(57)【要約】【課題】  保存安定性、信頼性を有し、かつ色の階調性及び定着性が良好で、画像の耐水性も向上している顔料インクと、このインクを用いたインクジェット記録方法及び装置を提供する。【解決手段】  色材としての自己分散型の顔料と、水性液媒体と、アニオン性及びカチオン性の親水基を両方含み顔料と塩を形成する化合物とを少なくとも用いてインクを調製する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性媒体と、自己分散型顔料と、下記一般式（Ｉ）の化合物を含むことを特徴とするインク。
Ｒ1−Ｚ−ＮＲ3−Ｒ2・・・（Ｉ）
（式中、Ｒ1は炭素数１〜４８のアルキル基又は水素原子を表し、Ｒ2は（ＣＨ2）a−Ｘ1又は水素原子を表し、ａは１〜４の整数を表す。Ｒ3は（ＣＨ2）b−Ｘ2又はＲ4−Ｙ又は水素原子を表し、ｂは１〜４の整数を表す。Ｒ4は炭素数１〜４８のアルキル基又は水素原子を表す。Ｚは（ＮＲ5ＣLＨ2L）c（ＮＨＣnＨ2n）dを表し、Ｌ及びｎはそれぞれ独立して２〜４の整数、ｃ＋ｄは０〜５０の整数を表す。Ｙは（ＮＲ6ＣmＨ2m）e（ＮＨＣpＨ2p）fを表し、ｍ及びｐは２〜４の整数、ｅ＋ｆは０〜５０の整数とする。Ｒ5は（ＣＨ2）g−Ｘ3を表し、ｇは１〜４の整数とする。Ｒ6は（ＣＨ2）h−Ｘ4を表し、ｈは１〜４の整数とする。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4はそれぞれ独立して、カルボキシル基、カルボキシル基の塩、スルホン基、スルホン基の塩又は水素原子を表す。Ｒ2及びＲ3が夫々水素原子である時、ｃ及びｅが共に０になることはなく、又、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4がすべて水素原子になることもない。）
【請求項２】
自己分散型顔料がアニオン性の親水基を有する請求項１に記載の水系インク。
【請求項３】
前記アニオン性の親水基が、カルボン酸、スルホン酸及びそれぞれの塩から選ばれた少なくとも１種である請求項２に記載のインク。
【請求項４】
糖類の少なくとも１種以上を含む請求項１〜３のいずれかに記載のインク。
【請求項５】
糖アルコールの少なくとも１種以上を含む請求項１〜４のいずれかに記載のインク。
【請求項６】
記録信号に応じて記録ヘッドの吐出口からインクを吐出させて記録媒体に付着させて記録を行うインクジェット記録方法において、該インクが請求項１〜５のいずれかに記載のインクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項７】
インクを収容したインク収容部、インクをインク滴として吐出させるためのヘッド部とを備えた記録ユニットにおいて、前記インクが請求項１〜５のいずれかに記載のインクであることを特徴とする記録ユニット。
【請求項８】
インクを吐出するインクジェット方式によるヘッドと、該ヘッドに供給されるインクを貯留するインクタンクと、を有するインクジェット装置において、該インクが、請求項１〜３のいずれかに記載のインクであることを特徴とするインクジェット装置。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク、インクジェット記録方法及びそれに用いる記録装置に関し、更に詳しくは、保存性、信頼性に優れ、かつ色の階調性が良好で印刷物の耐水性が良好なインク、それを用いるインクジェット記録方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から筆記具(万年筆、サインペン、水性ボールペン等)用インク、及びインクジェット記録用インクについては、実に様々な組成のものが報告されている。中でも、画像の堅牢性については市場からの強い要望を受け、堅牢性の向上に有用である顔料インクについては、多様な面から詳細な研究開発が行なわれている。特に、親水基を顔料に持たせ、顔料自身に水性媒体中への分散性を付与した自己分散型として顔料をインクに用いる方法(特開昭４６-５２９５０号公報、ＵＳＰ５２００１６４号公報、ＵＳＰ５５５４７３９号公報等)は、従来の顔料分散用の樹脂や界面活性剤等を用いる従来の顔料分散型インクとは異なり、インク保存性、信頼性を向上させることができる点で注目されている。
【０００３】
例えば、特開平８-３４９８号公報、特開平８-２８６９３８号公報、ＵＳＰ５５７１３１１号公報では、親水基の量や親水基の反応のさせ方、種類を規定した提案がされている。しかしながら、長期保存性等を考えると、インクとしては必ずしも十分でない場合がある。
【０００４】
又、顔料が親水基を持つことにより画像の耐水性が低下してしまう場合に対する処置としては、特開平１０-３６７２６号公報、特開平１０-３６７２７号公報には、カチオン性化合物を併用することが提案されている。しかしながら、この方法では、耐水性を向上させることは出来ても、インク中での顔料の分散状態にかかる安定性の低下や、耐固着性の低下によるヘッド内などにおける固形物の発生とインクと接する部材への固形物の固着などの問題による信頼性の低下が起きる場合がある。
【０００５】
又、特開平９-２８６９３８号公報では、親水基の塩を揮発性のものにすることが提案されている。しかしながら、この方法では、安定性、信頼性が低下し、かつ耐水性の発現までに時間が必要となってしまう場合がある。
【０００６】
更に、顔料インクでの画像形成においては、単位領域あたりのインク付与量を多くして画像濃度を高くしていくと、すなわちインク付与量に関するDutyを上げていくと、あるインク量を超えると顔料の付着部に光沢が生じ画像濃度が逆に低下するという、いわゆる「ブロンズ」の発生が見られる場合がある。このブロンズの発生による画像濃度の上昇抑制があると、設計どおりの画像形成性能を記録装置に得られない場合があり、インク中に含有させた顔料を有効に画像濃度に寄与させるための障害となっている場合があった。
【特許文献１】特開昭４６-５２９５０号公報
【特許文献２】米国特許第５２００１６４号明細書
【特許文献３】米国特許第５５５４７３９号明細書
【特許文献４】特開平８-３４９８号公報
【特許文献５】特開平８-２８６９３８号公報
【特許文献６】米国特許第５５７１３１１号明細書
【特許文献７】特開平１０-３６７２６号公報
【特許文献８】特開平１０-３６７２７号公報
【特許文献９】特開平９-２８６９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、市場のニーズを満足する保存安定性、信頼性を有し、かつ色の階調性及び定着性が良好で、形成される画像の耐水性も良好であり、かつブロンズの問題を解消し得る自己分散型顔料を含むインクと、このインクを用いたインクジェット記録方法及び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】
本発明のインクは、水性媒体と、自己分散型顔料と、下記一般式（Ｉ）の化合物を含むことを特徴とするインクである。
【０００９】
Ｒ1−Ｚ−ＮＲ3−Ｒ2・・・（Ｉ）
（式中、Ｒ1は炭素数１〜４８のアルキル基又は水素原子を表し、Ｒ2は（ＣＨ2）a−Ｘ1又は水素原子を表し、ａは１〜４の整数を表す。Ｒ3は（ＣＨ2）b−Ｘ2又はＲ4−Ｙ又は水素原子を表し、ｂは１〜４の整数を表す。Ｒ4は炭素数１〜４８のアルキル基又は水素原子を表す。Ｚは（ＮＲ5ＣLＨ2L）c（ＮＨＣnＨ2n）dを表し、Ｌ及びｎはそれぞれ独立して２〜４の整数、ｃ＋ｄは０〜５０の整数を表す。Ｙは（ＮＲ6ＣmＨ2m）e（ＮＨＣpＨ2p）fを表し、ｍ及びｐは２〜４の整数、ｅ＋ｆは０〜５０の整数とする。Ｒ5は（ＣＨ2）g−Ｘ3を表し、ｇは１〜４の整数とする。Ｒ6は（ＣＨ2）h−Ｘ4を表し、ｈは１〜４の整数とする。Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4はそれぞれ独立して、カルボキシル基、カルボキシル基の塩、スルホン基、スルホン基の塩又は水素原子を表す。Ｒ2及びＲ3が夫々水素原子である時、ｃ及びｅが共に０になることはなく、又、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4がすべて水素原子になることもない。）
上記自己分散型顔料としてはアニオン性の親水基を有するものが好ましく、このアニオン性の親水基としては、カルボン酸、スルホン酸及びそれぞれの塩から選ばれた少なくとも１種を用いることができる。また、このインクは、糖類及び糖アルコールの少なくとも１種以上を含むことが好ましい。  本発明のインクジェット記録方法は、記録信号に応じて記録ヘッドの吐出口からインクを吐出させて記録媒体に付着させて記録を行うインクジェット記録方法において、該インクが上記組成のインクであることを特徴とするインクジェット記録方法である。
【００１０】
また、本発明の記録ユニットは、インクを収容したインク収容部、インクをインク滴として吐出させるためのヘッド部とを備えた記録ユニットにおいて、前記インクが上記組成のインクであることを特徴とする記録ユニットである。
【００１１】
また、本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出するインクジェット方式によるヘッドと、該ヘッドに供給されるインクを貯留するインクタンクと、を有するインクジェット装置において、該インクが、上記組成のインクであることを特徴とするインクジェット装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のインクによれば、自己分散型顔料に上記一般式（Ｉ）の化合物の少なくとも１種を組み合わせたことで、インク自体の安定性や耐固着性などのインクとしての特性が確保され、かつ得られる画像における堅牢性が向上するとともに、ブロンズの問題が解消される。本発明のインクを用いることで、信頼性、耐水性、及び色の階調性が良好であり、又、長期保存及び耐光性においても良好なインクを用いたインクジェット記録方法及び装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
自己分散型の顔料は、一般に他の顔料と同じように粒子径にばらつきがあり、小さいものが大きくなる(凝集する)傾向がある。これは、粒子の大きさにばらつきがあるため、粒子のもつ斤力や引力がばらついているためである。しかしながら、一般式（Ｉ）の化合物を併用すると、これが顔料粒子間に入り込み、障害を生じさせ、凝集を防いだり、親水基を有する顔料と弱い塩をつくり立体障害を生じることにより、凝集を防止していると考えられる。
【００１４】
また、記録媒体上に付与されたインクから溶媒成分などが蒸発した際にも上記の状態は維持されているため、顔料同士の凝集が抑制され、インク付与量に関するDutyが高くなっても顔料が凝集することによる光沢の発生（ブロンズ）による濃度低下が生じにくいと予測される。インクの付着量に関するDutyは、画像濃度に階調を設けてより品位の高い画像を形成する場合に各階調に応じて設定されるが、設定に応じた階調性が得られないと画像のバランスが崩れて所望とする品位が得られなくなる。そこで、ブロンズの発生を抑えることは、より高品位な画像を得る上で極めて重要である。
【００１５】
後述するように、一般的に自己分散型顔料は親水性基を有することで水性媒体に対して自己分散性を発揮するものであり、顔料粒子の親水基はアニオン性でもカチオン性でも良い。記録媒体上のインク付着部からインクから溶媒成分などが蒸発や記録媒体内部への浸透などによって除去されていく過程において、アニオン性の親水性基により自己分散性を有する顔料の場合は、一般式（Ｉ）の化合物のカチオン基の部分と顔料のアニオン性の親水基とが塩をつくることにより、顔料粒子間に一般式（Ｉ）の化合物が入り込み顔料同士の凝集を阻害し、また、カチオン性の親水基により自己分散性を有する顔料の場合は、一般式（Ｉ）の化合物のアニオン性の部と顔料のカチオン性の親水基が塩をつくり、顔料粒子間に一般式（Ｉ）の化合物が入り込み顔料同士の凝集を阻害すると考えられる。
【００１６】
また、一般式（Ｉ）の化合物は、インク中では顔料との結合が弱いため、ヘッドやインクタンク内では顔料が沈殿せず、記録媒体上に付与されて溶媒成分などと分離されることにより、上記の現象が進行して顔料同士の凝集が抑制される。
【００１７】
本発明で使用される色材は、顔料自身が親水基を有し、かつ自力で水に分散するものである。この親水基としては、水酸基、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基及びそれぞれの塩から選ばれる少なくとも１種以上を挙げることができる。特に、カルボン酸基、スルホン酸基及びそれぞれの塩から選ばれる少なくとも１種以上を含んでいると良い。又、インクジェット記録の信頼性等を考えると、親水基はカルボン酸基やスルホン酸基が有機アミン塩やアンモニア塩の形態で顔料に保持されているものであることが好ましい。なかでも、取り扱い性や製造方法などを考慮した場合は、アニオン性の親水性基を有する自己分散型の顔料が好ましい。
【００１８】
顔料に親水基をもたせる方法としては、特開昭４６-５２９５０号公報に記載の方法がある。例えば、次亜ハロゲン酸塩(例えば次亜塩素酸ソーダ、次亜臭素酸ソーダ)の酸化剤を用いて、顔料(例えば、市販の酸化カーボンブラックなど)を１００℃前後までの温度で、６〜２４時間ぐらいの時間で、顔料の有効ハロゲン濃度が１０〜３０質量％ぐらいで反応をおこす。その後、遠心分離や有機溶剤での洗浄等の方法で不純物を除去し、親水基を有する顔料を得ることが出来る。別の方法としては、米国特許第５２００１６４号明細書及び米国特許第５５５４７３９号明細書に開示された方法を利用することができる。なお、本発明中に用いられる親水基を有した顔料の製造方法は、これらの方法には限らず、顔料自体が保持する親水基によって水性媒体に分散するものであればよい。また、顔料としては有機顔料、無機顔料は問わない。
【００１９】
顔料の大きさとしては、平均粒径１５０ｎｍ以下がインクの安定性の面から好ましい。特にインクジェット記録を考えると、平均粒径１００ｎｍ以下が信頼性の面から好ましい。この平均粒子径は、無限希釈で粒子の光散乱により求められた値であり、例えば大塚電子社製のレーザー光拡散方式粒度分布測定機により求めることができる。
【００２０】
インクへの自己分散型顔料の配合量は、当該インクに担持させるべき着色力に応じて適宜選択されるが、例えばインク中に０．０５質量％〜３０質量％、好ましくは０．１質量％〜２０質量％の範囲とすることができる。
【００２１】
インクには色材として自己分散型顔料の他に必要に応じて各種染料を併用することもできる。
【００２２】
インクに含有させる一般式（Ｉ）の化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
(化合物１)
【００２３】
【化１】
2005187784.tif 000002
【００２４】
(化合物２)
【００２５】
【化２】
2005187784.tif 000003
【００２６】
(化合物３)
【００２７】
【化３】
2005187784.tif 000004
【００２８】
(化合物４)
【００２９】
【化４】
2005187784.tif 000005
【００３０】
(化合物５)
【００３１】
【化５】
2005187784.tif 000006
【００３２】
(化合物６)
【００３３】
【化６】
2005187784.tif 000007
【００３４】
（化合物７）      Ｃ15Ｈ31（ＮＨＣ2Ｈ4）2ＮＨＣＨ2ＣＯＯＮａ
（化合物８）      Ｃ15Ｈ31ＮＨＣ2Ｈ4ＣＯＯＬｉ
（化合物９）      Ｃ3Ｈ7（ＮＨＣ2Ｈ4）2ＮＨＣＨ2ＣＯＯＮａ
（化合物１０）    Ｃ12Ｈ25ＮＨＣ2Ｈ4ＣＯＯＮａ
（化合物１１）    Ｃ12Ｈ25（ＮＨＣ2Ｈ4）ＮＨＣＨ2ＣＯＯＬｉ
（化合物１２）    Ｃ12Ｈ25ＮＨＣ2Ｈ4ＳＯ3Ｌｉ
（化合物１３）    Ｃ15Ｈ31（ＮＨＣ2Ｈ4）ＮＨＣＨ2ＳＯ3Ｎａ
（化合物１４）    Ｃ20Ｈ41（ＮＨＣ2Ｈ4）ＮＨＣＨ2ＳＯ3ＮＨ4
（化合物１５）    Ｃ15Ｈ31（ＮＨＣ2Ｈ4）2ＮＨＣ2Ｈ4ＣＯＯＮＨ4
（化合物１６）    Ｃ25Ｈ51（ＮＨＣ2Ｈ4）3ＮＨＣＨ2ＳＯ3Ｌｉ
（化合物１７）    Ｃ15Ｈ31（ＮＨＣ2Ｈ4）ＮＨＣＨ2ＳＯ3Ｈ・Ｎ（ＣＨ2ＣＨ3）3
（化合物１８）    Ｃ10Ｈ21（ＮＨＣ2Ｈ4）3ＮＨＣＨ2Ｈ4ＣＯＯＨ・ＮＨ（ＣＨ2ＣＨ3）2
（化合物１９）    Ｃ12Ｈ25（ＮＨＣ2Ｈ4）2ＮＨＣＨ2ＣＯＯＮＨ4
（化合物２０）    Ｃ5Ｈ11（ＮＨＣ2Ｈ4）2ＮＨＣＨ2ＣＯＯＮａ
（化合物２１）    Ｃ7Ｈ15（ＮＨＣ2Ｈ4）2Ｃ2Ｈ4ＳＯ3Ｎａ
（化合物２２）    Ｃ12Ｈ25（ＮＨＣ2Ｈ4）4ＮＨＣＨ2ＣＯＯＮａ
（化合物２３）
【００３５】
【化７】
2005187784.tif 000008
【００３６】
(化合物24)
【００３７】
【化８】
2005187784.tif 000009
【００３８】
（化合物２５）    Ｃ12Ｈ25ＮＨＣ3Ｈ6ＮＨＣＨ2ＣＯＯＮＨ4
（化合物２６）    Ｃ12Ｈ25ＮＨＣ3Ｈ6ＮＨＣ2Ｈ4ＣＯＯＮａ
（化合物２７）    Ｃ8Ｈ17Ｎ（ＣＨ3）Ｃ2Ｈ4Ｎ（ＣＨ3）Ｃ2Ｈ4ＮＨＣ2Ｈ4ＣＯＯＮａ
（化合物２８）    Ｃ12Ｈ25ＮＨＣ3Ｈ6Ｎ（ＣＨ3）Ｃ2Ｈ4ＣＯＯＬｉ
（化合物２９）
【００３９】
【化９】
2005187784.tif 000010
【００４０】
(化合物30)
【００４１】
【化１０】
2005187784.tif 000011
【００４２】
本発明で使用される水性媒体は、水、または水と水溶性有機溶剤との混合物であることが好ましい。水溶性有機溶剤の例としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン等のケトン類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類；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、ト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、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原子を含むアルキレングリコール類；エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類；Ｎ-メチル-２-ピロリドン、１,３-ジメチル-２-イミダゾリジノン、トリエタノールアミン、スルホラン、ジメチルサルフォオキサイド、２-ピロリドン、ε-カプロラクタム等の環状アミド化合物及びスクシンイミド等のイミド化合物等が挙げられ、これらの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４３】
インクへの水の配合量は、インク中に３０質量％〜９５質量％、好ましくは６０質量％〜９５質量％とすることができる。また、水溶性有機溶媒のインクへの配合量は、インク中に１質量％〜４０質量％、好ましくは３質量％〜３０質量％とすることができる。
【００４４】
インクには更に糖類の少なくとも１種を併用するのがよく、具体的にはグルコース、マンノース、フルクトース、ガラクトース、マルトース、スクロース、グリセリン、キシリトール、エリトリトール、グリシトールが挙げられる。
【００４５】
また、インクジェット記録での信頼性を考えると、少なくとも１種の糖アルコールを併用することが好ましく、例えば、常温で固体である糖アルコールを好適に利用できる。
【００４６】
インクを熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録ヘッドに用いた際に、インク中に含まれる成分、例えば無機イオンが原因となってヘッド内でインク熱が付与される部分において「コゲ」が発生する場合があり、このような場合には本発明のインクには、コゲ防止剤を含有するのが好ましい。但し、このコゲ防止剤の効果は記録ヘッド側の熱エネルギーを伝えるヒーターの表面状態等との相関があるため、場合によっては未添加でもよい。又、インク中の無機イオンが１ppｍ、好ましくは０.５ppｍ以下であれば添加しなくてもよい。それらのインク中への含有量はインク全重量に対して０.０１〜１０重量％、好ましくは０.０５〜５重量％、更に好ましくは０.１〜３重量％である。
【００４７】
本発明のインクは、インク中に尿素、チオ尿素及びそれらの誘導体の少なくとも１種を含有することが好ましい。これらの物質のインク中への含有量はインク全重量に対して０.１〜５０質量％、好ましくは１〜３０質量％、更に好ましくは２〜１０質量％である。
【００４８】
更に本発明のインクには、インクの定着剤として一価アルコールを添加してもよい。又、非イオン性界面活性剤も定着剤として機能する。これらは異なった色調を印字した場合、その境界で生じる混色滲みを防止するためには必要となる。又、これらは色材のインク中での溶解性を安定向上させるという意味でもインク中に含有している方が好ましい。その場合、インク中への添加量と効果を考えるならば非イオン性界面活性剤の方が好ましい。
【００４９】
定着剤として本発明のインクに添加し得る一価アルコールの具体例としてはエタノール、イソプロピルアルコール及びｎ−ブタノール等が挙げられる。又、同様に添加し得る非イオン性界面活性剤の具体例としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、アセチレングリコールポリエチレンオキサイド付加物等が挙げられるが、好ましくはノニルフェニルエーテルＥＯ付加体、エチレンオキサイド-プロピレンオキサイド共重合体(ＥＯ-ＰＯ共重合体)、アセチレングリコールポリオキシエチレンオキサイド付加物が好ましく、より好ましくは下記一般式(II)で表されるアセチレングリコールポリオキシエチレンオキサイド付加物(アセチレングリコールＥＯ付加物)である。
【００５０】
【化１１】
2005187784.tif 000012
【００５１】
上記一価アルコール及び非イオン界面活性剤は、適宜選択された少なくとも１種を用いることができ、その含有量は、インク全重量に対して０.１〜２０質量％、好ましくは０.５〜１０質量％とすることができる。
【００５２】
本発明のインクは、熱エネルギーによるインクの膜沸騰現象によりインクを吐出させるタイプのインクジェット記録方式に適用する場合に特に好適であり、吐出が極めて安定となり、サテライトドットの発生等が生じないという特徴がある。但しこの場合には、熱的な物性値(例えば、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等)を調整する場合もある。
【００５３】
更に、本発明のインクは普通紙等に記録した場合の印字記録物のインクの耐水性の問題を解決すると同時に、インクジェット用ヘッドに対するマッチングを良好にする面から、インク自体の物性として２５℃における表面張力が２０〜５５ｍＮ／ｍ、粘度が１５cＰ以下、好ましくは１０cＰ以下、より好ましくは５cＰ以下に調整されることが望ましい。
【００５４】
本発明のインクは、好ましい条件として、分散タイプの化合物を併用させているため、インクのｐＨは８以上が好ましい。しかしながら、インクジェット記録方法に用いた場合、吐出性等の信頼性等を考えるとｐＨは８．５以上、更に好ましくは９．０以上である。又、本発明のインクは、含窒素化合物や２価の金属でｐＨを調整してもよい。
【００５５】
尚、本発明のインクには、上記成分の他に必要に応じて水溶性有機溶剤、界面活性剤、防錆剤、防カビ剤、酸化防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、水溶性ポリマー等の種々の添加剤を添加してもよい。
【００５６】
本発明のインクは、熱エネルギーの作用により液滴を吐出させて記録を行なうインクジェット記録方法にとりわけ好適に用いられるが、一般の筆記具用としても使用できる。
【００５７】
本発明のインクを用いて記録を行うのに好適な方法及び装置としては、記録ヘッドの室内のインクに記録信号に対応した熱エネルギーを与え、該熱エネルギーにより液滴を発生させる方法及び装置が挙げられる。
【００５８】
その装置の主要部であるヘッド構成例を図１、図２及び図３に示す。ヘッド１３はインクを通す溝１４を有するガラス、セラミックス又はプラスチック板等からなる部材と、発熱部を設けた基板１５とを接合して得られる。基板１５は酸化シリコン等で形成される保護膜１６、アルミニウム電極１７-１及び１７-２、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層１８、蓄熱層１９、アルミナ等の放熱性の良い基体２０を有している。インク２１は吐出口（オリフィス）２２まで来ており、大気と接触する液面であるメニスカス２３を形成している。アルミニウム電極１７-１及び１７-２に電気信号が加わると、基板１５のｎで示される領域が急激に発熱し、ここに接しているインク２１に膜沸騰が発生し、その圧力でメニスカス２３が突出し、インク２１が吐出し、オリフィス２２より小滴２４となり、記録媒体２５に付与される。
【００５９】
図３には図１に示すヘッドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。該マルチヘッドはマルチ溝２６を有するガラス板２７と、図１に説明したものと同様な基板２８を接合して製作されている。尚、図１は、インク流路に沿ったヘッド１３の断面図であり、図２は図１のＡ-Ｂ線での切断面である。図４に、かかるヘッドを組み込んだインクジェット記録装置の１例を示す。図４において、６１はワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブレード保持部材によって保持されて固定端となり、カンチレバーの形態をなす。ブレード６１は記録ヘッド６５による記録領域に隣接した位置に配設され、又、本例の場合、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。６２はキャップであり、ブレード６１に隣接するホームポジションに配設され、記録ヘッドの移動方向と垂直な方向に移動して、インク吐出口面と当接し、キャッピングを行う構成を備える。更に６３はブレード６１に隣接して設けられるインク吸収体であり、ブレード６１と同様、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。上記ブレード６１、キャップ６２及びインク吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、ブレード６１及びインク吸収体６３によってインク吐出口面の水分、塵埃等の除去が行われる。
【００６０】
６５は吐出エネルギー発生手段を有し、吐出口を配した吐出口面に対向する記録媒体にインクを吐出して記録を行う記録ヘッドであり、６６は記録ヘッド６５を搭載して記録ヘッド６５の移動を行うためのキャリッジである。キャリッジ６６はガイド軸６７と摺動可能に係合し、キャリッジ６６の一部はモーター６８によって駆動されるベルト６９と接続(不図示)している。これによりキャリッジ６６はガイド軸６７に沿った移動が可能となり、記録ヘッド６５による記録領域及びその隣接した領域の移動が可能となる。
【００６１】
５１は記録媒体を挿入するための給紙部、５２は不図示のモーターにより駆動される紙送りローラーである。これらの構成によって記録ヘッド６５の吐出口面と対向する位置へ記録媒体が給紙され、記録が進行するにつれて排紙ローラー５３を配した排紙部へ排紙される。
【００６２】
上記構成において記録ヘッド６５が記録終了等でホームポジションに戻る際、吐出回復部６４のキャップ６２は記録ヘッド６５の移動経路から退避しているが、ブレード６１は移動経路中に突出している。この結果、記録ヘッド６５の吐出口面がワイピングされる。尚、キャップ６２が記録ヘッド６５の吐出面に当接してキャッピングを行う場合、キャップ６２は記録ヘッドの移動経路中に突出するように移動する。
【００６３】
記録ヘッド６５がホームポジションから記録開始位置へ移動する場合、キャップ６２及びブレード６１は上述したワイピング時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動においても記録ヘッド６５の吐出口面はワイピングされる。
【００６４】
上述の記録ヘッドのホームポジションへの移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘッドが記録のために記録領域を移動する間に所定の間隔で記録領域に隣接したホームポジションへ移動し、この移動に伴って上記ワイピングが行われる。
【００６５】
図５は、ヘッドにインク供給部材、例えば、チューブを介して供給されるインクを収容したインクカートリッジ４５の一例を示す図である。ここで４０は供給用インクを収容したインク収容部、例えば、インク袋であり、その先端にはゴム製の栓４２が設けられている。この栓４２に針(不図示)を挿入することにより、インク袋４０中のインクをヘッドに供給可能ならしめる。４４は廃インクを受容するインク吸収体である。インク収容部としては、インクとの接液面がポリオレフィン、特にポリエチレンで形成されているものが本発明にとって好ましい。本発明で使用されるインクジェット記録装置としては、上記の如きヘッドとインクカートリッジとが別体となったものに限らず、図６に示す如きそれらが一体になったものにも好適に用いられる。
【００６６】
図６において、７０は記録ユニットであって、この中にはインクを収容したインク収容部、例えば、インク吸収体が収納されており、かかるインク吸収体中のインクが複数のオリフィスを有するヘッド部７１からインク滴として吐出される構成になっている。インク吸収体の材料としては、ポリウレタン、セルロース又はポリビニルアセタールを用いることが本発明にとって好ましい。７２は記録ユニット内部を大気に連通させるための大気連通口である。この記録ユニット７０は、図４で示す記録ヘッドに代えて用いられるものであって、キャリッジ６６に対し着脱自在になっている。
【００６７】
なお、本発明のインクは、インクタンクとヘッドが一体型となっている記録ユニット、インクタンクとヘッドが着脱自在に構成されている記録ユニット、これらの記録ユニットを着脱自在に装着して記録を行う記録装置、インクタンクとヘッドとが別途設けれていてこれらがインク供給系で接続されている記録装置にも好適に利用可能である。
【実施例】
【００６８】
次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。尚、文中「部」及び「％」と表示のあるものは、特に断りのない限り質量基準である。
【００６９】
＜インクの作製＞
下記に示す各成分を混合し、十分攪拌して溶解後、ポアサイズが０.４μｍのフロロポアフィルター(商品名:住友電工(株)製)にて加圧濾過し、本発明及び比較例のインクを夫々調製した。
【００７０】
[実施例１]
親水基を有する顔料として市販のＣＡＢＯＪＥＴ２００(商品名:キャボット社製)を４％、グリセリン１０％、エチレングリコール１０％、２ピロリドン５％、化合物１０を０.５％及び純水７０.５％を混合した。
【００７１】
[実施例２]
親水基を有する顔料として市販のＣＡＢＯＪＥＴ３００(商品名:キャボット社製)を５％、グリセリン１０％、エチレングリコール１０％、ジエチレングリコール１０％、化合物１０を０.３％及び純水６４.７％を混合した。
【００７２】
[実施例３]
親水基を有する顔料として市販のＣＡＢＯＪＥＴ３００(商品名:キャボット社製)を遠心分離により平均粒径８０nｍのものを分離したものを５％、グリセリン１０％、キシリトール５％、尿素５％、トリエチレングリコール５％、化合物１２を０.５％、及び純水６９.５％を混合した。
【００７３】
[実施例４]
実施例３のインクの組成に色材としてＣ.I.ダイレクトブラック１９５を１％加え、純水を６８.５％としたインクを作製した。
【００７４】
[実施例５]
実施例３の平均粒径８０nｍの顔料をイオン交換樹脂を用いてトリエタノールアミン塩とし、実施例３と同じ組成のインクを作製した。
【００７５】
[実施例６]
実施例５のトリエタノールアミン塩の顔料のかわりに同様の方法でアンモニウム塩とし、実施例５と同じ組成のインクを作製した。
【００７６】
[実施例７]
市販のカーボンブラックＳ−１７０（商品名：デグサ社製）３００ｇに対し、純水１０００ｍｌを加え、よく混合した後、次亜塩素酸ソーダ４５０ｇを滴下した後、１００〜１０５℃で１０〜１５時間攪拌した。その後、次亜塩素酸ソーダを１００ｇ加え、ジルコニアビーズを用いて横型分散機を用いて５時間分散した。得られた分散体を純水で２０倍に希釈した後、逆浸透膜を用いて精製を行い、Ｎａイオン塩の親水基をもつ顔料を得た。これを蒸発させ粉体を得た。
【００７７】
[実施例８]
実施例７で得られた顔料を３％、グリセリン１０％、エリトリトール５％、トリエチレングリコール１０％、トリエタノールアミン０.５％、化合物１２を０.５％及び純水７１％を混合した。
【００７８】
[比較例１]
実施例１の組成から化合物１０を除き、かわりに純水を加えてインクを調製した。
【００７９】
[比較例２]
実施例３の組成からキシリトールを除き、かわりに純水を加えてインクを調製した。
【００８０】
[比較例３]
実施例７で得られた顔料をイオン交換樹脂を用いてアンモニウム塩にした顔料３％、グリセリン１０％、エリトリトール５％、トリエチレングリコール１０％、トリエタノールアミン０.５％及び純水７１.５％を混合した。
【００８１】
[比較例４]
実施例１の組成の化合物１０のかわりに一般式(II)の化合物であるサーフィノール４６５(商品名:エアープロダクト社製)を加えた。
【００８２】
(耐水性の評価)
実施例及び比較例で得られたインクを市販のインクジェットプリンターＢＪＣ-４３０Ｊ(商品名:キヤノン(株)製)を用いて英数文字を印字し、印字５分後に印字面に水をかけ、目視で下記基準で評価した。
【００８３】
○:印字の汚れがない。
【００８４】
△:印字からわずかに汚れが出るが、英数文字はちゃんと読める。
【００８５】
×:印字の汚れがひどく、ほとんど水で流れてしまった。
【００８６】
(信頼性の評価１)
実施例及び比較例で得られたインクを市販のインクジェットプリンターＢＪＣ-４３０Ｊ(商品名:キヤノン(株)製)を用いて、５０％Dutyのベタパターンを各ノズルが１０8個のインク滴を吐出、印字した後、ヘッドのヒーター面及び印字物を目視で下記基準で評価した。
【００８７】
○:ヒーター面に色材等のコゲの堆積物はみられなかった。
【００８８】
△:ヒーター面に堆積物は見られたが、印字はきれいであった。
【００８９】
×:ヒーター面上に堆積物がみられ、かつ印字物はドットのよれによる「白すじ」または「ヌケ」が多くみられた。
【００９０】
(信頼性の評価２)
実施例及び比較例のインクを市販のインクジェットプリンターＢＪＣ-４３０Ｊ(商品名:キヤノン(株)製)を用いて、１５℃/１０％ＲＨの環境下に１週間放置後、英数文字を印字し、印字の品位を目視、下記基準で行った。
【００９１】
〇:印字にみだれ及びドットヌケがなく、きれいに印字されていた。
【００９２】
△:印字にみだれ又はドットヌケがみられたが、英数文字を読みとることは出来た。
【００９３】
×:印字にみだれ又はドットヌケが多発し、英数文字が読みとれにくかった。
【００９４】
(色の段階性の評価)
実施例及び比較例で得られたインクを市販のインクジェットプリンターＢＪＣ-６１０(商品名:キヤノン(株)製)を用いて、コート紙ＨＲ-１０１(商品名:キヤノン(株)製)に２５％、５０％、７５％、１００％のDutyの５cｍ角の正方形を印字し、その濃度をマクベスＲＤ-９１５(商品名:マクベス社製)を用いて測定し、その結果を下記基準で評価した。
【００９５】
〇:Dutyと濃度が図７に示すグラフ１の様な比例的関係にある。
【００９６】
×:Dutyと濃度が図７に示すグラフ２の様な関係であり、Dutyが高くなると濃度が下がる。
【００９７】
(保存性の評価)
実施例及び比較例で得られたインク１００gをガラス製の密閉容器に入れ、６０℃、１ヶ月間静止放置した後、沈殿物を目視で、下記基準で評価した。
【００９８】
◎:沈殿物は見られなかった。
【００９９】
〇:沈殿物は見られないが、インクをフィルターでこすと、わずかに析出物が見られた。
【０１００】
△:沈殿物は見られないが、インクをフィルターでこすと、析出物が多く見られた。
【０１０１】
×:沈殿物が容器の底に堆積していた。
【０１０２】
(周波数応答性の評価)
実施例及び比較例で得られたインクを、常温常湿環境下で市販のインクジェットプリンターＢＪＣ-４３０Ｊ(商品名:キヤノン(株)製)を用いて、約６kＨzの印字スピードで英数文字を連続で印字し、得られた印字物を目視で下記基準で評価した。
【０１０３】
◎:印字物の英数文字にみだれ、ドットヌケは見られなかった。又、サテライト、スプラッシュ等のインク滴のみだれによる汚れもない。
【０１０４】
〇:印字物の英数文字にみだれ、ドットヌケは見られないが、わずかにサテライト、スプラッシュ等のインク滴による汚れが見られた。
【０１０５】
△:印字物の英数文字のドットヌケが見られたが、３０cｍ離れた距離からは問題なく読みとれた。
【０１０６】
×:印字物の英数文字にみだれ、ドットヌケが多発し、又、３０cｍ離れた距離からも読みとりにくかった。
【０１０７】
(評価結果)
以下表１に評価結果を示す。
【０１０８】
【表１】
2005187784.tif 000013
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】インクジェット記録装置のヘッド部の縦断面図である。
【図２】インクジェット記録装置のヘッド部の横断面図である。
【図３】図１に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外観斜視図である。
【図４】インクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。
【図５】インクカートリッジの縦断面図である。
【図６】記録ユニットの斜視図である。
【図７】Dutyと濃度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１０】
１３:ヘッド
１４:溝
１５:発熱ヘッド
１６:保護膜
１７-１:アルミニウム電極
１７-２:アルミニウム電極
１８:発熱抵抗体層
１９:蓄熱層
２０:基板
２１:インク
２２:吐出オリフィス
２３:メニスカス
２４:インク小滴
２５:記録媒体
２６:マルチ溝
２７:ガラス板
２８:発熱ヘッド
４０:インク収容部(インク袋)
４２:栓
４４:インク吸収体
４５:インクカートリッジ
５１:給紙部
５２:紙送りローラー
５３:排紙ローラー
６１:ブレード(ワイピング部材)
６２:キャップ
６３:インク吸収体
６４:吐出回復部
６５:記録ヘッド
６６:キャリッジ
６７:ガイド軸
６８:モーター
６９:ベルト
７０:記録ユニット
７１:ヘッド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005187784.tif 000018
【図６】
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【図７】
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