(57)【要約】【課題】  長期保存性に加えて、熱エネルギーによりインクを吐出する記録ヘッドに用いるのに好適であり、耐光性においても良好な顔料を色材として含有する水系インクを提供することにある。【解決手段】  親水性基を有する自己分散型の顔料を用いる水系インクに一般式（Ｉ）：Ｂ−Ｘ−Ａ      （Ｉ）（上記一般式（Ｉ）において、Ａはスルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基及びこれらの塩からなる群から選択された１つの基であり、Ｂはアミド基を表し、Ｘはアルキレン基または環状化合物基を表す。）で表わされる化合物を含有させる。【選択図】    図１
2005187783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクに熱エネルギーを付与する電気熱交換部の金属を含む表面層に接液するインクであって、
色材として親水基を有することにより水に対して自己分散性を有する顔料と、
該顔料の分散用の液媒体と、
一般式（Ｉ）：
Ｂ−Ｘ−Ａ      （Ｉ）
（上記一般式（Ｉ）において、Ａはスルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基及びこれらの塩からなる群から選択された１つの基であり、Ｂはアミノ基またはアミド基を表し、Ｘはアルキレン基または環状化合物基を表す。）
で表わされる化合物と、
を含むことを特徴とする水系のインク。
【請求項２】
前記アルキレン基がＣｎＨ２ｎ（ｎは１〜３の整数を表す）であり、前記環状化合物が、
【化１】
2005187783.tif 000010
である請求項１に記載の水系インク。
【請求項３】
前記顔料の有する親水性基が、アニオン性の基である請求項１に記載の水系インク。
【請求項４】
前記親水性基が、カルボン酸基、スルホン酸基及びこれらの塩からなる群から選ばれた少なくとも１種である請求項３に記載の水系インク。
【請求項５】
親水性基が、カルボン酸基の塩及び／またはスルホン酸基の塩である請求項４に記載の水系インク。
【請求項６】
顔料の平均粒径が２００ｎｍ以下である請求項１に記載の水系インク。
【請求項７】
顔料の平均粒径が１００ｎｍ以下である請求項６に記載の水系インク。
【請求項８】
前記顔料が無機化合物の誘導体である請求項１に記載の水系インク。
【請求項９】
前記無機化合物がカーボンブラックである請求項８に記載の水系インク。
【請求項１０】
前記液媒体が糖アルコールの少なくとも１種以上を含む請求項１に記載の水系インク。
【請求項１１】
糖アルコールが常温で固体のものである請求項１０に記載の水系インク。
【請求項１２】
インクを記録信号に応じて記録ヘッドの吐出口から吐出させて被記録材に記録を行うインクジェット記録方法において、請求項１〜１１のいずれかに記載の水系インクを、前記記録ヘッドに設けられたインクと接する表面層を有する金属電気熱変換部からの加熱によって前記吐出口から吐出することを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項１３】
インクを収容されたインク収容部、インクを吐出する記録ヘッドと、を備えた記録ユニットにおいて、前記インクが請求項１〜１１のいずれかに記載の水系インクであり、前記記録ヘッドが、インクに吐出口から吐出するための熱エネルギーを付与する電気熱変換部を有し、該電気熱変換部が金属を含み、インクと接する表面層を有することを特徴とする記録ユニット。
【請求項１４】
前記インク収容部が内部にインク保持体を有している請求項１３に記載の記録ユニット。
【請求項１５】
前記インク収容部が内部に疎密状態を有する請求項１４に記載の記録ユニット。
【請求項１６】
インクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジにおいて、前記インクイが請求項１〜１１のいずれかに記載の水系インクであるインクカートリッジ。
【請求項１７】
インク収容部が、ポリオレフィンで形成された接液面を有する請求項１６に記載のインクカートリッジ。
【請求項１８】
記録ユニットを備えたインクジェット記録装置において、該記録ユニットが、請求項１３〜１５のいずれかに記載の記録ユニットであることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１９】
インクを吐出させるための記録ヘッド、インクを収容したインク収容部を有するインクカートリッジおよび該インクカートリッジから記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給部を備えたインクジェット記録装置において、
前記インクカートリッジが請求項１６または１７に記載のインクカートリッジであり、前記記録ヘッドが、前記記録ヘッドが、インクに吐出口から吐出するための熱エネルギーを付与する電気熱変換部を有し、該電気熱変換部が金属を含み、インクと接する表面層を有することを特徴とす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用水系インク及びそれを用いたインクジェット記録方法、並びにインクジェット記録用の各種機器及び装置に関するものであり、インク吐出ために電気熱交換部を有する記録ヘッドに好適に用いられ、保存安定性及び信頼性に優れた水系インク及びそれを用いたインクジェット記録方法、並びにインクジェット記録用の各種機器及び装置に関する。
【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）用インク、およ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、インクの堅牢性については、市場からの強い要望に答えるべく顔料インクについて多様な面から詳細な研究開発が行われている。特に、状来の樹脂の添加による分散、界面活性剤の添加による分散等の顔料分散方法とは異なり、親水基を導入することにより顔料自身に分散力を持たせる方法は、従来の顔料分散型のインクの問題点であった保存安定性、耐固着性等の信頼性を向上させるものとして大いに注目を集めている。
【０００３】
更に、自己分散型の顔料を用いたインクについては、特開平８−３４９８号公報では、表面活性水素量をある量以上にすることにより保存性を向上させ、また、米国特許第５５７１３１１号明細書にはジアゾ化反応により顔料に親水基を与え、また、特開平８−２８６９３８号公報には親水基の対イオンを選択することが記載されている。
【特許文献１】特開平８−３４９８号公報
【特許文献２】米国特許第５５７１３１１号明細書
【特許文献３】特開平８−２８６９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の自己分散型の顔料を含むインクでは、多様な環境変化に対して、また長期的な保存面においてまだ不十分な場合がある。本発明者らは、更に検討を重ねた結果、採用する顔料および水系組成の改善により、長期保存性、インクジェット記録時における周波数応答性、および記録ヘッドの汚染防止等において、改善効果が認められることを見出した。
【０００５】
本発明の目的は、長期保存性に加えて、熱エネルギーによりインクを吐出する記録ヘッドに用いるのに好適であり、耐光性においても良好な顔料を色材として含有する水系インクを提供することにある。本発明の他の目的は、このような水系インクを用いたインクジェット記録方法を提供することにある。本発明の他の目的は、このような水系インクを用いた記録ユニット、インクカートリッジ及び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】
【０００６】
本発明には以下の各態様が含まれる。
（１）インクに熱エネルギーを付与する電気熱交換部の金属を含む表面層に接液するインクであって、
色材として親水基を有することにより水に対して自己分散性を有する顔料と、
該顔料の分散用の液媒体と、
一般式（Ｉ）：
Ｂ−Ｘ−Ａ      （Ｉ）
（上記一般式（Ｉ）において、Ａはスルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基及びこれらの塩からなる群から選択された１つの基であり、Ｂはアミノ基またはアミド基を表し、Ｘはアルキレン基または環状化合物基を表す。）
で表わされる化合物と、
を含むことを特徴とする水系のインク。
（２）インクを記録信号に応じて記録ヘッドの吐出口から吐出させて被記録材に記録を行うインクジェット記録方法において、上記の水系のインクを、前記記録ヘッドに設けられたインクと接する表面層を有する金属電気熱変換部からの加熱によって前記吐出口から吐出することを特徴とするインクジェット記録方法。
（３）インクを収容されたインク収容部、インクを吐出する記録ヘッドと、を備えた記録ユニットにおいて、前記インクが上記の水系インクであり、前記記録ヘッドが、インクに吐出口から吐出するための熱エネルギーを付与する電気熱変換部を有し、該電気熱変換部が金属を含み、インクと接する表面層を有することを特徴とする記録ユニット。
（４）インクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジにおいて、前記インクが上記の水系インクであるインクカートリッジ。
（５）記録ユニットを備えたインクジェット記録装置において、該記録ユニットが上記構成の記録ユニットであるインクジェット記録装置。
（６）インクを吐出させるための記録ヘッド、インクを収容したインク収容部を有するインクカートリッジおよび該インクカートリッジから記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給部を備えたインクジェット記録装置において、
前記インクカートリッジが上記構成のインクカートリッジであり、前記記録ヘッドが、前記記録ヘッドが、インクに吐出口から吐出するための熱エネルギーを付与する電気熱変換部を有し、該電気熱変換部が金属を含み、インクと接する表面層を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の効果】
【０００７】
長期保存性に加えて、熱エネルギーによりインクを吐出する記録ヘッドに用いるのに好適であり、耐光性においても良好な水系インク、この水系インクを用いたインクジェット記録方法、並びに各種機器及び装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を挙げて本発明を詳細に説明する。本発明の水系インクは、色材として親水性基を有し、かつ水に対し自身の分散力で分散し得る顔料と、これを分散する液媒体と、前記一般式（Ｉ）で表わされる化合物とを、少なくとも含有する。この水系インクの構成による効果について以下にその推論を示す。前記一般式（Ｉ）のアルキレン基がＣｎＨ２ｎ（ｎは１〜３の整数を表す）であり、前記環状化合物が、
【０００９】
【化１】
2005187783.tif 000003
【００１０】
である水系インクが好ましい。
【００１１】
本発明の水系インクに特に採用される親水性基を有する顔料は、染料と同様に親水性基力により自身で水に分散することができる。しかしながら、顔料粒子は、染料とは異なり、大きさにバラツキがあり、顔料同士の付力、引力が不均一となり、結果として凝集しやすい傾向にある。本発明の水系インクにおいては、顔料の親水性基に一般式（Ｉ）で示される化合物の塩を更に形成することにより、例えば樹脂の分散性の向上等の場合と同様に、顔料同士が近すぎない様な立体障害をつくることができる。言換すれば、親水性基の先端に親水性基の立体障害膜様のものをつくることにより、凝集を防止していると予測するものである。
【００１２】
一般式（Ｉ）で示される化合物としては、顔料粒子の親水性基がアニオン性でもカチオン性でもあっても差し支えない。アニオン性の場合は一般式（Ｉ）の化合物のカチオン性基の部分と塩をつくることにより、立体障害膜様のものの外がアニオン性になり、顔料粒子を親水性基がカチオン性の場合は一般式（Ｉ）の化合物のアニオン性の部分と塩をつくり立体障害膜様のものの外がカチオン性になることから、顔料粒子の親水性基の極性を変化させることがない。
【００１３】
上記のように、顔料の親水性基と一般式（Ｉ）の化合物が塩をつくりやすくするためには、インクのｐＨは４〜１０の範囲であることが好ましい。しかしながら、顔料の親水性基の種類によってｐＨを調整してもよい。
【００１４】
本発明の水系インクに用いる色材としての自己分散型の顔料とは、顔料が有する親水性基の親水性のみによって水に分散し得るタイプの顔料を意味するものである。このような親水性基としては、スルホン酸基、カルボン酸基、リン酸基およびこれらの塩、アミノ基などのカチオン性の基からなる群から選ばれた少なくとも１種を用いることができる。中でも、インクの信頼性を考慮すると、スルホン酸基、カルボン酸基及びそれらの塩、ならびにアミノ基から選択された基を用いることが好ましい。これらの中で、安全性等の点では、スルホン酸基、カルボン酸基及びこれらの塩から選択された少なくとも１種であることが好ましい。
【００１５】
上記親水性基における塩としては、カリウムイオン、ナトリウムイオン、リチウムイオン等の金属イオンや、アンモニアおよびアミンなどによる塩を挙げることができる。これらの中で、アンモニアやアミンを少なくとも塩の形態の一種として有する場合は信頼性の面で特に好ましい。
【００１６】
顔料を親水化して水に対する分散性を付与する方法としては、例えば、特開昭４６−５２９５０号公報に開示のような、次亜ハロゲン酸塩、例えば次亜塩素酸ソーダ、次亜臭素酸ソーダ等の酸化剤を用いて１００℃前後までの温度で、６〜２４時間程度の時間、顔料の質量に対し有効ハロゲン濃度を１０〜３０質量％となる様に量的範囲で反応させることが好ましい。この反応による生成物を沈降法、遠心分離法、フィルタープレス等の方法によりケーキ等の形態にした後、有機溶剤で洗浄し、不純物を除去する方法、米国特許５２００１６４号明細書及び米国特許第５５５４７３９号明細書に開示された様に、ジアゾ化反応による方法などを用いることができるが、本発明に用いられる顔料の製造方法はこれらの方法に限定されない。
【００１７】
本発明において採用される顔料としては、有機または無機であることを問わないが、平均粒子径が２００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることが分散安定性の面でより好ましい。また、被記録材上での記録物の濃度を考慮すると、平均粒子径は、３０nm以上、特には５０nm以上であることが好ましい。この場合の平均粒子径とは、無限希釈状態で粒子の状態を光散乱法により求めた値である。具体的にはレーザー光拡散方式粒度分布測定機の際採用が挙げられる。
【００１８】
本発明に用いる一般式（Ｉ）で表わされる化合物は、顔料やこれを分散する液媒体で併用されているが、水系インク中では、顔料と塩の様な状態で存在すると予測されるため、顔料と一般式（Ｉ）の化合物とが共存した粉体を色材とし、これを分散する液媒体に分散させても良い。しかしながら、顔料は集合体であり、親水性基量も顔料粒子ごとに異なるため、共存させて水系インクを作製することが好ましい。
【００１９】
本発明で用いられる一般式（Ｉ）で表わされる化合物としては、具体的には、例えばタウリン、アラニン、グリシン等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、一般式（Ｉ）で表わされる化合物としては、塩の状態で存在していても良く、塩としてはＬｉイオン、Ｎａイオン等の金属イオン、アンモニア、有機アミン等が挙げられる。
【００２０】
また、顔料が有する親水性基が塩の状態であれば、一般式（Ｉ）で表わされる化合物を、酸の状態で用いても、一般式（Ｉ）で表わされる化合物のカチオン性基が顔料と塩をつくることにより放出されるイオンと更に塩をつくるので問題はなく、かつ一般式（Ｉ）で表わされる化合物が顔料と塩をつくっている様に、その一部塩になっていても問題はない。
【００２１】
一般式（Ｉ）の化合物としては、インクに保存安定性、周波数応答性、吐出性、耐こげ性等の所望の効果が得られるものであればよく、具体例としては以下の化合物を挙げることができる。
（化合物１）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＣＯＯＨ
（化合物２）Ｈ2Ｎ−ＣＨ2−ＣＯＯＨ
（化合物３）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＳＯ3Ｈ
（化合物４）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＳＯ3-ＮＨ4+
（化合物５）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＣＯＯ-Ｎ+（Ｃ2Ｈ4ＯＨ）3
（化合物６）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＣＯＯ-ＮＨ4+
（化合物７）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＣＯＯ-Ｎａ+
（化合物８）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＣＯＯ-Ｎ+Ｃ2Ｈ4ＯＣ2Ｈ4ＯＨ
（化合物９）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＳＯ3-Ｎ+（Ｃ2Ｈ4ＯＨ）3
（化合物１０）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＳＯ3-Ｌｉ+
（化合物１１）
【００２２】
【化２】
2005187783.tif 000004
【００２３】
（化合物１２）
【００２４】
【化３】
2005187783.tif 000005
【００２５】
（化合物１３）
【００２６】
【化４】
2005187783.tif 000006
【００２７】
（化合物１４）
【００２８】
【化５】
2005187783.tif 000007
【００２９】
（化合物１５）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＳＯ3-Ｎａ+
（化合物１６）Ｈ2Ｎ−Ｃ2Ｈ4−ＳＯ3-Ｎａ+（Ｃ2Ｈ4ＯＨ）3
本発明で使用される液媒体は、水と水溶性有機溶剤との混合物であることが好ましい。具体的な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；テトラヒロドフラン、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；グリセリン；エチレングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル、ジエチレングリコールモノメチル（またはエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（またはメチル）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、ジメチルスルホキサイド、２−ピロリドン、ε−カプロラクタム等の環状アミド化合物およびスクシンイミド等のイミド化合物等が挙げられる。これらはその１種を、あるいは必要に応じて２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中で、グリセリンをはじめとする糖アルコールを液媒体の１種として用いることが好ましい。糖アルコールを用いる場合は、本発明にかかる水系インクの分散安定性が特に良好になる傾向にある。
【００３０】
上記水溶性有機溶剤の含有量は、一般には水系インクの全重量に対して１〜４０質量％が好ましく、より好ましくは３〜３０質量％の範囲である。
【００３１】
水系インク中の水の含有量は、インクの全質量に対して３０〜９５質量％の範囲とした場合、色材の溶解性等の低下によるインクの粘度の上昇を抑えることができ、また十分な耐固着特性を満足することもできる。
【００３２】
本発明の水系インクに含有される一般式（Ｉ）の化合物は、インクジェット記録ヘッドの電気熱変換部からの熱がインクに伝達される部分の金属を含む表面層に付着して、インクに含まれる成分によるコゲの発生を防止する効果も有する。このコゲ発生防止効果によって記録ヘッドの吐出性安定性を向上させることができる。なお、本発明の水系インクには必要に応じて更にコゲ発生防止剤を含有させても良い。例えば、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、コゲ防止剤を添加しなくてもよい場合が多い。
【００３３】
コゲ防止剤としては、ジカルボン酸化合物、トリカルボン酸化合物から選ばれるのが好ましい。ＥＤＴＡ等のトリカルボン酸は、キレート性が強くなりすぎてヒーターへダメージをあたえやすくなってしまうので好ましくない。水系インクの全質量に対して０．０１〜１０質量％、このましくは０．０５〜５質量％、更に好ましくは０．１〜３質量％の範囲で用いることができる。
【００３４】
また、本発明の水系インクは、インク中に尿素、チオ尿素およびそれらの誘導体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、水系インクの全質量に対して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。
【００３５】
更に、本発明の水系インクには、インクの被記録材での定着剤として一価アルコールを添加してもよい。また、非イオン性界面活性剤も定着剤として機能するのでこれを添加することもできる。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、などを防止するために用いることが好ましい。その場合、インク中への添加量と効果との関係を考えるならば、非イオン性界面活性剤を使用するのが好ましい。
【００３６】
定着剤として本発明の水系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、ｎ−ブタノール等が挙げられる。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オキシエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。これらはその１種を、あるいは必要に応じて２種以上を組み合わせて用いることができる。更に、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（１７）で表わ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。
【００３７】
【化６】
2005187783.tif 000008
【００３８】
上記一価アルコールまたは非イオン性界面活性剤の水系インク中の含有量は、定着剤として効果や、印字品位のバランス、例えば画像濃度や定着性と、ヒゲ状の滲みであるフェザリングとのバランスを考慮して、インク全量に対して０．１〜２０質量％、特には０．５〜１０質量％とすることが好ましい。
【００３９】
本発明の水系インクは、熱エネルギーによるインクを吐出口から吐出させるタイプのインクジェット記録方法、特に、吐出のための熱をインクに与える電気熱変換部にインクとの接液表面層を有し、この表面層が金属を含むものである場合に極めて効果的であり、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。なお、本発明の水系インクの熱的な物性値（例えば、比熱、熱膨張係数、熱伝導率等）を適宜調整してもよい。この金属を含む表面層としては、例えばタンタルを含むＴａ系の材料など、インクの吐出に熱エネルギーを用いる記録ヘッドで利用されているものを挙げることができる。
【００４０】
更に、本発明の水系インクは、インクジェット記録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が、インクジェット記録ヘッドの性能に左右されるため、これらに限定されるものではない。
【００４１】
本発明の水系インクの水の水分量としては、５０質量％以上９８質量％以下、好ましくは６０質量％以上、９５質量％以下とすることが好適であり、これらの範囲として、各種の物性を調整することで普通紙への記録特性も良好なものとなる。
【００４２】
本発明の水系インクには、上記成分の他に必要に応じて、先に挙げたもの以外の水溶性有機溶剤、界面活性剤、あるいは、防腐剤、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。
【００４３】
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、記録ヘッドの液室内のインクに記録信号に対応した熱エネルギーを付与して吐出口（ノズル）から記録媒体に吐出して記録を行うインクジェット方式を用いた方法及び装置を挙げることができる。
【００４４】
図１、２及び３にそのような方法に適用できる装置の一例を示す。図において、インクを通す溝１４を有するガラス、セラミックまたはプラスチック板などの部材に、発熱部ｎを備えた基板１５が接合されて、ヘッド１３が構成されている。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、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よい基体２０を有する。インク２１は、吐出口（オリフィス）２２まできており、大気と接する面（メニスカス）を形成している。電極１７−１、１７−２に電気信号が加わると、基板１５のｎで示された領域が急激に発熱し、ここに接しているインク２１に膜沸騰が生じ、その圧力でメニスカス２３が突出し、インク２１が吐出口から吐出されて、インクの小滴２４となり、記録媒体２５に向かって吐出される。図３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。このマルチヘッドは、マルチ溝２６を有するガラス板２７と、発熱部が図１に示した構成を有する基板２８を接合して作製されている。なお、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線での切断図である。金属を含む表面層を有する電気熱変換部としては、図２中の保護層１６を示すことができる。この金属熱変換部としては、Ｔａ、ＳｉＮ、ＳｉＯ2等が好ましい。
【００４５】
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一例を示す。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いて、固定端となり、カンチレバーの形態をなす。ブレード６１はヘッドによる記録領域に隣接した位置に配設され、また、本例の場合、記録ヘッド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吐出口面と当接し、キャッピングを行う構成を備える。さらに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、ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持される。
【００４６】
上記ブレード６１、キャップ６２、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。
【００４７】
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と対向する被記録材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する領域の移動が可能となる。５１は被記録材を挿入するための給紙部、５２は不図示のモータにより駆動される紙送りローラである。これらの構成によって記録ヘッドの吐出口面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行するにつれて排紙ローラ５３を配した排紙部へ排紙される。
【００４８】
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、 ヘッド回復部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。なお、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。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、この移動において記録ヘッド６５の吐出口面はワイピングされる。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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に示す如く、それらが一体になったものも好適に用いられる。
【００５２】
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、例えば多孔質や繊維の集合体などからなるインク吸収体（インク保持体）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、ポリビニルアセタール、ポリエチレン及びポリプロピレンなどのポリオレフィンから選択された材料の１種以上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に対して着脱自在になっている。
また、上記記載のインク収容部が、内部にインク保持体を有している、内部が疎密状態を有しているものが好ましい。インク収容部内部が疎密向上であると、インク収容部内でのインク移動が良好になるからである。具体的には、例えば、特登録2998065号公報、特開2003-103799号公報、特開平11-342626号公報のようなものを提示することができる。
【００５３】
また、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】
【００５４】
次に、実施例および比較例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。なお、文中の「部」および「％」と表示にあるものは特に断りのない限り、質量基準である。
（１）水系インクの調製方法：
以下に示す実施例および比較例に示された各組成分を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズ０．４μｍのフロロポアフィルター（商品名：住友電工（株）製）にて加圧ろ過してそれぞれの水系インクを調製した。
実施例１
市販の親水性基を有する顔料としてＣＡＢＯｊｅｔ２００（商品名：キャボット社製）をイオン交換樹脂を用い、Ｈ型にした後、水分を蒸発させてＨ型のＣＡＢＯＪＥＴ２００を得た。
実施例２
インク組成：
実施例１で得られた顔料：５％
前記化合物７：１．０％
グリセリン：１０％
エチレングリコール：１０％
純水：７４％
実施例３
インク組成：
実施例１で得られた顔料：５％
前記化合物１５：０．５％
ポリグリセリン：７．５％
キシリトール：７．５％
エチレングリコール：７．５％
純水：７２％
実施例４
インク組成：
ＣＡＢＯｊｅｔ２００（商品名：キャボット社製）：５％
前記化合物３：０．２％
グリセリン：１０％
エチレングリコール：１０％
純水：７４．８％
実施例５
市販の親水性基を有する顔料としてのＣＡＢＯＪＥＴ３００（商品名：キャボット社製）を用い、遠心分離機を用いて平均粒径１００ｎｍ以下の粒径の顔料を取り出し、水分を蒸発させて顔料粉体を得た。
実施例６
インク組成：
ＣＡＢＯＪＥＴ３００（商品名：キャボット社製）：５％
前記化合物７：３％
グリセリン：１０％
キシリトール：１０％
純水：７２％
実施例７
インク組成：
実施例６の顔料：５％
前記化合物５：３％
グリセリン：１０％
エチレングリコール：１０％
純水：７２％
実施例８
実施例６の顔料を２０倍の純水に分散させた後、イオン交換樹脂を用いてＨ型にし、水分を蒸発させてＨ型のＣＡＢＯＪＥＴ３００を得た。
実施例９
インク組成：
実施例８で得られた顔料：３％
前記化合物７：０．５％
グリセリン：１０％
エチレングリコール：１０％
イソプロプピルアルコール：２％
純水：７４．５％
実施例１０
市販のカーボンブラックＦｗ２００（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、１００〜１０５℃で１０〜１５時間撹拌した。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横型分散機による５時間の分散工程を行った。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+イオンのカルボン酸基をもつ顔料を得た。そして、水分を蒸発させ顔料粉体を得た。
【００５５】
実施例１１
インク組成：
実施例１０で得られた顔料：５％
前記化合物８：５％
グリセリン：１０％
グリシトール：１０％
純水：７０％
実施例１２
実施例１０で得られた顔料を純水に分散させた後、イオン交換樹脂を用いてＨ型にし、水分を蒸発させ顔料粉体を得た。
【００５６】
実施例１３
インク組成：
実施例１２で得られた顔料：４％
前記化合物１６：４％
グリセリン：１０％
エチレングリコール：１０％
２−ピロリドン：５％
純水：６７％
比較例１
インク組成：
ＣＡＢＯｊｅｔ２００（商品名：キャボット社製）：５％
ジエチレングリコール：１０％
グリセリン：１０％
純水：７５％
比較例２
インク組成：
ＣＡＢＯｊｅｔ３００（商品名：キャボット社製）：５％
ジエチレングリコール：１０％
グリセリン：１０％
純水：７５％
比較例３
インク組成：
実施例１０で得られた顔料：５％
ジエチレングリコール：１０％
２−ピロリドン：２％
チオジグリコール：１０％
純水：７３％
（２）評価方法
保存性の評価１：
実施例および比較例で得られた水系インク１００ｇをポリプロピレン製の容器に入れ、常温環境に一ヶ月間静置後、容器壁のインクの濡れ具合を目視で観察し、下記基準で評価した。
○：容器を斜めにしたときに、インクがきれいに弾かれる。
△：容器を斜めにしたときに、インクがきれいに弾かれるが、時間を要する状態、またはインクが壁面に付着しているが、光にすかすと光が見え、時間がたつとほぼインクが壁面からとれる状態。
×：容器を斜めにしてもインクが付着しており、かつ時間がたってもインクが付着しており、光をすかしても光が見えない状態。
【００５７】
保存性の評価２：
実施例及び比較例で得られた水系インク１００ｇをガラス製の密閉容器に入れ、６０℃、一ヶ月間静置した後、沈殿物の発生とその状態を目視により観察し、以下の基準で評価した。
◎：沈殿物は見られなかった。
○：沈殿物は見られないが、インクをフィルターでろ過した場合、わずかに析出物が見られた。
△：沈殿物は見られないが、インクをフィルターでろ過した場合、析出物が多く見られた。
×：沈殿物が容器のそこに堆積していた。
【００５８】
周波数応答性の評価：
実施例および比較例で得られた水系インクを、常温常圧環境下でインクジェットプリンターＢＪＣ５５００（商品名：キヤノン（株）製）を用いて、約１０ｋＨｚの印字スピードで英数文字を連続して印字し、得られた印字物を目視で観察し、下記基準で評価した。
◎：印字物の英数文字にみだれ、ドットぬけは見られなかった。また、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。
○：印字物の英数文字にみだれ、ドットぬけは見られないが、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が見られた。
△：印字物の英数文字のドットぬけが見られたが、３０ｃｍ離れた距離からは問題なく読み取れた。
×：印字物の英数文字にみだれ、ドットぬけが多発し、また、３０ｃｍ離れた距離からも読み取りにくかった。
【００５９】
信頼性の評価１：
実施例および比較例で得られた水系インクをインクジェットプリンターＢＪＣ５５００（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し、印字した後、記録ヘッドのヒーター面および印字物を必要に応じて拡大して目視により観察し、以下の基準で評価した。
○：ヒーター面に色材等の焦げの堆積物は見られなかった。
△：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。
×：ヒーター面に堆積物が多く見られた。
【００６０】
信頼性の評価２
実施例および比較例で得られた水系インクをインクジェットプリンターＢＪＣ４３０Ｊ（商品名：キヤノン（株）製）を用いて、５０℃環境に一ヶ月間放置後、回復操作を１回した後、英数文字を印字し、目視で観察した下記基準で評価した。
○：印字に乱れはなかった。
△：印字にわずかな乱れ、ドットぬけが見られたが、英数文字は読み取れた。
×：印字に乱れ、ドットぬけ多発し、またはインク落ちが生じ、印字ができなかった。
（３）評価結果
表１に評価結果を示した。
【００６１】
【表１】
2005187783.tif 000009
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】インクジェット記録装置のインク流路に沿ったインクジェットヘッドの断面図である。
【図２】図１のA―B線での切断図である。
【図３】図１に示すインクジェットヘッドを多数並べたマルチヘッドの外観図である。
【図４】インクジェットヘッドを組み込んだインクジェット記録装置の一例を示す外観図である。
【図５】インクジェットヘッドに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の一例を示す断面図である。
【図６】インクジェットヘッドとインクカートリッジとが一体になったものの外観図である。
【符号の説明】
【００６３】
１３  ヘッド
１４  溝
１５  基板
１６  保護膜
１７−１、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  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  基板
４０  インク収容部
４２  栓
４４  吸収体
５１  給紙部
５２  紙送りローラ
５３  排紙ローラ
６１  ブレード
６２  キャップ
６３  インク吸収体
６４  吐出回復部
６５  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
７２  大気連通口
【図１】
2005187783.tif 000011
【図２】
2005187783.tif 000012
【図３】
2005187783.tif 000013
【図４】
2005187783.tif 000014
【図５】
2005187783.tif 000015
【図６】
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