(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
染料、水溶性溶剤及び水を含むインクジェット記録装置用のインクの染料濃度調整方法において、
前記染料が有機不純物を実質的に含有しない場合における基準の印字色と比較して色差が５を超える場合には、
前記染料に含有される有機不純物の含有率に応じて、前記色差が５以下になるように、前記染料の濃度を調整することを特徴とするインクジェット記録装置用のインクの染料濃度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録装置用のインク（インクジェット記録液）に関する。
【０００２】
近年、騒音が少なく高品質な印字が可能な記録装置としてインクジェット記録装置が実用化されており、所望の濃い記録濃度及び鮮明な色調を得ることができるインクジェット記録装置用のインクの提供が要望されている。尚、本願明細書において、「印字」という語は、文字を印刷することに限らず、図形その他を印刷することを含む広い概念として使用されている。
【０００３】
【従来の技術】
従来、インクを所定のタイミングで噴出させる記録ヘッドと、記録ヘッド及び用紙の相対的な位置関係を変化させるためのメカニズムとを有するインクジェット記録装置が知られている。この種の記録装置としては、例えば、特開平７−３０４１９１号に記載されているインクジェットプリンタがある。
【０００４】
インクジェット記録装置用のインクとしては、染料及び水溶性溶剤を含み水を主成分とする水系インクが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の水系インクに用いられる染料は一般に有機不純物を含有しており、染料における有機不純物の濃度（含有率）が高いと、印字に際して色調の十分な鮮やかさを得ることができないという問題があった。
【０００６】
しかし、従来は、印字に際して色調の十分な鮮やかさを得ることができるようにするための染料における有機不純物の濃度の許容範囲は明らかではなかった。有機不純物の濃度が高い場合であっても、染料濃度を単純に高くすることによって色調の十分な鮮やかさを得ることができるかも知れないが、染料濃度を高くしすぎるとインクの固形成分が増えて記録ヘッドのノズルでインクが目詰まりしやすくなるという問題が生じる。
【０００７】
よって、本発明の目的は、印字に際して色調の十分な鮮やかさを得ることができるインクジェット記録装置用のインクを提供することにある。
本発明の他の目的は、印字に際して色調の十分な鮮やかさを得ることができ且つ記録ヘッドのノズルでインクが目詰まりしにくいインクジェット記録装置用のインクを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、染料、水溶性溶剤及び水を含むインクジェット記録装置用のインクにおいて、前記染料が有機不純物を実質的に含有しない場合における基準の印字色と比較して色差が５を超える場合には、前記染料に含有される有機不純物の含有率に応じて、前記色差が５以下になるように、前記染料の濃度が調整されていることを特徴とするインクジェット記録装置用のインクが提供される。
また、本発明によれば、染料、水溶性溶剤及び水を含むインクジェット記録装置用のインクの染料濃度調整方法において、前記染料が有機不純物を実質的に含有しない場合における基準の印字色と比較して色差が５を超える場合には、前記染料に含有される有機不純物の含有率に応じて、前記色差が５以下になるように、前記染料の濃度を調整することを特徴とするインクジェット記録装置用のインクの染料濃度調整方法が提供される。
【０００９】
色差が５以下であると人間の目ではほとんどその差を認識することができない。また、有機不純物を染料が実質的に含有していない場合には色調の十分な鮮やかさを得ることができる。従って、本発明によると、印字に際して色調の十分な鮮やかさを得ることができるようにするための染料における有機不純物の含有率の許容範囲が明らかになる。
【００１０】
本発明は、染料が有機不純物を含有している限りにおいて、上記色差が０であるものを含む。なぜなら、染料が有機不純物を含有していない場合における印字色と含有している場合における印字色との色差が０になることがあるからである。このように、本発明の概念に含まれるものであるか含まれないものであるかは、印字色の比較による色差が５以下であるか５を越えるかという点で明確であるので（即ち境界線が明確）、本発明の外延は明確である。
【００１１】
望ましくは、基準の印字色は有機不純物の異なる含有率における少なくとも２つの測定値に基づき外挿により決定される。
ここで、外挿（補外）というのは、内挿（補間）の拡張であり、関数ｆ（ｘ）の値が知られている点を含む区間の外でのｆ（ｘ）の値を内挿と同じ方法により推定することをいう。
【００１２】
内挿というのは、実変数ｘの関数ｆ（ｘ）の形が未知で、ある間隔（等間隔でも不等間隔でもよい）をおいた２つ以上の変数の値ｘi （ｉ＝１，…，ｎ）に対する関数値ｆ（ｘi ）が知られている場合、その間の任意のｘに対する関数値を推定することである。
【００１３】
このような外挿による基準の印字色の決定は、有機不純物を含有していない染料を入手することができない場合に有用である。
また、望ましくは、染料の濃度は３％以下に設定される。これにより記録ヘッドのノズルでインクが目詰まりしにくくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、幾つかの実施例に基づき本発明の望ましい実施の形態を説明する。
図１は、本発明のインクを適用可能なインクジェットプリンタの概要を示す斜視図である。記録ヘッド（インクジェットヘッド）１ａを搭載したキャリア２にガイドシャフト３が嵌合し、キャリア２に送りネジ４が螺合し、送りネジ４は図示しないモータに連結されている。キャリア２はプラテン５の前面に配置され、モータの正逆回転により送りネジ４によってプラテン５に平行に矢印Ａ，Ｂ方向に移動する。
【００１５】
印字ヘッド１ａは、プラテン５に所定の間隙を介して対向し、先端に後述する複数のノズル９1 〜９n （例えば縦１２個×４列で４８個）を備えている。従って、キャリア２が移動しながら、印字ヘッド１ａはノズル９1 〜９n からインク６ａを噴射して印字用紙７にマトリックスドットによって印字を形成する。印字用紙７は図示しない移動機構の駆動及びプラテン５の回転によって矢印Ｃ方向に改行送りされる。
【００１６】
次に図２の側断面図により印字ヘッド１ａを説明する。印字ヘッド１ａは、圧電素子８1 〜８n と、ノズル９1 〜９n が設けられたノズル板１０と、ノズル板１０と共にノズル９1 〜９n にそれぞれ対応する圧力室１１1 〜１１n を形成する振動板１２1 〜１２n とで構成されている。
【００１７】
圧力室１１1 〜１１n に対してノズル板１０及び振動板１２1 〜１２n が対向した位置にあり、圧力室１１1 〜１１n の周辺と、これと対応する振動板１２1 〜１２n の周辺とは、接着剤で接着されている。
【００１８】
振動板１２1 〜１２n は、ニッケル（Ｎｉ）電鋳法によって形成した薄膜で、圧電素子８1 〜８n の変位を圧力室１１1 〜１１n に伝達させる。圧電素子８1 〜８n は、セラミック板で形成され、共通の電極（＋）１４及び単独の電極（−）１５を引き出して分極処理を施したものである。圧電素子８1 〜８n に電圧を加えると、電気歪みによりそれぞれの先端部が変位する。
【００１９】
従って、圧電素子８1 〜８n に選択的に電圧を印加（実際には全ての圧電素子８1 〜８n に電圧を印加しておき選択的に電圧印加を解除する）して、その先端の変位量により振動板１２1 〜１２n を振動させることによって、インク６ａが供給された圧力室１１1 〜１１n に圧力が加えられ、それによりノズル９1 〜９n からインク６ａの粒子が噴射する。このようなインクジェットプリンタでは、長時間印字をしないで放置しておくと、ノズル９1 〜９n 内のインク６ａが乾燥して、染料が析出して目詰まりが発生し、直ちに印字を行なうことはできない。また、印字中でもノズル９1 〜９n 内のインク６ａに空気が混入して、印字にドット抜けが生じることがある。
【００２０】
そこで、装置に電源が投入されたとき或いはオペレータが必要により図示しない操作ボタンで指示したときに、図１のプラテン５の左方に設けられたヘッド復旧ユニット１６によって、ノズル９1 〜９n 内のインク６ａを吸引して復旧させるパージ動作（吸引パージ）が行なわれる。
【００２１】
図３に示すように、ヘッド復旧ユニット１６は、ノズル９1 〜９n に共通の開口部１８ａ及び吸引口１９ａを有するキャップ１７ａと、吸引口１９ａにホース２０ａを介して連結された吸引ポンプ２１ａとから構成されている。キャップ１７ａは可撓性及び弾性を有する材料、例えばゴムで形成されている。
【００２２】
従って、印字ヘッド１ａがヘッド復旧ユニット１６の前面に移動し、図示しないプランジャーマグネットの動作によってキャップ１７ａを印字ヘッド１ａに密着させて密閉空間を形成することによって、吸引ポンプ２１ａにより吸引口１９ａからノズル９1 〜９n のインク６ａを吸引することができる。
【００２３】
本実施形態におけるインクジェット記録装置用のインクは、染料、水溶性有機溶剤及び水を全成分又は主成分とする混合物である。
有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、（ノルマル）プロピルアルコール及びイソプロピルアルコール等の１価アルコール、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、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコール等の２価アルコール、グリセリン等の３価アルコール、ポリエチレングリコール及びポリブチレングリコール等のポリアルキレングリコール、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン及び１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等の含窒素複素環式化合物、又はエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル及びトリエチレングリコールモノ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が使用可能である。
【００２４】
特に、多価アルコールや含窒素化合物は低蒸発性及び高染料溶解性を有し、インクの溶媒としては望ましい溶剤である。
尚、インク中における溶剤の含有量は５乃至８０重量部であり、好ましくは５乃至５０重量部の範囲で用いられる。その理由は、５重量部未満だとインクの乾燥が速くインク中の染料が析出してノズルで目詰まりを起こし易く、また、８０重量部以上だとインクの粘度が高くなりノズルからインクが噴射しづらくなるからである。
【００２５】
インクの基本組成は以上の通りであるが、その他の成分として、例えば、分散剤、界面活性剤（カチオン系、アニオン系、ノニオン系等）、粘度調整剤（ポリビニルアルコール、セルロース類、水溶性樹脂等）、表面張力調整剤、ｐＨ調整剤（ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等）を必要に応じて添加することができる。
【００２６】
一般に、水系インクにおいては、水溶性有機溶剤のインクに対する含有率は、にじみ、定着時間、耐目詰まり性等を考慮して決定される。ここで、にじみ、定着時間等の記録特性の点より有機溶剤の含有率を１０％に固定し、染料濃度を変化させたときの目詰まり性を表１に示す。
【００２７】
染料としては、黒染料（C.I.Direct Black 154）を用い、有機溶剤としてはジエチレングリコール（ＤＥＧ）を用いた。また、目詰まり性の評価は、ノズルを常温に一ヵ月間開放放置し、その後吸引パージを行って印字可能か否かを確かめることにより行い、印字可能なものを「ＯＫ」、不可能なものを「ＮＧ」とした。
【００２８】
【表１】
0003952528.tif 000002
【００２９】
上述の目詰まり性の評価の結果、染料濃度を単純に高くしただけでは、目詰まり性が悪くなることが明らかになった。具体的には、目詰まり性に対する染料濃度の上限は３％と４％の間にある。従って、染料の濃度を３％以下にすることにより、記録ヘッドのノズルでインクが目詰まりしにくくなる。尚、染料濃度の下限は、必要な記録濃度が得られるような値として与えられる。
【００３０】
続いて、イエロー染料（C.I.Acid Yellow 23）及びシアン染料（C.I.Acid Blue 9 ）について、有機不純物の含有量が異なる染料をそれぞれ３種類ずつ用意し、各染料を以下の組成でインク化してプリンタを用いて印字を行い、その評価（測色）を行った。
【００３１】
インクの組成は、イエロー染料２重量％またはシアン染料３重量％と、ジエチレングリコール１０重量％と、エタノール３重量％と、界面活性剤２重量％と、残余の水とからなる。
【００３２】
以下の実験では、用紙２（記録媒体）として普通紙（ＸＥＲＯＸ４０２４）を用いて種々のインクについて印字を行なった。
表２を参照すると、各インクにおける染料の有機不純物の含有率と、各インクによる印字色の測定値（Ｌ* ａ* ｂ* 表色系）と、記録濃度（ＪＩＳにより規定されるステータスＡ）と、基準の印字色からの色差とが示されている。測色には、Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８（Ｘ−ｒｉｔｅ社製）を用いた。
【００３３】
【表２】
0003952528.tif 000003
【００３４】
イエローインクの各々は前述のイエロー染料を含んでおり、シアンインクの各々は前述のシアン染料を含んでいる。
【００３５】
Ｌ* ａ* ｂ* 表色系は、国際照明委員会（ＣＩＥ）で推奨している均等色空間により与えられる。３つの空間座標は次式で定義される。
Ｌ* ＝１１６（Ｙ／Ｙn ）1/3 −１６
ａ* ＝５００｛（Ｘ／Ｘn ）1/3 −（Ｙ／Ｙn ）1/3 ｝
ｂ* ＝２００｛（Ｙ／Ｙn ）1/3 −（Ｚ／Ｚn ）1/3 ｝
ここで、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）及び（Ｘn ，Ｙn ，Ｚn ）はそれぞれ試料と完全拡散反射面の３刺激値である。
【００３６】
ここで、３つの空間座標の差がΔＬ* ，Δａ* ，Δｂ* である２つの色の間の色差ΔＥ* は次式により算出される。
ΔＥ* ＝｛（ΔＬ* ）2 ＋（Δａ* ）2 ＋（Δｂ* ）2 ｝1/2 
尚、表２において、色差の算出に使用する基準の印字色は、例えば、有機不純物の含有率を変えたときの少なくとも２つの測定値に基づき外挿（補外）により求めることができる。即ち、色差の各測定値は、有機不純物の含有率が０％である場合との比較によって与えられる。
【００３７】
イエローインクでは、Ｙ１，Ｙ２及びＹ３共に基準の印字色との色差が５以下となり、理想染料（有機不純物を実質的に含有しない染料）とほぼ同じ色調を得ることができた。
【００３８】
しかし、一般に記録濃度が出にくいとされているイエローでも記録濃度は１．０以上は必要とされており、Ｙ３は所望の記録濃度に至らなかった。
また、シアンインクでは、Ｃ１及びＣ２は理想染料との色差が５以下で鮮やかな色調が得られた。これに対し、Ｃ３は基準の印字色との色差が５以上で、色調が鈍く、鮮やかさが足りなかった。
【００３９】
次に、Ｙ２インクの染料濃度を２．２％、Ｙ３インクの染料濃度を２．５％、また、Ｃ２インクの染料濃度を３．２５％、Ｃ３の染料濃度を３．５％として同様の評価を行なった。その結果を表３に示す。
【００４０】
【表３】
0003952528.tif 000004
【００４１】
何れのインクにおいても、有機不純物含有率に応じて染料濃度を増やしたことにより、記録濃度が向上し濃い印字が可能になり、理想染料による場合との色差も小さくなった。但し、Ｃ３インクに関しては、記録濃度は向上するものの、やはり色調はやや鈍いままであり、従って、理想染料による場合との色差が５以下であることが望ましいことが判明した。
【００４２】
以上の結果より、有機不純物含有率の増加に伴い染料の濃度を増加させることで濃い印字を実現することができた。また、理想染料による場合との色差が５以下になるような染料を用いることによって、理想染料による場合とほぼ同じ鮮明な色調を実現することができた。更に、これらの条件を組み合わせることにより、より適切な染料濃度で濃く鮮明な色調の印字を実現することができた。
【００４３】
ところで、染料の分類法として、カラーインデックスによるものがよく用いられる。即ち、カラーインデックスが判明すると、その染料の分子構造及び性状等を確定することができる。
【００４４】
しかし、染料の各メーカにおいては素材や製造方法が異なるため、同じカラーインデックスを与える染料であっても、メーカにより有機不純物の種類や含有率が異なる。染料の不純物としては、染料基本構造の異性体や染料の活性が高い結合部分で構造が切れたもの等様々なものがあり、染料或いはその染料を用いたインクの発色に悪影響を及ぼすことがある。
【００４５】
本発明では、そのような不純物含有率に応じて染料濃度を変えることで安定した記録濃度が得られ、また、不純物含有率を特定の範囲内に限定することによって、鮮明な色調を得ることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、染料が有機不純物を実質的に含有しない場合における基準の印字色と比較して色差が５以下となる印字色が得られる範囲で染料が有機不純物を含有するようにしているので、印字に際して色調の十分な鮮やかさを得ることができるインクジェット記録装置用のインクの提供が可能になるという効果が生じる。
【００４７】
また、本発明の特定の実施の形態によると、染料の濃度が３％以下に設定されているので、印字に際して色調の十分な鮮やかさを得ることができ且つ記録ヘッドのノズルでインクが目詰まりしにくいインクジェット記録装置用のインクの提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクを適用可能なインクジェットプリンタの概要を示す斜視図である。
【図２】図１の印字ヘッドの側断面図である。
【図３】図１のヘッド復旧ユニットを示す構成図である。
【符号の説明】
２    用紙
４    プラテンロール
８    記録ヘッド
１６  圧電素子
【図１】
0003952528.tif 000005
【図２】
0003952528.tif 000006
【図３】
0003952528.tif 000007