(57)【要約】    【課題】  優れた吐出安定性でインク液滴として吐出することができるインクジェット用記録液と、これを用いたインクジェットヘッドとを提供する。    【解決手段】  本発明のインクジェット用記録液は、着色剤として顔料微粒子を含む油系インクジェット用記録液であって、水分含有量が５００ｐｐｍ以下であり、かつ、前記顔料微粒子の表面ゼータ電位が−１０ｍＶ以下である。好ましくは、水分含有量が２５０ｐｐｍ以下であり、かつ、前記顔料微粒子の表面ゼータ電位が−２０ｍＶ以下であるのがよい。前記顔料微粒子の平均粒子径は５０〜３００ｎｍであるのが好ましい。本発明のインクジェットヘッドは、振動によってインクを吐出するための圧電素子を備えたインクジェットヘッドであって、前記インクが本発明のインクジェット用記録液である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色剤として顔料微粒子を含む油系インクジェット用記録液であって、水分含有量が５００ｐｐｍ以下であり、かつ、前記顔料微粒子の表面ゼータ電位が−１０ｍＶ以下である、ことを特徴とするインクジェット用記録液。
【請求項２】
水分含有量が２５０ｐｐｍ以下であり、かつ、前記顔料微粒子の表面ゼータ電位が−２０ｍＶ以下である、請求項１記載のインクジェット用記録液。
【請求項３】
前記顔料微粒子の平均粒子径が５０〜３００ｎｍである、請求項１または２に記載のインクジェット用記録液。
【請求項４】
振動によってインクを吐出するための圧電素子を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記インクが請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット用記録液である、ことを特徴とするインクジェットヘッド。
【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用いられるインクジェット用記録液およびインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドによりインクを吐出させてインク滴を形成し、これらの一部または全部を紙等の被記録材に付着させて記録を行うものである。このようなインクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドのノズル部やインク流路内で目詰まりを起こさず、安定した吐出を行え、鮮明な色調で十分に高い濃度の記録ができるインク（記録液）が必要である。
【０００３】
インクジェット記録装置のうちオンデマンド型プリンターには、大きく分けてサーマル方式とピエゾ方式があり、連続噴射型プリンターでは吐出したインク液滴を電場で制御するような静電式などがある。サーマル方式ではヒーターを瞬時に加熱してバブルを発生させ、このときの力を利用してインク液滴を吐出させる。ピエゾ方式では、圧電素子を振動させることによりインクに力を加えてインク液滴を吐出させる。さらに詳しくは、ピエゾ方式でインクに力を加える方法としては、縦に振動する圧電素子でインクに力を加える方法と、たわみ振動するピエゾでインクに力を加える方法とがある。また、インクに加える力を大きくするために、圧電素子を積層する方法も知られている。しかしながら、高密度化、量産性を達成するためには、たわみ振動する圧電素子を使用したほうがよく、かつ積層ではないほうがよいと考えられるが、その場合、インクに加えられる力に限界がある。そのため、振動によって発生した圧力波のロスを最小限にし、ノズル部まで効率よく力を伝達するようなインク流路設計が重要となってくる。
【０００４】
そこで、インク加圧室の基板の面方向の平面形状を、インク供給口を連通した側からノズル部を連通した側へ向けてその幅が徐々に大きくなるような形状にして、インクの吐出性能を向上させたインクジェットヘッドが提案されている（特許文献１参照）。
他方、インクジェット記録装置に用いる油系インク（記録液）としては、油相の液状成分の体積に対する水相の体積の比率１．０〜３．５%の範囲であるＷ／Ｏ型エマルションインクが提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５−２２１３５号公報
【特許文献２】特許第３４２７８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されたようなインクジェットヘッドの場合、インクの特性が大きく関わってくる。つまり、油系インクの場合、画像品位を向上させるためには、ある程度の高粘度が必要となるのであるが、前述のようなインクジェットヘッドを使用する場合、インクの粘度は低粘度であることが望ましい。また、特許文献２に記載のように色材として顔料を含有するインクの場合、顔料の分散安定性がインクの吐出安定性に影響を及ぼすため、通常、顔料粒子を分散させるために種々の高分子が用いられるのであるが、この高分子の添加がインクの粘度を上昇させることになる。
すなわち、前述のようなインクジェットヘッドにおいてインクを優れた吐出安定性でインク液滴として吐出させるには、用いるインクの条件として、良好な顔料分散安定性を有し、低粘度であることが求められるのであるが、これまで、そのような条件を満足する油形インクは知られていなかった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、優れた吐出安定性でインク液滴として吐出することができるインクジェット用記録液、およびこれを用いたインクジェットヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、着色剤として顔料微粒子を含む油系インクジェット用記録液において、水分含有量を特定以下にし、かつ、顔料微粒子の表面ゼータ電位を特定以下にすることによって、良好な顔料分散安定性を保ちつつ低粘度を維持することが可能になり、それにより前記課題を一挙に解決することができることを見出し、本発明を完成したのである。
【０００８】
すなわち、本発明は以下の構成からなる。
（１）着色剤として顔料微粒子を含む油系インクジェット用記録液であって、水分含有量が５００ｐｐｍ以下であり、かつ、前記顔料微粒子の表面ゼータ電位が−１０ｍＶ以下である、ことを特徴とするインクジェット用記録液。
（２）水分含有量が２５０ｐｐｍ以下であり、かつ、前記顔料微粒子の表面ゼータ電位が−２０ｍＶ以下である、前記（１）記載のインクジェット用記録液。
（３）前記顔料微粒子の平均粒子径が５０〜３００ｎｍである、前記（１）または（２）に記載のインクジェット用記録液。
（４）振動によってインクを吐出するための圧電素子を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記インクが前記（１）〜（３）のいずれかに記載のインクジェット用記録液である、ことを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、インクジェット記録装置において優れた吐出安定性でインク液滴を吐出することできる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のインクジェット用記録液は、着色剤、樹脂、溶剤などを主要成分とし、必要に応じて、脱水剤や酸化防止剤などの各種添加剤をも含有するものである。
本発明において、前記着色剤は顔料微粒子である。該顔料微粒子の顔料成分としては、不溶性アゾ顔料、溶性アゾ顔料、フタロシアニンブルー、イソインドリノン、キナクリドン、ジオキサジンバイオレット、ベリノン・ベタリン等のような有機顔料、カーボンブラック、二酸化チタン等のような無機顔料、白土、タルク、クレー、ケイソウ土、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、アルミナホワイト、シリカ、カオリン、水酸化アルミニウム等のような体質顔料などが挙げられる。また、前記顔料微粒子の平均粒子径は、特に制限されないが、好ましくは５０〜３００ｎｍであるのがよい。顔料微粒子の平均粒子径が５０ｎｍ未満であると、粒子が小さすぎて充分な色がでない恐れがあり、一方、３００ｎｍを超えると、表面エネルギーが不充分となり、表面ゼータ電位を後述する低い範囲にすることができなくなる恐れがある。
本発明のインクジェット用記録液における着色剤の含有量は、インク全体重量に対して０．５〜３０重量％であるのが好ましく、より好ましくは１〜１５重量％であるのがよい。
【００１１】
前記樹脂としては、特に制限されないが、例えば、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリエチレン、ポリアミド等の重合体および共重合体、低分子量ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
本発明のインクジェット用記録液における樹脂の含有量は、前記着色剤を含む全色材重量に対して５〜５０重量％であるのが好ましく、より好ましくは１０〜３０重量％であるのがよい。
【００１２】
前記溶剤としては、炭化水素系溶媒が好ましく用いられる。具体的には、例えば、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカンなどのほか、市販品では、アイソパーＥ、アイソパーＨ、アイソパーＬ、アイソパーＭ、エクソールＤ４０、エクソールＤ８０、エクソールＤ１１０、エクソールＤ１３０、マーコールＮ５２、マーコールＮ７２、マーコールＮ８２、マーコールＮ１７２（アイソパー、エクソール、マーコール；エクソン社の商品名)や、シェルゾール７０、シェルゾール７１(シェルゾール；シェルオイル社の商品名)等が挙げられる。
本発明のインクジェット用記録液における溶剤の量は、インク全体重量に対して５０〜９９重量％であるのが好ましく、より好ましくは７０〜９５重量％であるのがよい。
【００１３】
本発明のインクジェット用記録液には、前述した主要成分のほかに、着色剤の分散安定性を向上させる目的で、分散剤を含有させてもよい。分散剤としては、特に制限されないが、例えば、高級アルコール硫酸エステル化塩、ポリオキシエチレン付加物の硫酸エステル化塩等の陰イオン界面活性剤、１〜３級アミン塩、４級アンモニウム塩等の陽イオン界面活性剤、多価アルコールと脂肪酸とのエステル系の非イオン性界面活性剤、脂肪酸のポリオキシエチレン・エーテル、高級アルコールのポリオキシエチレン・エーテル・アルキル・フェノール、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステルのポリオキシエチレン・エーテルなどの非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
【００１４】
本発明のインクジェット用記録液は、前述した主要成分と、必要に応じて分散剤のような各種添加剤を混合、分散させることで得られる。なお、前述した主要成分や分散剤のような各種添加剤は、各々、１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。また、前記主要成分以外の各成分の含有量（配合割合）については、特に制限はなく、本発明の効果を損なわない範囲で適宜設定すればよい。
【００１５】
本発明のインクジェット用記録液においては、水分含有量が５００ｐｐｍ以下であることが重要である。好ましくは２５０ｐｐｍ以下であるのがよく、さらに好ましくは１００ｐｐｍ以下であるのがよい。最も望ましくは、水分含有量が０ｐｐｍすなわち水分を全く含まない場合である。水分含有量が５００ｐｐｍを超えると、顔料の分散安定性が悪くなり、インク液滴の吐出安定性が悪化することとなる。詳しくは、油系インクジェット用記録液の場合、一般に、顔料微粒子表面のマイナス電荷の電気的な反発力によって長時間の分散安定性を確保している。しかし、油相中において水分含有量が５００ｐｐｍを超えると、マイナスの電荷を帯びている顔料微粒子表面に分極している水分子が吸着し、顔料微粒子表面の電荷が弱くなり、分散性が悪くなる。つまり、油系インクジェット用記録液の場合、水分含有量が５００ｐｐｍを超えると、顔料微粒子の表面ゼータ電位が−１０ｍＶより大きくなり、粒子の反発力が著しく低下するのである。また、油系インクジェット用記録液の水分含有量が５００ｐｐｍを超えると、Ｗ／Ｏ型エマルションを形成することになり、インクの粘度が急激に上昇しインク液滴を安定した吐出が困難になるだけでなく、インクがにじみ易いという問題をも生じることになる。
【００１６】
油系インクジェット用記録液の水分含有量を前記範囲に調整する方法としては、特に制限されないが、例えば、モレキュラーシーブを詰めた筒に油系インクジェット用記録液を通すことにより脱水した後、メンブランフィルター（例えば５．０μｍ程度）で濾過する方法などが挙げられ、この一連の操作を所定の水分含有量になるまで繰り返し行えばよい。
なお、本発明において、水分含有量は、ＪＩＳ  Ｋ２２７５に記載のカールフィッシャー式容量滴定法で測定されるものである。
【００１７】
本発明のインクジェット用記録液においては、顔料微粒子の表面ゼータ電位が−１０ｍＶ以下であることが重要である。好ましくは顔料微粒子の表面ゼータ電位が−２０ｍＶ以下であるのがよい。表面ゼータ電位が−１０ｍＶを超えると、粒子の反発力が著しく低下して、顔料微粒子の分散安定性が悪くなる。顔料微粒子の表面ゼータ電位を前記範囲にするには、水分含有量と顔料微粒子の平均粒子径を前述した範囲に調整すればよい。
なお、本発明において、顔料微粒子の表面ゼータ電位および平均粒子径は、例えば、ゼータ電位・粒径測定システム（大塚電子（株）製「ＥＳＬ−Ｚ」）にて測定することができる。
【００１８】
本発明のインクジェットヘッドは、振動によってインクを吐出するための圧電素子を備えたインクジェットヘッドであって、前述した本発明のインクジェット用記録液をインクとするものである。
【００１９】
本発明のインクジェットヘッドの一実施形態について、図面を用いて説明する。図１は、インクジェットヘッドの流路構造を模式的に示した断面図である。このようなインクジェットヘッドにおいて、本発明のインクジェット用記録液（インク）は、まず、共通流路１からしぼり２を介して、インク液室３に送られる。次いで、この液室３で圧電素子４により振動を与えられて、ノズル５からインク液滴として吐出されるのである。
本発明のインクジェットヘッドは、振動によってインクを吐出するための圧電素子４を備えていること、および本発明のインクジェット用記録液がインクとして充填されていることの二点を満たしていればよく、他の構成等については特に制限されない。
【実施例】
【００２０】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、洗浄液の各物性は以下の方法で測定した。
＜水分含有量＞
ＪＩＳ  Ｋ２２７５に基づいて、カールフィッシャー式容量滴定法により測定した。
＜顔料平均粒子径・表面ゼータ電位＞
ゼータ電位・粒径測定システム（大塚電子（株）製「ＥＳＬ−Ｚ」）を用い、希釈を行わずに測定した。
【００２１】
（実施例１〜９および比較例１〜３）
顔料微粒子としてのマゼンタ顔料（日本ピグメント社製「Ｃ．Ｉ．ピグメントＲ−１２２」）７５重量部とアクリル樹脂２５重量部とを炭化水素系溶媒（エクソン社製「エクソールＤ１３０」）に混合させたのち、ジルコニアビーズを使用したビーズミルにて各々表１に示す顔料平均粒子径になるまで分散させて、顔料分散体を得た。次に、この顔料分散体が２０重量％となるように炭化水素系溶媒（エクソン社製「エクソールＤ１３０」）を用いて希釈して、希釈分散液とした。そして、この希釈分散液に水分調整を施し、各々表１に示す水分含有量の油系インクジェット用記録液を得た。得られた油系インクジェット用記録液の物性は表１に示すとおりである。
【００２２】
なお、水分調整においては、まず、希釈分散液の水分含有量を測定し、所定の水分含有量よりも多い場合には、モレキュラーシーブを詰めた筒に該希釈分散液を通したのち５．０μｍのメンブランフィルターで濾過する操作を、水分含有量を測定しながら所定の水分含有量になるまで繰り返し行うようにした。
【００２３】
得られたインクジェット用記録液を用いて下記の方法で吐出安定性を評価した。すなわち、インク滴の吐出状態を高速度カメラにて撮影して吐出速度を測定した。また、記録媒体にインクを連続吐出し、得られたラインに途切れがないかを目視にて判定した。そして、以下の基準に基づき吐出安定性を評価した。
○：吐出速度が１０ｍ／ｓ以上で、かつ、ラインに途切れがない。
△：吐出速度が１０ｍ／ｓ以上だが、ラインに途切れがある。
×：吐出速度が１０ｍ／ｓ未満で、かつラインに途切れがある。
【００２４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの一実施形態を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
1  共通流路
2  しぼり
3  液室
4  圧電素子
5  ノズル
【図１】
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