(57)【要約】【課題】インクとの混和性に優れ、水分を分離析出しないインクジェットヘッド用充填液を提供する。【解決手段】沸点が１５０〜３５０℃であるアルコール系溶剤を含む非水溶剤からなるインクジェットヘッド用充填液であって、前記アルコール系溶剤は前記充填液全体の５〜６０重量％を占めることを特徴とするインクジェットヘッド用充填液。アルコール系溶剤は、炭素数６〜２０の群から選択される１価及び多価アルコールから選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。この充填液は酸化防止剤を含んでもよく、ピエゾ圧電方式、特に非絶縁型ピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドへの充填に好適に使用される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
沸点が１５０〜３５０℃であるアルコール系溶剤を含む非水溶剤からなるインクジェットヘッド用充填液であって、
前記アルコール系溶剤は前記充填液全体の５〜６０重量％を占めることを特徴とするインクジェットヘッド用充填液。
【請求項２】
前記アルコール系溶剤は、炭素数６〜２０の１価及び多価アルコールの群から選択される少なくとも１種である請求項１に記載のインクジェットヘッド用充填液。
【請求項３】
更に、酸化防止剤を含む請求項１又は２に記載のインクジェトヘッド用充填液。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド用充填液が充填されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
ピエゾ圧電方式である請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド用充填液をインクジェットヘッド内に充填することを特徴とするインクジェットヘッドの輸送・保管方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクとの混和性に優れ、環境が変化した場合でも水分を析出しないインクジェットヘッド用充填液、およびその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録は、流動性の高いインクジェットインクを微細なノズルからインク粒子として噴射し、上記ノズルに対向して置かれた被印刷体に画像を記録するものであり、低騒音で高速印刷が可能であることから、近年急速に普及している。このインクジェット記録方式は、オンデマンド（随意噴射）タイプとコンティニアス（連続噴射）タイプに分類され、前者のうち、ピエゾ圧電方式、サーマル方式、静電方式等が現在よく知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録に用いられるインクとしては、その組成の点から水系タイプと非水系タイプとに大別される。水系タイプのインクとしては、酸性染料、直接染料、塩基性染料等の水溶性染料をグリコール系溶剤と水とに溶解したものが多用されているが、得られる印刷物の耐水性が劣るという問題があった。これに対して、優れた耐水性を示す非水系タイプのインクは、揮発性溶剤を主体とする溶剤系インクと、不揮発性溶剤を主体とするオイル系インクに大別され、特にオイル系インクは、インクジェットヘッドノズルにおける目詰まりが生じにくく、印刷中のクリーニング回数が少なくてすむことから、高速インクジェットプリンター用インクとして適しており、多くの提案がなされている。
【０００４】
これらのインクは、いずれもインクジェットヘッド内に充填しておいた場合、ノズル先端にて長期間空気に晒されることがあるため、インクの酸化変質、蒸発や色材の凝集等が発生し、インクジェットヘッドノズルを閉塞させてインクが吐出不能となるといった問題を引き起こす可能性がある。特に、製造工場での出荷時からエンドユーザーの手元に届くまでには長時間を要することがあり、その間の輸送中に高温多湿環境から極低温環境までの著しい環境変化に晒される可能性があるため、インクジェットヘッドのノズルやインク流路においてインクが閉塞する危険性が非常に高い。そのため、従来より工場出荷時のインクジェットヘッドのノズル内やインク流路には、インクそのものを充填せず、色材を含まず不揮発性溶剤からなる充填液を満たした状態とすることにより、ヘッドノズルの閉塞を予防する措置が採られていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−３３１０号公報
【特許文献２】特開平８−１８７８７７号公報
【特許文献３】特開２００３−８０６８４号公報
【特許文献４】特開２００４−１７３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の充填液は、色材を含有するインクに比べて、インクジェットヘッドノズル閉塞のリスクは低いものの、該ヘッドが上記のような極端な低温環境の下におかれた場合や高温多湿環境から低温環境への環境変化に晒された場合等に充填液に含まれる水分が析出するという問題があった。即ち、インクジェットヘッドに充填されている充填液は、周囲の環境温度に応じて水分を吸収・放出してその水分量を変化させるが、輸送中高温多湿環境下で飽和水分量に達しても、環境温度が低下した場合には過飽和の状態となり、両者の飽和水分量の差に相当する水分が水滴となって析出する。また、常温環境下から−１０℃以下の低温環境に変化した場合にも、過飽和水分が氷となって析出し、再び常温下に戻された時に水滴を生じる。その結果、このような充填液中に水分が析出分離した状態で印刷を始めた場合、上記水分がピエゾ圧電素子（ＰＺＴ圧電素子）の回路を短絡させ、吐出不良の原因となったり、最悪の場合にはヘッドそのものの破損を引き起こすことがあった。
【０００７】
また、充填液とインクとに配合されている溶剤の組み合わせによっては、プリンターの使用開始に当たり、インクジェットヘッド内に充填されている充填液をインクで置換するのに長時間を要し、しばらくの間印刷濃度が低下したり、充填液とインクとの接触部において顔料が凝集しインクが変質する問題があった。
【０００８】
これらの問題は、充填液が十分な保水性を有しておらず、上記のような環境変化によって水分の析出を生じる点やインクとの混和性が悪い点が原因となっており、これまで充填液の保水性とインクとの混和性を両立させることは困難であった。
従って、本発明の目的は、環境が変化した場合でも水分を析出せず、インクとの混和性に優れたインクジェットヘッド用充填液を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記目的の下に鋭意検討を重ねた結果、非水溶剤からなる実質的に水分を含まない充填液において、上記非水溶剤に特定のアルコール系溶剤を所定量配合することにより、インクとの混和性に優れ、水分を析出しない充填液が得られるとの知見を得、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の一局面によれば、沸点が１５０〜３５０℃であるアルコール系溶剤を含む非水溶剤からなるインクジェットヘッド用充填液であって、前記アルコール系溶剤は前記充填液全体の５〜６０重量％を占めることを特徴とするインクジェットヘッド用充填液が提供される。
また、本発明の他の局面によれば、上記インクジェットヘッド用充填液が充填されていることを特徴とするインクジェットヘッドが提供される。
また、本発明の更に他の局面によれば、上記インクジェットヘッド用充填液をインクジェットヘッド内に充填することを特徴とするインクジェットヘッドの輸送・保管方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非水溶剤中に特定のアルコール系溶剤を所定の量だけ含有させたため、アルコール系溶剤が備える高い保水性が発揮され、充填液の飽和水分量を高く設定することができ、環境変化によっても当該水分を析出せず、またインクとの混和性に優れたインクジェットヘッド用充填液が得られる。従って、これをインクジェットヘッド内のインク流路やノズル内に充填することにより、上記インクジェットヘッドを用いて印刷を行う場合に、インクの吐出不良、印刷濃度の低下及びインクの変質の問題を解消できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施の形態を挙げて本発明をより詳細に説明する。
本発明のインクジェットヘッド用充填液は、非水溶剤からなる。本明細書において、非水溶剤とは、水以外の溶剤を意味し、実質的に水を含有しない溶剤を言う。ここで、実質的に水を含有しないとは、充填液の調製に当たり水を意図的に添加していない非水溶剤をいう。
【００１２】
非水溶剤としては、具体的には、アルコール系溶剤、石油系炭化水素溶剤、エステル系溶剤、動物油、植物油等の有機溶剤全般が挙げられる。
これらのうち、アルコール系溶剤以外の有機溶剤は、保水性が低く、短時間で飽和水分量に達するため、水分が析出しやすい。これに対し、アルコール系溶剤は、飽和水分量が高く、飽和水分量に達するまでに長時間を要することから環境変化において水分の析出は生じ難い。したがって、前者の有機溶剤とアルコール系溶剤とを併用することにより、充填液の保水性を高めることができる。一方、インクとの混和性の観点からは、当該インク中に含まれる溶剤と同種の溶剤が含まれることが好ましい。したがって、前者の有機溶剤とアルコール系溶剤とを併用することにより、インクとの混和性にも優れた充填液が得られる。
【００１３】
本発明におけるアルコール系溶剤は、低揮発性のものがよく、具体的には、沸点が好ましくは１５０〜３５０℃、より好ましくは２００〜３５０℃、更に好ましくは２５０〜３５０℃の公知のアルコールが使用できる。このうち、好ましくは１分子中の炭素数が６〜２０の１価及び多価アルコールの群から選択される少なくとも１種が使用するのがよい。上記炭素数の範囲未満の低分子量のアルコール系溶剤の場合、揮発性が高いため、充填液としての機能を果たさず、上記炭素数の範囲を超える高分子量のアルコール系溶剤の場合、常温で固体であるものが多く、液体であっても高粘度でありインクとの混和性が劣るとともに、保水性が低いため、本発明の充填液への使用に適さない。なお、本明細書において、沸点は大気圧下で測定したもの、すなわち、標準沸点を意味する。
【００１４】
１価アルコールの具体例としては、３−メチル−３−メトキシ−１−ブタノール、シクロヘキサノール、２−エチル−１−ヘキサノール、オクタノール、イソデシルアルコール、イソトリデシルアルコール、ノニルアルコール、イソミリスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール等が挙げられる。
また、多価アルコールの具体例としては、トリエチレングリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ヘキシレングリコール、メチルシクロヘキサノール、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、オクタンジオール等の２価アルコールや１，２，６−ヘキサントリオール等の３価アルコールが挙げられる。
【００１５】
上記アルコール系溶剤の添加量は、充填液全量に対して、好ましくは５〜６０重量％、より好ましくは１０〜５０重量％、更に好ましくは２０〜５０重量％とされる。添加量が５重量％未満の場合、充填液の保水力が低く、インクからの水分の析出を抑制できないのに対し、添加量が６０重量％を超える場合、インクとの混和性が低下する。これにより、インクとの混和性に優れ、かつ環境変化によっても水分の析出し難いヘッド充填液を供給することができる。
【００１６】
上記アルコール系溶剤以外の非水溶剤としては特に限定されず、極性溶剤および非極性溶剤の何れであってもよいが、インクと接触して混和する際に、インク中の顔料の凝集を防止する観点から、極性溶剤が好ましい。
かかる非水溶剤としては、例えば、パラフィン系炭化水素溶剤、芳香族炭化水素溶剤、脂肪酸系溶剤、脂肪酸エステル系溶剤、植物油系溶剤、動物油系溶剤等種々の非水溶剤が挙げられる。
【００１７】
パラフィン系炭化水素溶剤としては、新日本石油社製「テクリーンＮ−１６、テクリーンＮ−２０、テクリーンＮ−２２、日石ナフテゾールＬ、日石ナフテゾールＭ、日石ナフテゾールＨ、０号ソルベントＬ、０号ソルベントＭ、０号ソルベントＨ、日石アイソゾール３００、日石アイソゾール４００、ＡＦ−４、ＡＦ−５，ＡＦ−６，ＡＦ−７」、Ｅｘｘｏｎ社製「ＩｓｏｐａｒＧ、ＩｓｏｐａｒＨ、ＩｓｏｐａｒＬ、ＩｓｏｐａｒＭ、ＥｘｘｏｌＤ４０，ＥｘｘｏｌＤ８０、ＥｘｘｏｌＤ１００、ＥｘｘｏｌＤ１３０、ＥｘｘｏｌＤ１４０」（いずれも商品名）等が挙げられる。
【００１８】
芳香族炭化水素溶剤としては、新日本石油社製「日石リーンソルＧ」（アルキルベンゼン）（商品名）等が挙げられる。
【００１９】
脂肪酸系溶剤としては、イソノナン酸、イソミリスチン酸、イソパルミチン酸、オレイン酸、イソステアリン酸等が挙げられる。
【００２０】
脂肪酸エステル系溶剤としては、ラウリル酸メチル、ラウリル酸イソプロピル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソステアリル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸イソプロピル、オレイン酸ブチル、リノール酸メチル、リノール酸イソブチル、リノール酸エチル、イソステアリン酸イソプロピル、大豆油メチル、大豆油イソブチル、トール油メチル、トール油イソブチル、アジピン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジエチル、モノカプリン酸プロピレングリコール、トリ２エチルヘキサン酸トリメチロールプロパン、トリ２エチルヘキサン酸グリセリル等が挙げられる。
【００２１】
植物油としては、大豆油、綿実油、ヒマワリ油、ナタネ油、カラシ油、ゴマ油、コーン油等の半乾性油、オリーブ油、落下生油、ツバキ油等の不乾性油、亜麻仁油、サフラワー油等の乾性油の他、上記半乾性油や乾性油のボイル油等が挙げられる。
動物油としては、ニシン油、マグロ油、イワシ油、サンマ油、サケ油等の魚油、オキアミ油、サケ卵油等が挙げられる。
これらの非水溶剤は、単独で使用してもよく、２種以上を併用することもできる。
【００２２】
上記アルコール系溶剤以外の非水溶剤の添加量としては、充填液全量に対して、好ましくは４０〜９５重量％、より好ましくは５０〜９０重量％、更に好ましくは５０〜８０重量％とされる。添加量が４０重量％未満の場合、インクとの混和性が悪化する反面、添加量が９５重量％を超えた場合、保水力が低いため、水分の析出を抑制できない。
【００２３】
本発明のインクジェットヘッド用充填液には、さらに、必要に応じて、酸化防止剤を添加できる。この場合、溶剤の酸化による充填液の粘度増加や粘着性生成物の生成を防止でき、その結果、充填液とインクとの置換の阻害や、ノズルからのインクの吐出性の悪化を防止できる。このような酸化防止剤としては、特に限定されず、公知のものを使用できるが、具体的には、エリソルビン酸、クエン酸イソプロピル、ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、ｄＬ−α−トコフェロール、ノルジヒドログアヤレチック酸、ブチルヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、没食子酸プロピル等が好適に使用できる。
【００２４】
上記酸化防止剤以外にも、本発明の充填液には、インクとの混和性及び水分析出抑制効果を妨げない範囲で、他の添加剤を添加できる。本発明の充填液は、色材を分散させてインクとしても使用できる。
本発明の充填液は、従来公知の混合機を用いて上記各成分を混合することにより調製できる。
【００２５】
本発明の充填液は、インクジェットヘッド内のインク流路やノズル内に充填することで、上記インクジェットヘッドを用いて印刷を行う場合にインクの吐出不良、印刷濃度の低下及びインクの変質を防止できる。この充填液は、特に、インクジェットヘッド内において水分が析出した場合にインクの吐出不良の原因となるピエゾ方式、とりわけ非絶縁型ピエゾ方式のインクジェットヘッドの充填に好適に使用できる。
したがって、本発明の充填液は、製造後使用前の保管または輸送状態にあるインクジェットヘッドに充填しておくことにより、長期間の輸送やその間の環境変化にも耐えられるようになるので、使用開始直後のインクの吐出不良、印刷濃度の低下及びインクの変質を防止できる。また、インクジェットヘッドを一定期間使用しない場合に、本発明の充填剤をインクジェットヘッドに充填しておくことで、次の使用時におけるインクの吐出不良、印刷濃度の低下及びインクの変質を防止できるので、インクジェットヘッドの一般的な保管・輸送方法としても有効な手段となる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明のインクジェットヘッド用充填液の好ましい実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２７】
［使用した原材料］
下記実施例及び比較例で使用した各成分の詳細を示す。
（１） パラフィン系炭化水素溶剤
ＡＦ−７（商品名、新日本石油社製、沸点２５９〜２８２℃）
（２） 脂肪酸エステル系溶剤
オレイン酸メチル
（３） 植物油
大豆油（沸点１８０℃）
（４） アルコール系溶剤
イソステアリルアルコール（沸点２６５〜２７５℃）
イソミリスチルアルコール（沸点２９２〜３０２℃）
ヘキシレングリコール（沸点１９７℃）
（５） 酸化防止剤
ＢＨＴ
【００２８】
実施例１〜８及び比較例１〜６
表１に示す配合比で各原材料を常温で３０分間攪拌混合し、その後、０．８μｍのメンブレンフィルターを用いて減圧濾過を行い、実施例１〜８及び比較例１〜６のインクジェットヘッド用充填液を調製した。
【００２９】
実施例１〜８及び比較例１〜６で得られた充填液について、以下の評価を行った。
［評価方法］
（１） 油性インクとの混和性
充填液４５ｍＬを容量５０ｍＬの透明なガラス瓶に入れ、以下の油性インク２０ｍＬをそれぞれ滴下し、１時間静置した。使用した油性インクとしては、理想科学工業株式会社製ＨＣ５０００インク（シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４種類）及びゼロックス社製Ｘ２プリンターインク（シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４種類）の計８種類である。その後、上記ガラス瓶中の内容物を目視にて観察し、各油性インクと充填液とが均一に混ざり合っている場合を○とし、不均一な場合を×とした。その結果を表１及び表２に示した。
（２）水分の析出の有無
充填液４５ｍＬを容量５０ｍＬの透明なガラス瓶に入れ、その口を開放した状態で温度４５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿器内に静置した。１日後に恒温恒湿器内からガラス瓶を１個取り出し、ガラス瓶の口に蓋をし、密閉した状態で２３℃の室温下に静置して水分の析出（にごり）が認められた場合を×、３日後にガラス瓶１個を取り出し、同様の操作を行い、水分の析出が認められた場合を△、１週間後に取り出して同様の操作を行い、水分の析出が認められなかった場合を○とした。その結果を表１及び表２に示した。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
表１の結果から、本発明に属する実施例１〜８の場合、いずれも充填液中のアルコール系溶剤の添加量が所定の範囲にあるので、水分が析出し難く、油性インクとの混和性にも優れている。
一方、比較例１、３及び５の場合、アルコール系溶剤を含有しないため、油性インクとの混和性には優れるが、水分が析出しやすかった。また、所定の添加範囲を超えてアルコール系溶剤を添加した比較例２、４及び６の場合には、水分の析出は認められないが、油性インクとの混和性に劣る。