク導入方法は、少なくとも保湿剤を含む保存液と、インクと比べて比重が小さい置換補助液とを用いて、記録ヘッドに前記インクを導入する方法である。当該インク導入方法は、以下のステップを包含する。前記保存液が充填された前記記録ヘッドに前記置換補助液を導入して、前記記録ヘッドから前記保存液を排出するステップ。前記記録ヘッドに前記インクを導入して、前記記録ヘッドから前記置換補助液を排出するステップ。
【００１３】
本発明に係るインクジェット記録装置は、第１流路と、第２流路と、ポンプ機構と、切り替え弁と、記録ヘッドと、第３流路とを備える。前記第１流路は、置換補助液が収容された第１タンクと接続される。前記第２流路は、インクが収容された第２タンクと接続される。前記ポンプ機構は、流入口と流出口とを有する。前記切り替え弁は、前記第１流路と前記第２流路との間で前記ポンプ機構の流入口の接続先を切り替える。前記第３流路は、前記ポンプ機構の流出口と前記記録ヘッドとを接続する。前記ポンプ機構は、前記第１タンク又は前記第２タンクから前記置換補助液又は前記インクを前記記録ヘッドに供給する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、記録ヘッド又はインクジェット記録装置が輸送・保管・流通される際に、記録ヘッドに充填されている保存液の凍結を防止できる。更に、記録ヘッドにインクを容易に充填（導入）することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るインク導入方法のフローを示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の動作を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の動作を説明するための図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るインクジェット記録装置を示す構成図である。
【図６】本発明の実施例に係る導入拡散機能の評価時に撮像した各サンプル瓶の像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されない。図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００１７】
図１は本実施形態に係るインク導入方法のフローを示す図である。本実施形態のインク導入方法は、少なくとも保湿剤を含む保存液と、インクと比べて比重が小さい置換補助液とを使用する。
【００１８】
本実施形態のインク導入方法では、図１に示すように、まず、保存液が充填された記録ヘッド内部の流路に置換補助液が導入される（ステップＳ１）。この際、記録ヘッドから保存液が排出される。つまり、記録ヘッド内の保存液が置換補助液に置換される。次に、記録ヘッド内部の流路にインクが導入される（ステップＳ２）。この際、記録ヘッドから置換補助液が排出される。つまり、記録ヘッド内の置換補助液がインクに置換される。
【００１９】
本実施形態のインク導入方法によれば、記録ヘッド又はインクジェット記録装置の輸送・保管・流通時に、記録ヘッド内部の流路に、保湿剤を含む保存液を充填させることにより、寒冷地において記録ヘッド又はインクジェット記録装置が輸送・保管・流通されても、記録ヘッド内での保存液の凍結を防止することができる。よって、記録ヘッドが備える微細構造又は微細機構（例えば、微小な段差や微小な隙間を有する流路）が破壊されることを抑制できる。また、記録ヘッドがピエゾ方式の記録ヘッドである場合には、ピエゾ素子が破壊されることを抑制できる。
【００２０】
また本実施形態のインク導入方法によれば、インクの導入前に、インクよりも比重が小さい置換補助液が記録ヘッド内に充填される。これにより、記録ヘッド内部の流路に対するインクの拡散性（置換補助液に対するインクの拡散性）が良好となる。よって、記録ヘッドにインクを容易に充填（導入）することができる。
【００２１】
したがって本実施形態のインク導入方法によれば、保存液の凍結を防止する機能と、記録ヘッド内にインクを容易に導入させる機能との両立を図ることができる。
【００２２】
なお、好ましくは、置換補助液を導入してから所定時間経過後（例えば１時間後）にインクを導入する。これは、保存液から置換補助液への置換処理の後に、記録ヘッド内に少量の保存液が残っている可能性があるためである。置換補助液を導入してから所定時間経過後にインクを導入することにより、記録ヘッド内に残留した少量の保存液を置換補助液中に拡散させて薄めることができる。
【００２３】
続いて図２〜図４を参照して、本実施形態のインクジェット記録装置１について説明する。図２はインクジェット記録装置１を示す構成図である。
【００２４】
図２に示すように、インクジェット記録装置１は、記録ヘッド２、インクタンク３、インクパック４、ポンプ機構５、及び廃液タンク６を備える。またインクジェット記録装置１は、第１流路７、第２流路８、第３流路９、及び第４流路１０を備える。更にインクジェット記録装置１は、４つの電磁弁１２ａ、１２ｂ、１３及び１４を備える。
【００２５】
記録ヘッド２の内部には微細流路２１が形成されている。詳しくは、微細流路２１は、流入口から流出口に至る共通流路２１ａと、共通流路２１ａから下方に分岐して各ノズルに至る分岐路２１ｂとを含む。なお、記録ヘッド２の種類は特に限定されず、記録ヘッド２は、ピエゾ方式の記録ヘッド、サーマル方式の記録ヘッド、及び連続噴射方式の記録ヘッドのいずれであってもよい。
【００２６】
インクタンク３は、インクを収容する。インクタンク３はインクパック４と接続しており、インクパック４に収容されているインクが、適宜、インクタンク３へ補充される。
【００２７】
ポンプ機構５は、中空形状のシリンダー５１と、ピストン５２とを備える。シリンダー５１の中空部分に、ピストン５２の一部が挿入される。ピストン５２は駆動装置により、シリンダー５１の長手方向に移動することができる。また本実施形態において、シリンダー５１の底部には２つの流入口（第１流入口５１ａ及び第２流入口５１ｂ）と１つの流出口５１ｃとが形成されている。
【００２８】
インクジェット記録装置１は、置換補助液が収容されたタンク１１（第１タンクの一例）を第１流路７の一方端に接続可能に構成されており、第１流路７の他方端は、ポンプ機構５の第１流入口５１ａに接続されている。更に、第１流路７には電磁弁１２ａ（切り替え弁の一例）が設けられている。
【００２９】
第２流路８の一方端は、インクタンク３（第２タンクの一例）に接続されており、第２流路８の他方端は、ポンプ機構５の第２流入口５１ｂに接続されている。更に、第２流路８には電磁弁１２ｂ（切り替え弁の一例）が設けられている。
【００３０】
第３流路９の一方端は、ポンプ機構５の流出口５１ｃに接続されており、第３流路９の他方端は、記録ヘッド２内部に形成された微細流路２１（共通流路２１ａ）の流入口に接続されている。更に、第３流路９には電磁弁１３が設けられている。
【００３１】
第４流路１０の一方端は、記録ヘッド２内部に形成された微細流路２１（共通流路２１ａ）の流出口に接続されており、第４流路１０の他方端は、廃液タンク６に接続されている。更に、第４流路１０には電磁弁１４が設けられている。
【００３２】
続いて、図３及び図４を参照して、インクジェット記録装置１におけるインク導入方法について説明する。図３及び図４は、インク導入時におけるインクジェット記録装置１の動作を説明するための図である。
【００３３】
インク導入前には、記録ヘッド２内部に形成された微細流路２１に保存液が充填されている。インクを記録ヘッド２へ導入する際には、図３に示すように、まず第１流路７の一方端に、置換補助液が収容されているタンク１１が接続される。第１流路７の一方端へのタンク１１の接続作業は、例えばサービスマンが行う。その後、記録ヘッド２（微細流路２１）に置換補助液が導入される。
【００３４】
具体的には、まず、電磁弁１２ａが開き、電磁弁１２ｂ、１３及び１４が閉じた状態で、ポンプ機構５が備えるピストン５２が引き動作を行う。これにより、タンク１１に収容されている置換補助液が、第１流路７を介して、ポンプ機構５が備えるシリンダー５１内に引き込まれる。
【００３５】
次に、電磁弁１２ａが閉じ、電磁弁１３及び１４が開く。これにより、シリンダー５１が、記録ヘッド２内部に形成された微細流路２１の流入口と連通する。また、微細流路２１の流出口が廃液タンク６と連通する。この状態で、ピストン５２が押し動作を行う。この結果、シリンダー５１内に収容された置換補助液が、第３流路９を介して微細流路２１へ導入される。この際、第４流路１０を介して、微細流路２１の流出口から廃液タンク６へ保存液が排出される。
【００３６】
記録ヘッド２に置換補助液を導入する際には、以上の操作が少なくとも１回実行される。この結果、記録ヘッド２内の保存液が置換補助液に置換される。この置換補助液への置換処理後に、記録ヘッド２内部に形成された微細流路２１にインクが導入される。
【００３７】
具体的には、図４に示すように、まず、電磁弁１２ｂが開き、電磁弁１２ａ、１３及び１４が閉じた状態で、ポンプ機構５が備えるピストン５２が引き動作を行う。これにより、インクタンク３に収容されているインクが、第２流路８を介して、ポンプ機構５が備えるシリンダー５１内に引き込まれる。
【００３８】
次に、電磁弁１２ｂが閉じ、電磁弁１３及び１４が開く。これにより、シリンダー５１が、記録ヘッド２内部に形成された微細流路２１の流入口と連通する。また、微細流路２１の流出口が廃液タンク６と連通する。この状態で、ピストン５２が押し動作を行う。この結果、シリンダー５１内に収容されているインクが、第３流路９を介して微細流路２１へ導入される。この際、第４流路１０を介して、微細流路２１の流出口から廃液タンク６へ置換補助液が排出される。
【００３９】
記録ヘッド２にインクを導入する際には、以上の操作が少なくとも１回実行される。この結果、記録ヘッド２内の置換補助液がインクに置換される。なお、タンク１１は、置換補助液からインクへの置換処理の後に、インクジェット記録装置１から取り外されてもよい。
【００４０】
以上のように、本実施形態のインクジェット記録装置１は、置換補助液が収容されたタンク１１を第１流路７の一方端に接続可能に構成されている。また、電磁弁１２ａ、１２ｂ（切り替え弁）により、第１流路７と第２流路８との間でポンプ機構５（シリンダー５１）の接続先を切り替えることができる。したがって、ポンプ機構５（ピストン５２）が動作することにより、タンク１１又はインクタンク３から、置換補助液又はインクを記録ヘッド２（微細流路２１）に供給することができる。
【００４１】
したがって、本実施形態のインクジェット記録装置１によれば、図１を参照して説明したインク導入方法を実現することができる。つまり、インクの導入前に、記録ヘッド２内に、インクよりも比重が小さい置換補助液を充填することができる。これにより、記録ヘッド２内部に形成された微細流路２１に対するインクの拡散性（置換補助液に対するインクの拡散性）が良好となり、記録ヘッド２にインクを容易に充填（導入）することができる。
【００４２】
続いて、本実施形態のインク導入方法に用いられる保存液について説明する。保存液は、例えば工場のような生産現場において、記録ヘッド内部に形成された流路（微細流路）に充填される。
【００４３】
保存液は、少なくとも保湿剤を含む。保湿剤は、保存液に凍結防止機能を与える。保湿剤は、低温環境下で凍結し難い材質であれば特に限定されない。例えば、保湿剤としてグリセリンが使用され得る。
【００４４】
保存液における保湿剤の割合は、保存液に要求される耐低温性、保存液の組成、及び保湿剤の種類等により一概に限定されないが、保存液は、保存液の質量に対して３０質量％以上６０質量％以下である保湿剤を含み得る。保存液が、３０質量％以上６０質量％以下の量の保湿剤を含むことにより、低温環境下（例えば、気温−２０℃の雰囲気下）においても、保存液の凍結を防止することができる。なお、保湿剤の濃度を調整するために、保存液は、例えば水を含み得る。
【００４５】
保存液は、保湿剤に加えて、界面活性剤と相溶性剤とを含むことが好ましい。保存液は、界面活性剤を含むことにより、記録ヘッド内部に形成された流路に対して良好に濡れ広がる。また、保存液が相溶性剤を含むことにより、保存液を構成する各成分（例えば水、保湿剤、界面活性剤、及び相溶性剤）の混ざり具合に偏りが起こり難くなる。
【００４６】
保存液における界面活性剤の割合は、保存液に要求される濡れ広がり性、保存液の組成、及び界面活性剤の種類等により一概に限定されない。例えば、保存液は、保存液の質量に対して０質量％よりも大きく２質量％以下である界面活性剤を含み得る。保存液が、２質量％以下の量の界面活性剤を含むことにより、記録ヘッド内部に形成された流路に対する保存液の濡れ広がり性を確保できる。
【００４７】
保存液における相溶性剤の割合は、保存液の組成、及び相溶性剤の種類等により一概に限定されない。例えば、保存液は、保存液の質量に対して０質量％よりも大きく１０質量％以下である相溶性剤を含み得る。保存液が、１０質量％以下の量の相溶性剤を含むことにより、保存液を構成する各成分の混ざり具合に偏りが起こり難くなる。なお、保存液における相溶性剤の割合が高い程、保存液は相溶性が高い状態となる。
【００４８】
界面活性剤の種類は、記録ヘッド内部に形成された流路に対する保存液の濡れ拡がり性を確保することができる限り、特に限定されない。但し、本発明者等は、鋭意検討の結果、インクが顔料系インクの場合、界面活性剤として、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物を保存液に添加することが好適であることを見出した。
【００４９】
詳しくは、本発明者等は、まず、一般的な保存液に顔料系インクを希釈させると、顔料（色材成分）が凝集すること（ソルベントショック現象）を見出した。また、この顔料の凝集が、界面活性剤に起因して起こることを見出した。具体的には、本発明者等は、アセチレングリコール系の界面活性剤が添加された保存液で顔料系インクを希釈すると、インクに含まれる顔料分散体が保存液中で安定して分散せずに、顔料が凝集することを見出した。
【００５０】
そこで本発明者等は、界面活性剤の研究に取り組み、記録ヘッド内部に形成された流路に対して良好に濡れ広がることと、顔料（色材成分）の凝集を引き起こさないこととを両立できる界面活性剤として、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物を見出した。
【００５１】
本実施形態のインク導入方法では、インクが導入される前に、保存液が置換補助液に置換される。しかし、保存液から置換補助液への置換処理の後に、記録ヘッド内に少量の保存液が残っている可能性がある。したがって、記録ヘッド内に残留する保存液が界面活性剤を含む場合、色材成分の凝集が起こる可能性がある。
【００５２】
したがって保存液は、インクが顔料系インクの場合、界面活性剤として、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物を含むことが好ましい。即ち、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物を保存液に添加することにより、保存液に対して濡れ広がり性を与えることができ、かつ、顔料（色材成分）の凝集を防止できる。
【００５３】
一方、相溶性剤は、保存液を構成する各成分の混ざり具合に偏りが起こり難くなる材質であれば特に限定されない。例えば、相溶性剤として２−ピロリドンが使用され得る。
【００５４】
続いて、本実施形態のインク導入方法に用いられる置換補助液について説明する。置換補助液は、インクと比べて比重が小さい材質であればよく、例えば水であり得る。置換補助液の比重がインクよりも小さいことにより、記録ヘッド内部に形成された流路（微細流路）に対するインクの導入拡散性が確保される。
【００５５】
なお、置換補助液は保存液と同様に、界面活性剤を含むことが好ましい。置換補助液は、界面活性剤を含むことにより、記録ヘッド内部に形成された流路に対して良好に濡れ広がる。また、インクが顔料系インクの場合、置換補助液は界面活性剤として、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物を含むことが好ましい。即ち、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物を置換補助液に添加することにより、置換補助液に対して濡れ広がり性を与えることができ、かつ、顔料（色材成分）の凝集を防止できる。
【００５６】
置換補助液における界面活性剤の割合は、置換補助液に要求される濡れ広がり性、置換補助液の組成、及び界面活性剤の種類等により一概に限定されない。例えば、置換補助液は、置換補助液の質量に対して０質量％よりも大きく２質量％以下である界面活性剤を含み得る。置換補助液が２質量％以下の量の界面活性剤を含むことにより、記録ヘッド内部に形成された流路に対する置換補助液の濡れ広がり性を確保できる。
【００５７】
また置換補助液は、保存液と同様に保湿剤を含むことが好ましい。保湿剤は、置換補助液に凍結防止機能を与える。保湿剤は、低温環境下で凍結し難い材質であれば特に限定されない。例えば、保湿剤としてグリセリンが使用され得る。
【００５８】
置換補助液における保湿剤の割合は、置換補助液に要求される耐低温性、置換補助液の組成、及び保湿剤の種類等により一概に限定されない。但し、本実施形態では、置換補助液の比重をインクよりも小さくする必要がある。つまり、インクの比重は、置換補助液における保湿剤の割合を決定する因子の一つとなる。例えば、置換補助液は、置換補助液の質量に対して０質量％よりも大きく２０質量％以下である保湿剤を含み得る。
【００５９】
また置換補助液は、保存液と同様に相溶性剤を含むことが好ましい。置換補助液が相溶性剤を含むことにより、置換補助液を構成する各成分（例えば水、保湿剤、界面活性剤、及び相溶性剤）の混ざり具合に偏りが起こり難くなる。
【００６０】
相溶性剤は、置換補助液を構成する各成分の混ざり具合に偏りが起こり難くなる材質であれば特に限定されない。例えば、相溶性剤として２−ピロリドンが使用され得る。
【００６１】
置換補助液における相溶性剤の割合は、置換補助液の組成、及び相溶性剤の種類等により一概に限定されない。例えば、置換補助液は、置換補助液の質量に対して０質量％よりも大きく１０質量％以下である相溶性剤を含み得る。置換補助液が１０質量％以下の量の相溶性剤を含むことにより、置換補助液を構成する各成分の混ざり具合に偏りが起こり難くなる。また、保存液と同様に、置換補助液における相溶性剤の割合が高い程、置換補助液は相溶性が高い状態となる。
【００６２】
なお、保湿剤は比重が比較的大きい。したがって、置換補助液における保湿剤の割合を、保存液における保湿剤の割合と比べて小さくすることにより、置換補助液の比重をインクよりも小さくすることができる。しかし、この場合、置換補助液の凍結防止性が保存液に比べて低くなる。そこで、置換補助液は、内容物が周囲の環境（気温及び室温）の影響を受け難い容器（例えば、保温性の高い容器）内に収容する。これにより、置換補助液における保湿剤の割合を、保存液に比べて少なくすることが可能となる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、凍結防止性に優れた比重の比較的大きい保存液が、輸送・保管・流通用に記録ヘッドに予め充填される。そして、インク導入時に、まず比重の比較的小さい置換補助液が記録ヘッドに導入されて、保存液が記録ヘッドから排出される。その後に、インクが記録ヘッドに導入されて、置換補助液が記録ヘッドから排出される。この際、置換補助液の比重が比較的小さいことから、インクは置換補助液に対して良好に拡散する。これにより、保存液の凍結を防止する機能と、記録ヘッド内にインクを容易に導入させる機能との両立を図ることができる。
【００６４】
また、本発明者等は、鋭意検討の結果、インクが顔料系インクの場合、界面活性剤に起因して顔料（色材成分）の凝集が起こること、及び、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物を界面活性剤として使用することにより、保存液及び置換補助液の濡れ広がり性と、顔料の凝集防止性とを両立できることを見出した。そして、この結果、インクが顔料系インクの場合、保存液及び置換補助液に添加する界面活性剤として、３０以上１３０以下の酸価を付与したアクリル系共重合物を使用するに至った。したがって、本実施形態によれば、インクが顔料系インクであっても、特定の界面活性剤を選択することにより、保存液の凍結を防止する機能、記録ヘッド内にインクを容易に導入させる機能、及び、顔料（色材成分）の凝集を防止する機能を同時に達成することが可能となる。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。
【００６６】
例えば、図２〜図４を参照して説明したインクジェット記録装置１において、第１流路７と第２流路８との間でポンプ機構５の接続先を切り替えるために、切り替え弁として２つの電磁弁１２ａ及び１２ｂが使用されたが、本発明はこれに限定されない。第１流路７と第２流路８との間でポンプ機構５の接続先を切り替えるために、切り替え弁として１つの三方弁が使用されてもよい。この場合、ポンプ機構５の流入口は１つとなる。
【００６７】
また、図２〜図４を参照して説明したインクジェット記録装置１において、保存液及び置換補助液は、記録ヘッド２内部に形成された微細流路２１の流出口から廃液タンク６へ排出されたが、本発明はこれに限定されない。例えば図５を参照して説明するように、保存液及び置換補助液はトレイ１５に排出されてもよい。
【００６８】
図５は、他の実施形態に係るインクジェット記録装置１を示す構成図である。図５に示すように、他の実施形態に係るインクジェット記録装置１は、図１に示すインクジェット記録装置１と比べて、第４流路１０及び電磁弁１４の替わりに、トレイ１５と、第５流路１６とを備える。また、図１に示すインクジェット記録装置１と異なり、記録ヘッド２の内部に、流入口から各ノズルに至るに微細流路２１が形成されている。
【００６９】
トレイ１５は、保存液及び置換補助液を記録ヘッド２から排出する際に、記録ヘッド２の下面に対向する位置に移動する。また、第５流路１６は、トレイ１５と廃液タンク６とを接続する。
【００７０】
斯かる構成によれば、保存液から置換補助液への置換時に、記録ヘッド２の各ノズルから保存液をトレイ１５へ排出することができる。トレイ１５へ排出された保存液は、第５流路１６を介して廃液タンク６へ収容される。また、置換補助液からインクへの置換時に、記録ヘッド２の各ノズルから置換補助液をトレイ１５へ排出することができる。トレイ１５へ排出された置換補助液は、第５流路１６を介して廃液タンク６へ収容される。
【００７１】
［実施例］
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７２】
［凝集防止機能の評価］
以下の表１に示す組成を有する各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７、及び以下の表２に示す組成を有する水系顔料インクＮｏ．８を用意した。
【表１】
0006287729.tif 000002
【表２】
0006287729.tif 000003
【００７３】
表１において、溶液Ｎｏ．１は、一般的な保存液である。即ち、溶液Ｎｏ．１は、記録ヘッドの輸送時に記録ヘッド内に充填され、インク導入時にインクと直接置換される保存液であり、ここでは比較例として取り上げた。一方、溶液Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４はそれぞれ、本発明に係る置換補助液の実施例であり、溶液Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７は、本発明に係る保存液の実施例である。なお、表１において、「アクリル系（酸価１３０）」は、１３０の酸価を付与したアクリル系共重合物を示す。また、表１には、各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７、及び水系顔料インクＮｏ．８のそれぞれの比重を併せて示している。
【００７４】
表２において、水や２−ピロリドン等の割合は、顔料分散体に含まれる水や２−ピロリドン等を含めた割合を示しており、顔料分散体の割合は、樹脂によって表面が修飾された顔料の割合を示している。顔料には、シアン色顔料の一例であるフタロシアニンブルー１５：３（トーヨーカラー株式会社製の「リオノールブルーＦＧ−７３３０」）を使用した。また、スチレン／アクリル酸／アクリル酸ブチル／メタクリル酸メチルを用いて、マクロモノマー合成法により、スチレン−アクリル系樹脂を合成した。そして、顔料（フタロシアニンブルー１５：３）の表面をスチレン−アクリル系樹脂で修飾して、顔料を水溶性化した。なお、スチレン−アクリル樹脂の質量平均分子量（Ｍｗ）を、ゲルろ過クロマトグラフィー（ＨＬＣ−８０２０ＧＰＣ（東ソー株式会社製））を用いて、下記の条件で確認したところ、約３３０００であった。また、スチレン−アクリル樹脂の酸価（ｍｇＫＯＨ／ｇ）を、滴定により確認したところ、１５０であった。
【００７５】
＜質量平均分子量測定条件＞
カラム：ＴＳＫｇｅｌ、Ｓｕｐｅｒ  Ｍｕｌｔｉｐｏｒｅ  ＨＺ−Ｈ（東ソー株式会社製、４．６ｍｍＩＤ×１５ｃｍ）
カラム本数：３本
溶離液：テトラヒドロフラン
流速：０．３５ｍｌ／分
サンプル注入量：１０μｌ
測定温度：４０℃
検出器：ＩＲ検出器
検量線は、標準試料（ＴＳＫ  ｓｔａｎｄａｒｄ，ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ、東ソー株式会社製）から、Ｆ−４０、Ｆ−２０、Ｆ−４、Ｆ−１、Ａ−５０００、Ａ−２５００、Ａ−１０００、及びｎ−プロピルベンゼンの８種を選択して作成した。
【００７６】
用意した各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７をそれぞれサンプル瓶（９．５ｍＬ）に収容し、次いで、サンプル瓶にそれぞれ収容された各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７に対して０．０１ｍｇの量の水系顔料インクＮｏ．８を滴下した。そして、各サンプル瓶を室温６０℃の雰囲気下で３日間保管した後、インクの凝集（顔料の凝集）の有無（各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の凝集防止機能）を肉眼で評価した。この評価結果を以下の表３に示す。表３に示す凝集防止機能の評価結果において、「○」はインクの凝集が起こらなかったことを示し、「×」はインクの凝集が起こったことを示す。
【表３】
0006287729.tif 000004
【００７７】
［導入拡散機能の評価］
また、表１に示す組成を有する各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７、及び表２に示す組成を有する水系顔料インクＮｏ．８を用意し、各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７をサンプル瓶（９．５ｍＬ）に収容した。次いで、サンプル瓶にそれぞれ収容された各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７に対して０．０１ｍｇの量の水系顔料インクＮｏ．８を滴下し、１分経過した後に、インクの拡散性（各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の導入拡散機能）を肉眼で評価した。この評価結果を表３に示す。表３に示す導入拡散機能の評価結果において、「○」はインクがサンプル瓶の略全体に行き渡ったことを示し、「×」はインクが全く拡散しなかったことを示す。また「△」は、インクがサンプル瓶の一部に行き渡ったことを示す。
【００７８】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の導入拡散機能の評価を行った際に、置換補助液Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４、保存液Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７をそれぞれ収容した各サンプル瓶を撮像した像を示す。図６（ａ）及び図６（ｂ）において、「Ｘ１」の文字が記入されたシールが貼られたサンプル瓶が、置換補助液Ｎｏ．２を収容したサンプル瓶に対応する。同様に、「Ｘ２」〜「Ｘ６」の文字が記入されたシールが貼られた各サンプル瓶が、置換補助液Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、保存液Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７をそれぞれ収容した各サンプル瓶に対応する。図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、導入拡散機能の評価結果が「○」であった置換補助液Ｎｏ．２及びＮｏ．３（サンプル瓶Ｘ１及びＸ２）においては、インクがサンプル瓶の略全体に行き渡った。導入拡散機能の評価結果が「△」であった置換補助液Ｎｏ．４（サンプル瓶Ｘ３）においては、インクがサンプル瓶の一部に行き渡った。一方、導入拡散機能の評価結果が「×」であった保存液Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７（サンプル瓶Ｘ４〜Ｘ６）においては、インクが全く拡散しなかった。
【００７９】
［凍結防止機能の評価］
また、表１に示す組成を有する各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７、及び表２に示す組成を有する水系顔料インクＮｏ．８を用意し、各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７をサンプル瓶（９．５ｍＬ）に収容した。そして、各サンプル瓶を室温−２０℃の雰囲気下で１日間保管した後、各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７が凍結したか否か（各溶液Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の凍結防止機能）を肉眼で評価した。この評価結果を表３に示す。表３に示す凍結防止機能の評価結果において、「○」は、対象の溶液が液状で、流動性を有していたことを示す。「×」は、対象の溶液が硬く凍結したことを示す。「△」は、対象の溶液がシャーベット状で、流動性を有していたことを示す。
【００８０】
［インク導入性の評価１］
また、保存液Ｎｏ．５を充填した記録ヘッド（試作機）を、室温−２０℃の雰囲気下で１日間保管した後、記録ヘッドを常温に戻してから、記録ヘッド内の保存液Ｎｏ．５を置換補助液Ｎｏ．２に置換した。置換補助液Ｎｏ．２への置換作業終了から１時間経過後、記録ヘッド内の置換補助液Ｎｏ．２を水系顔料インクＮｏ．８に置換した。置換補助液Ｎｏ．２への置換作業、及び水系顔料インクＮｏ．８への置換作業の作業時間は、それぞれ５分程度であった。したがって、記録ヘッドにインクを容易に充填（導入）することができた。
【００８１】
［インク導入性の評価２］
また、保存液Ｎｏ．７を充填した記録ヘッド（試作機）を、室温−２０℃の雰囲気下で１日間保管した後、記録ヘッドを常温に戻してから、記録ヘッド内の保存液Ｎｏ．７を置換補助液Ｎｏ．４に置換した。置換補助液Ｎｏ．４への置換作業終了から１時間経過後、記録ヘッド内の置換補助液Ｎｏ．４を水系顔料インクＮｏ．８に置換した。置換補助液Ｎｏ．４への置換作業、及び水系顔料インクＮｏ．８への置換作業の作業時間は、それぞれ５分程度であった。したがって、肉眼による導入拡散機能の評価が「△」であった置換補助液Ｎｏ．４を使用した場合でも、記録ヘッドにインクを容易に充填（導入）することができた。
【００８２】
［アクリル系共重合物の酸価数の評価］
また、界面活性剤として、３０の酸価を付与したアクリル系共重合物が使用された以外は、表１に示す組成と同じ組成を有する置換補助液Ｎｏ．２〜Ｎｏ．４、及び保存液Ｎｏ．５〜Ｎｏ．７のそれぞれの凝集防止機能を、上記した処方（凝集防止機能の評価のための処方）と同様の処方を経て、肉眼で評価した。この結果、界面活性剤を、１３０の酸価を付与したアクリル系共重合物から、３０の酸価を付与したアクリル系共重合物へ変更しても、インクの凝集（顔料の凝集）は起こらなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、インクジェット方式の記録ヘッド、及びインクジェット記録装置に有用である。
【符号の説明】
【００８４】
１      インクジェット記録装置
２      記録ヘッド
３      インクタンク
５      ポンプ機構
７      第１流路
８      第２流路
９      第３流路
１１      タンク
１２ａ    電磁弁
１２ｂ    電磁弁
５１ａ    第１流入口
５１ｂ    第２流入口
５１ｃ    流出口
【図１】
0006287729.tif 000005
【図２】
0006287729.tif 000006
【図３】
0006287729.tif 000007
【図４】
0006287729.tif 000008
【図５】
0006287729.tif 000009
【図６】
0006287729.tif 000010