インクジェット記録用インク・記録方法及び記録装置
【課題】 普通紙においても高画質を形成でき、短期および長期の信頼性が確保できるインクジェット用インクを提供することであり、該インクを用いることで、より吐出安定性の高い、高品質な画像形成を可能とすることである。
【解決手段】 水に分散する着色剤、湿潤剤、界面活性剤、浸透剤からなるインクジェット記録用インクにおいて、該インクの水分蒸発に伴う粘度上昇率（ｍＰａ・ｓ／％）が、全インク重量に対する水分蒸発量が３０ｗｔ％までは５．０以下であり、かつ、水分蒸発量が３０〜４５ｗｔ％の間に粘度上昇率が５０を越える点を持つように構成されたインクであって、更に粘度上昇率が５０を越える点での、インク中の着色剤の平均粒子径が、初期平均粒子径の５倍以下であり、かつ０．８μｍ以下となるように処方されたことを特徴とするインク。
【解決手段】 水に分散する着色剤、湿潤剤、界面活性剤、浸透剤からなるインクジェット記録用インクにおいて、該インクの水分蒸発に伴う粘度上昇率（ｍＰａ・ｓ／％）が、全インク重量に対する水分蒸発量が３０ｗｔ％までは５．０以下であり、かつ、水分蒸発量が３０〜４５ｗｔ％の間に粘度上昇率が５０を越える点を持つように構成されたインクであって、更に粘度上昇率が５０を越える点での、インク中の着色剤の平均粒子径が、初期平均粒子径の５倍以下であり、かつ０．８μｍ以下となるように処方されたことを特徴とするインク。
【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インク、インクカートリッジ、そのインクを使用した記録方法及び記録装置に関する。詳細には、普通紙に対する画像品質・高速印字対応に優れ、かつ保存安定性及び吐出安定性が良好なインク、インクカートリッジ、そのインクを使用した記録方法及び記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、普通紙への印字が可能で、カラー化が容易であり、かつ小型で価格も安価で、しかもランニングコストが低いなどの理由から、近年、急速に普及してきている。一般にインクジェット記録用インクに要求される特性としては、高画質を達成するための色調、画像濃度、滲みなど、信頼性を達成するためのインク中の着色剤の溶解または分散安定性・保存安定性・吐出安定性など、記録画像の保存性を確保するための耐水性耐光性など、また高速化を達成するためのインクの速乾性などが挙げられ、これらの要求を満たすように従来より様々な提案がなされてきている。
【０００３】
インクジェット記録用インクの着色剤としては、その発色性の良さや信頼性の高さ等の点から、当初は染料インクが主流であったが、近年に至り、記録画像に耐光性や耐水性を持たせるためにカーボンブラック等の顔料を用いたインキ組成物にも注目が集まっている。
また、印字品質の高画質化及び高速印字を達成するために、最近ではインクを小滴化する傾向にあり、そのためにノズル径も小径化される方向にある。
従って着色剤として顔料を使用し、かつノズル径の小径化されたプリンタでの吐出安定性を確保することはかなり難しく、インクの他の特性と両立させる試みがこれまで多々なされているが、充分な対応はなされていないのが現状である。
【０００４】
これまではプリンタの信頼性向上のためには、粘度の上昇を極力押さえる方向でインクが設計されている。例えば、特許文献１ではインクの２倍濃縮時の粘度変化を１０倍以内、かつ粒径変化を３倍以内にすることにより、顔料の凝集がインクの広がりを抑制することを防ぎ、白抜けを防止できるとしているが、このインクでは普通紙上で高画質を形成することは難しい。また、特許文献２ではインク中の揮発成分を蒸発した後の残留分が液体であり、かつその粘度が初期粘度の１０倍以内であるインクが開示されているが、このインクは染料インクであり、信頼性は高いものの、やはり普通紙での画質が劣るものである。特許文献３では６０℃環境下での水分蒸発させたときの、インク粘度が蒸発前の粘度の６００倍以下であるインクが開示されているが、これもやはり染料インクであり、水溶性高分子を添加することで、インクの信頼性と画像品質の耐久性とのバランスをとっているが、耐水性に問題が残る。また、特許文献４によれば、粘度の高いインク（５〜１５ｍＰａ・ｓ）が高画質を確保するためには必要であるとの提示がある。これによれば、信頼性確保のために初期の蒸発速度を調整し、かつ粘度を調整するための粘度調整剤として特定の化合物を添加すると良いとしているが、この場合、用いる顔料の粒径の安定性についてはなんら記載がなく、２４時間放置後の信頼性があるとしているが、吐出させるヘッドの構成とノズル径の大きさによっては更に長期放置された場合など、信頼性に劣るインク処方となる。以上のように、高速で高品位な印字品質を確保するためには粘度の高いインクを使用する必要があるが、粘度の高いインクは信頼性を確保するのが難しく、使いこなせていないのが現状である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３７４４９号公報
【特許文献２】特開２０００−９５９８３号公報
【特許文献３】特開平９−１１１１６６号公報
【特許文献４】特開２００１−２６２０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明のインクの特徴は、インク全重量に対する水分蒸発量が３０〜４５％の間に急激に増粘する（粘度上昇率（ｍＰａ・ｓ／％）が５０を越える）ように処方されたことにある。これにより、インクがノズルより吐出されてから紙に着弾する前及び着弾時の水分蒸発でインクの増粘が起こり、普通紙においても高画質を形成することができる。
全インク重量に対する水分蒸発量が３０％よりも低いところで増粘するインクは吐出安定性が悪く、また４５％を超えるところで増粘するインクは、インクが紙に着弾した時点での粘度が低いため、滲みを生じやすい。また急激に増粘する点においても平均粒径の変化を小さく押さえられるようにインクを設計することで、短期および長期の信頼性が確保される。
（ここでいう平均粒径とは、体積累積パーセント５０％の値をさす。体積累積パーセント５０％の値を測定するには、例えば、インク中のブラウン運動を行なっている粒子にレーザー光を照射し、粒子から戻ってくる光（後方散乱光）の振動数（光の周波数）の変化量から粒子径を求める動的光散乱法（ドップラー散乱光解析）といわれる方法を用いることができる。）
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の特徴を満たすインクを得るためのインクの構成要素としては、着色剤・湿潤剤・界面活性剤・浸透剤が基本要素であり、それぞれの組み合わせ・配合比が重要である。またさらにある特定のｐＨ調整剤を顔料凝集防止剤として添加することで、さらに高画質で信頼性の高いインクを得ることが可能となった。
例えば、前記「３０〜４５％の水分蒸発で急激に増粘」するように処方する方策の一例を説明すると、水に比し沸点も粘度もかなり高い湿潤剤と、沸点も粘度もある程度高い湿潤剤とを適正量ずつ使い分け、水とこれら湿潤剤を配合することが有用（無論、これは本発明の理解を助けるための単なる一例であってこれに限る訳ではない）であるが、これだけでなく、液相での配位性や水素結合性、平衡水分量が高いものを用いることが効果的であり、また、着色剤の添加量や各分散媒成分との親和性、界面活性剤や浸透剤添加の影響等を考慮することも望ましい。したがって、湿潤剤としては、従来から多用されているエチレングリコールのような低級グリコールや低級アルコール等を、沸点も粘度も極めて高い他の湿潤剤と併用することなく、湿潤剤全体の８０％以上用いることは好ましくない場合がある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水に分散する着色剤、湿潤剤、界面活性剤、浸透剤からなるインクジェット記録用インクにおいて、水分蒸発３０〜４５％の間に急激に増粘する（粘度上昇率（ｍＰａ・ｓ／％）が５０を越える）ようにインクを処方することで、普通紙においても高画質を形成することができる。また急激に増粘する点においても平均粒径の変化を小さく押さえられるようにインクを設計することで、短期および長期の信頼性が確保される。また本発明の記録方法・記録装置を用いることで、より吐出安定性の高い、高品位な画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、それぞれの構成要素について詳細に記載するが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
着色剤については、耐候性の面から主として顔料が用いられるが、色調調整の目的で同時に染料を耐候性を劣化させない範囲内で含有しても構わない。
顔料としては無機顔料・有機顔料を問わず、また自己分散型でも、界面活性剤及びまたは高分子分散剤により分散されたものでも、またエマルジョンタイプのものでも、また自己分散型の顔料を樹脂被覆して分散させたものでもよい。
【００１０】
無機顔料としては、酸化チタン及び酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
【００１１】
有機顔料としては、アゾ顔料（アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など）、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、特に、水と親和性の良いものが好ましく用いられる。
【００１２】
上記顔料において、より好ましく用いられる顔料の具体例としては、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、または銅、鉄（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料が挙げられる。
さらに、カラー用としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、３、１２、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、７４、８１、８３、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、４０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１２８、１３８、１５０、１５１、１５３、１８３、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ５、１３、１６、１７、３６、４３、５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、５、１７、２２、２３、３１、３８、４８：２、４８：２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｃａ））、４８：３、４８：４、４９：１、５２：２、５３：１、５７：１（ブリリアントカーミン６Ｂ）、６０：１、６３：１、６３：２、６４：１、８１、８３、８８、１０１（べんがら）、１０４、１０５、１０６、１０８（カドミウムレッド）、１１２、１１４、１２２（キナクリドンマゼンタ）、１２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０９、２１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１（ローダミンレーキ）、３、５：１、１６、１９、２３、３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、１５、１５：１、１５：２、１５：３（フタロシアニンブルー）、１６、１７：１、５６、６０、６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１、４、７、８、１０、１７、１８、３６等が挙げられる。
【００１３】
これら顔料のうち、好ましい形態としては、顔料の表面に少なくとも１種の親水基が直接もしくは他の原子団を介して結合するように表面改質されたものである。そのためには、顔料の表面に、ある特定の官能基（スルホン基やカルボキシル基等の官能基）を化学的に結合させるか、あるいはまた、次亜ハロゲン酸および／またはその塩を用いて湿式酸化処理するなどの方法が用いられる。なかでも好ましい形態は、顔料の表面にカルボキシル基が結合され、水中に分散されている形態である。これも顔料が表面改質されカルボキシル基が結合しているために、分散安定性が向上するばかりではなく、高品位な印字品質が得られるとともに、印字後の記録媒体の耐水性がより向上する。
【００１４】
また、この形態のインクは乾燥後の再分散性に優れるため、長期間印字を休止し、インクジェットヘッドのノズル付近のインクの水分が蒸発した場合も目詰まりを起こさず簡単なクリーニング動作で容易に良好な印字が行なえるようになる。また、この自己分散型の顔料は、後述する界面活性剤及び浸透剤と組み合わせたときに、特に相乗効果が大きく、より信頼性の高い、高品位な画像を得ることが可能となる。
【００１５】
上記形態の顔料に加え、ポリマー微粒子に顔料を含有させたポリマーエマルジョンを使用することも可能である。顔料を含有させたポリマーエマルジョンとは、ポリマー微粒子中に顔料を封入したもの、及び／またはポリマー微粒子の表面に顔料を吸着させたものである。この場合、全ての顔料が封入及び／または吸着している必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲で該顔料がエマルジョン中に分散にしていてもよい。ポリマーエマルジョンを形成するポリマーとしてはビニル系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、及びポリウレタン系ポリマー等が挙げられるが、特に好ましいポリマーはビニル系ポリマー及びポリエステル系ポリマーである。
【００１６】
更に本発明においては、分散剤で水性媒体中に分散させて得られた顔料を併用することも可能である。好ましい分散剤としては、従来公知の顔料分散液を調整するのに用いられる公知の分散剤を使用することができ、例えば以下のものが挙げられる。
【００１７】
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体等。
【００１８】
これらの共重合体は重量平均分子量が３，０００〜５０，０００であるのが好ましく、より好ましくは５，０００〜３０，０００、最も好ましくは７，０００〜１５，０００である。分散剤の添加量は、顔料を安定に分散させ、本発明の他の効果を失わせない範囲で適宣添加されて良い。分散剤としては１：０．０６〜１：３の範囲が好ましく、より好ましくは１：０．１２５〜１：３の範囲である。
【００１９】
更に好ましくは、上記インク中の分散剤にはカルボキシル基が結合していることが好ましい。分散剤にカルボキシル基が結合していると、分散安定性が向上するばかりではなく、高品位な印字品質が得られるとともに、印字後の記録媒体の耐水性がより向上する。更に上記の裏抜けを防止する効果が得られる。特に、カルボキシル基が結合している分散剤で分散した顔料と、浸透剤とを併用した場合においては、普通紙などの比較的サイズ度の高い記録媒体に印字した場合においても、充分な乾燥速度が得られ、且つ、裏抜けが少ないという効果が得られる。これは、カルボン酸の解離定数が他の酸基に比較して小さいため、顔料が記録媒体に付着した後、インクのｐＨ価の低下や、記録媒体表面近傍に存在するカルシウムなどの多価金属イオンとの相互作用などにより、分散剤自体の溶解度が低下し、分散剤自体や顔料が凝集するためと推定される。
【００２０】
本発明では顔料のみでなく、以下のような染料を併用することも可能である。
例えば、酸性染料及び食用染料として
Ｃ．Ｉ．アシッド・イエロー１７、２３、４２、４４、７９、１４２
Ｃ．Ｉ．アシッド・レッド１、８、１３、１４、１８、２６、２７、３５、３７、４２、５２、８２、８７、８９、９２、９７、１０６、１１１、１１４、１１５、１３４、１８６、２４９、２５４、２８９
Ｃ．Ｉ．アシッド・ブルー９、２９、４５、９２、２４９
Ｃ．Ｉ．アシッド・ブラック１、２、７、２４、２６、９４
Ｃ．Ｉ．フード・イエロー２、３、４
Ｃ．Ｉ．フード・レッド７、９、１４
Ｃ．Ｉ．フード・ブラック１、２
直接性染料として
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・イエロー１、１２、２４、２６、３３、４４、５０、１２０、１３２、１４２、１４４、８６
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・レッド１、４、９、１３、１７、２０、２８、３１、３９、８０、８１、８３、８９、２２５、２２７
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・オレンジ２６、２９、６２、１０２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブルー１、２、６、１５、２２、２５、７１、７６、７９、８６、８７、９０、９８、１６３、１６５、１９９、２０２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブラック１９、２２、３２、３８、５１、５６、７１、７４、７５、７７、１５４、１６８、１７１
塩基性染料として
Ｃ．Ｉ．ベーシック・イエロー１、２、１１、１３、１４、１５、１９、２１、２３、２４、２５、２８、２９、３２、３６、４０、４１、４５、４９、５１、５３、６３、４６５、６７、７０、７３、７７、８７、９１
Ｃ．Ｉ．ベーシック・レッド２、１２、１３、１４、１５、１８、２２、２３、２４、２７、２９、３５、３６、３８、３９、４６、４９、５１、５２、５４、５９、６８、６９、７０、７３、７８、８２、１０２、１０４、１０９、１１２
Ｃ．Ｉ．ベーシック・ブルー１、３、５、７、９、２１、２２、２６、３５、４１、４５、４７、５４、６２、６５、６６、６７、６９、７５、７７、７８、８９、９２、９３、１０５、１１７、１２０、１２２、１２４、１２９、１３７、１４１、１４７、１５５
Ｃ．Ｉ．ベーシック・ブラック２、８
反応性染料として
Ｃ．Ｉ．リアクティブ・ブラック３、４、７、１１、１２、１７
Ｃ．Ｉ．リアクテイブ・イエロー１、５、１１、１３、１４、２０、２１、２２、２５、４０、４７、５１、５５、６５、６７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ・レッド１、１４、１７、２５、２６、３２、３７、４４、４６、５５、６０、６６、７４、７９、９６、９７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ・ブルー１、２、７、１４、１５、２３、３２、３５、３８、４１、６３、８０、９５
等が使用できる。これらのなかで特に好ましいのは、酸性染料及び直接性染料である。
【００２１】
インク中の着色剤の添加量は、３〜１５重量％程度が好ましく、より好ましくは５〜１２重量％程度である。
【００２２】
湿潤剤としては、水素結合しやすく、単独では粘度が高いもので、かつ、平衡水分量が高く、水分の存在下では粘度が低下するようなものを含有させることで、本発明のようなインクを得ることができる。
そのような多価アルコールとしては、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオールなどが挙げられるが、特にグリセリンは、水分蒸発に伴い粘度が急激に上昇するが、着色剤の凝集を押さえ、粒径が大きくなるのを防ぐ効果が高いため、湿潤剤全体の２０％以上添加することが重要である。また平衡水分量等の面からも、グリセリンは好ましい。
【００２３】
グリセリンと併用される湿潤剤としては、１，３−ブタンジオールもしくは３−メチル−１，３−ブタンジオールが望ましい。１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオールは、グリセリン同様に平衡水分量が高く、信頼性が高いうえに、インクが紙に着弾した際の画素の広がりを均一にし、更には色材を紙表面にとどめる効果も高い。特に３−メチル−１，３−ブタンジオールは、画素の広がりをより均一にする効果が高く、高品位な画像が形成できる。グリセリンは信頼性向上効果が高いが、多量に添加すると画質が悪くなり、また水分蒸発後の粘度上昇が大きくなりすぎて、吐出安定性も悪くなる場合があるため、これらのブタンジオールとグリセリンの混合比は、望ましくは１：４〜４：１、より望ましくは１：３〜３：１、更に望ましくは１：1〜３：１の範囲にすることが重要である。インク全体に占める湿潤剤の割合は１０〜４０％が本発明の効果が得られる範囲であるが、特に好ましくは２５〜３５％の範囲である。湿潤剤量が少ないとインクの保存安定性・吐出安定性が悪くなり、ノズルの目詰まりが起こりやすくなる。また湿潤剤量が多すぎると、乾燥性が悪くなり、文字の滲みや色境界の滲みが発生し、画像品質が低下することになる。
【００２４】
本発明のインクに添加される界面活性剤と浸透剤とはそれぞれ後述するような特性を持たせることを目的として添加される。本発明で使用される界面活性剤は、特に１０００ｍｓｅｃ付近の静的な表面張力を下げ、紙にインクが着弾した際に、紙内部への浸透を促進する目的を持つものである。それに対して、本発明で使用される浸透剤は、特に１０〜１００ｍｓｅｃ付近のより動的な表面張力を下げ、インクが紙に着弾した瞬間の、紙表面での広がりを促進する目的を持つ。これらの界面活性剤と浸透剤を併用することで、より画素の広がりも適切で、紙内部への浸透性も高い（従って速乾性のある）インクを得ることが可能となり、より高品位な画像が高速で得られることとなる。
このような界面活性剤としては特に限定はなく、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能であるが、色材の分散安定性と画像品質との関係から、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリエキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド添加物等のノニオン系の界面活性剤が望ましく用いられる。また、処方によってはフッ素系の界面活性剤やシリコーン系の界面活性剤を併用（もしくは単独使用）することも可能である。中でも特に望ましいのが、下記一般式（１）で示されるノニオン系界面活性剤である。
【化１】
（Ｒは、炭素数６〜１４の分岐してもよいアルキル基を示し、ｍは正数を示す。）
画質の面から、Ｒは好ましくは炭素数１０以上のアルキル基であり、またｍは７〜９の範囲が好ましい。
インク組成物中でのこれら界面活性剤の添加量は０．０１重量％〜５．０重量％であり、好ましくは０．５重量％〜３重量％である。０．０１重量％未満では添加した効果はなく、５．０重量％より多い添加では記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けの発生といった問題が発生する。
一般式（１）の具体例としては以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
【表１】
【００２６】
また、これらは、単独で用いても、複数のものを混合して用いてもよい。単独では記録液中で容易に溶解しない場合も、混合することで可溶化され、安定に存在することができる。市販の界面活性剤で本化合物を主成分として含有するものとしては、日光ケミカルズ（株）より入手可能なＢＴシリーズ、日本触媒（株）より入手可能なソフタノールシリーズ、日本油脂（株）より入手可能なディスパノールなどが挙げられる。
【００２７】
本発明で使用される浸透剤としては、２０℃の水に対する溶解度が０．２ｗｔ％以上５．０ｗｔ％未満のポリオールの少なくとも１種を含有することが望ましい。
このようなポリオールのうち、脂肪族ジオールとしては、２−エチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、３，３−ジメチル−１，２−ブタンジオール、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオール、２，４−ジメチル−２，４−ペンタンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、５−ヘキセン−１，２−ジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオールなどが、具体例として挙げられる。
これらのなかで最も望ましいものは２−エチル−１，３−ヘキサンジオール及びまたは２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールである。
【００２８】
その他の併用できる浸透剤として、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキル及びアリールエーテル類、エタノール等の低級アルコール類などが挙げられるが、インク中に溶解し、所望の物性に調整できるものであれば、これらに限らない。浸透剤の添加量としては０．１〜４．０％の範囲が望ましい。添加量が０．１％よりも少ないと、速乾性が得られず滲んだ画像となる。逆に添加量が４．０％よりも多いと着色剤の分散安定性が損なわれ、ノズルが目詰まりしやすくなったり、また記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けの発生といった問題が発生する。
【００２９】
ｐＨ調整剤としては、調合される記録液に悪影響をおよぼさずにｐＨを所望の値に調整できるものであれば、任意の物質（例えばジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等）を使用することができるが、特にアミノ基を有する多価アルコールを顔料凝集防止剤として適量使用した場合には、顔料の凝集が防止されるために、より顔料の分散安定性が向上し、吐出安定性等の信頼性が確保される。その添加量は、添加する処方系及び所望のｐＨ値にもよるが、０．０１〜２％の範囲が好ましく、より好ましくは０．１〜１％の範囲である。本発明に使用される顔料凝集防止剤としては特に２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールが好ましく、またこれを添加することにより、インク流路に使用されている部材への接液信頼性も向上することが確認できている。
【００３０】
その他、インクに添加する添加剤としては、防腐防黴剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が本発明に使用できる。
【００３１】
キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等がある。
【００３２】
防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト、ベンゾトリアゾール等がある。
【００３３】
また本発明のインクは、ノズル近傍での水分蒸発が３０％を越える前に、印字または非印字領域にインクを吐出させる記録方法を用いることで、より安定した高品位な画像形成を行なうことができる。更にはノズルより吐出される液滴の大きさが３〜４０ｐｌ、液滴の速度が６〜２０ｍ／ｓ、周波数１ＫＨｚ以上、解像度が３００ｄｐｉ以上である記録方法において使用されることで、更に本発明インクの特徴が生かされることになる。
【００３４】
本発明のインクはインク全重量に対する水分蒸発量が３０ｗｔ％を超えると急激に増粘するため、その前に印字領域もしくは非印字領域にインクを吐出させるシーケンスを備える。非印字領域へインクを吐出させる方法の１例としては、ヘッドを搭載しているキャリッジのスキャン数をカウントし、その値がある閾値を越えた場合に、インクを非印字領域に吐出させるよう、ヘッドを駆動させ、ある一定量のインクを吐出させる方法がとられる。非印字領域へ吐出されるインクの量はヘッドの駆動回数を変更することで、任意に設定できるが、印字速度を落とずに、かつ信頼性が保てる範囲内で、最小量のインクを吐出するよう、設定するのが望ましい。また吐出されたインクを受けるインク受けを設ける１例としては、被記録媒体を搬送するベルトの外側に、記録装置の構造上許容される範囲で設けることができる。このようにして、ある一定スキャン回数を超えた際に、非印字領域に設けられたインク受けに対し、一定量のインクを吐出させる記録方法を用いることで、より吐出安定性の確保された記録装置の提供が可能となる。
【００３５】
また記録装置として複数の加圧液室、加圧液室に連通する孔径３５μｍ以下のノズル及びインク供給路、振動板、振動板を変位させる電気機械変換手段からなる記録ヘッドを備え、かつ複数のインク滴を連続して吐出させ記録媒体に着弾する前にマージさせて大きな滴を形成する記録装置を用いることで、粘度が高めのインクにおいても、吐出安定性を確保することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例を示すが本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１インク
ブラックインク：
ＫＭ−９０３６（東洋インキ、自己分散型顔料） ５０重量％
グリセリン １０重量％
１，３−ブタンジオール １５重量％
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール ２重量％
２−ピロリドン ２重量％
界面活性剤（１−９） １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例１インクを得た。
【００３７】
実施例２インク
ポリマー溶液Ａの調整
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管及び滴下ロートを備えた１Ｌのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン１１．２ｇ、アクリル酸２．８ｇ、ラウリルメタクリレート１２．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート４．０ｇ、スチレンマクロマー４．０ｇ及びメルカプトエタノール０．４ｇを混合し、６５℃に昇温した。次にスチレン１００．８ｇ、アクリル酸２５．２ｇ、ラウリルメタクリレート１０８．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート３６．０ｇ、ヒドロキシルエチルメタクリレート６０．０ｇ、スチレンマクロマー３６．０ｇ、メルカプトエタノール３．６ｇ、アゾビスメチルバレロニトリル２．４ｇ及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を２．５時間かけてフラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル０．８ｇ及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を０．５時間かけて、フラスコ内に滴下した。６５℃で１時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル０．８ｇを添加し、更に１時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン３６４ｇを添加し、濃度が５０％のポリマー溶液８００ｇを得た。
【００３８】
顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整
ポリマー溶液Ａ２８ｇとＣ．Ｉ．ピグメントイエロー９７を２６ｇ、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液１３．６ｇ、メチルエチルケトン２０ｇ及びイオン交換水１３．６ｇを充分に攪拌した後、ロールミルを用いて混練した。得られたペーストをイオン交換水２００ｇに投入し、充分に攪拌した後、エバポレータを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、イエローポリマー微粒子の水分散体を得た。
【００３９】
イエローインク：
イエローポリマー微粒子分散体 ４０重量％
グリセリン ８重量％
１，３−ブタンジオール ２０重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−８） １．５重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例２インクを得た。
【００４０】
実施例３インク
顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整
顔料種をＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２に変えた他は同様にして、マゼンタポリマー微粒子の水分散体を得た。
マゼンタインク：
マゼンタポリマー微粒子の分散体 ５０重量％
グリセリン １０重量％
１，３−ブタンジオール １８重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−８） １．５重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例３インクを得た。
【００４１】
実施例４インク
顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整
顔料種をＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３に変えた他は同様にして、シアンポリマー微粒子の水分散体を得た。
シアンインク：
シアンポリマー微粒子分散体 ４０重量％
グリセリン ８重量％
１，３−ブタンジオール ２０重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−８） １．５重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例４インクを得た。
【００４２】
比較例１インク
Ａ社市販品のイエローインクカートリッジから抜き取ったインクを比較例１インクとした。
【００４３】
比較例２インク
Ａ社市販品のマゼンタインクカートリッジから抜き取ったインクを比較例２インクとした。
【００４４】
比較例３インク
Ａ社市販品のシアンインクカートリッジから抜き取ったインクを比較例３インクとした。
【００４５】
比較例４インク
Ａ社市販品のブラックインクカートリッジから抜き取ったインクを比較例４インクとした。
【００４６】
上記実施例１〜４インクと比較例１〜４インクについて、下記の評価（１）を行なった。
評価（１）：水分蒸発に伴う粘度上昇率及び粒径変化の測定
実施例インク及び比較例インク一定量を５０℃１０％の環境中に放置し、一定時間放置後のインク重量変化を測定し、またその時点でのインクの粘度（２５℃）及び粒径を測定した。粘度の測定には東機産業（株）社製の粘度計ＲＬ−５００を、粒径の測定にはマイクロトラック社製の粒度分布測定器ＵＰＡ１５０を使用し、希釈倍率５００倍で測定した。
水分蒸発量％とインクの粘度の関係（２５℃）を図１に、水分蒸発量％とインクの平均粒径の関係を図２に示す。
【００４７】
図１及び図２からわかるように、実施例インクはインク全重量に対する水分蒸発量が３０〜４５％の間に急激に増粘する点があるのに対し、比較例インクは増粘するポイントが水分蒸発量５０％以上のところにある。
平均粒径に関しては実施例インクは増粘する点においても、初期の５倍以下の平均粒径を維持しており、これは比較例インクと同じである。
【００４８】
実施例１〜４インクを実施例１インクセット、比較例１〜４インクを比較例１インクセットとして下記評価（２）を行なった。
【００４９】
評価（２）：印字品質評価
実施例インクについては後述する記録装置を用い、また比較例インクについては市販品Ａに適したプリンタを用い、カラー画像を印字速度が同じレベルのモードで印字した。印字した画像の文字滲み、及び色境界滲みについて目視で評価を行なった。評価用紙は普通紙を使用した。
評価は、滲みがないを◎、滲みがほとんどないを○、滲みが若干あるを△、滲みが明確を×とした。
【００５０】
【表２】
実施例１インクセットのインクは比較例１インクセットのインクに対し、インクが紙に着弾する前及び着弾時の水分蒸発でインクの増粘が起こるため、特に文字の滲みのない鮮明な画像が得られる。
【００５１】
比較例５インクセット
実施例１インクセットからを界面活性剤及び浸透剤を抜いたほかは同様にして、比較例５インクセットを作製した。
【００５２】
比較例６インクセット
実施例１インクセットから浸透剤を抜いたほかは同様にして、比較例６インクセットを作製した。
【００５３】
比較例７インクセット
実施例１インクセットから界面活性剤を抜いたほかは同様にして、比較例７インクセットを作製した。
比較例インクセット６、７のＢＫインクと実施例１インク（ＢＫ）の動的表面張力の比較を行なったところ、以下のような結果となった（図３参照）。動的表面張力はクルス社製の動的表面張力測定装置ＢＰ−２を使用し、２５℃で測定を行なった。浸透剤を添加していないインクでは、１０〜１００ｍｓｅｃでの動的な表面張力が下がらず、また活性剤を添加していないインクでは、１０００ｍｓｅｃ付近の静的な表面張力が下がらないことがわかる。
【００５４】
上記比較例５〜７インクセットについて評価（１）を行なったところ、比較例５インクセットの各インクは急激に増粘する点が水分蒸発量５０％以上であった。また比較例６及び７インクセットの各インクは水分蒸発量３８〜４２％の間で急激に増粘した。また評価（２）を行なったところ、以下のような結果となった。
【００５５】
【表３】
界面活性剤及び浸透剤を添加していないインクは文字滲み・色境界滲みともに大きい。
【００５６】
参考例１インク
実施例４インクにおいて、グリセリン量を５重量％、１，３−ブタンジオール量を２３重量％に変えたほかは同様にして、参考例１インクを作製した。
【００５７】
参考例２インク
実施例４インクにおいて、グリセリン量を２３重量％、１，３−ブタンジオール量を５重量％に変えたほかは同様にして、参考例２インクを作製した。
【００５８】
実施例４及び参考例１〜２インクについて、評価（１）を行なったところ、参考例１インクは増粘する点がインク全重量に対する水分蒸発量が３５〜３８ｗｔ％のところであったのに対し、参考例２インクは水分蒸発量４３〜４５ｗｔ％のところであった。また平均粒径変化については参考例１インクは初期平均粒径の４．８倍であったが、参考例２インクはほとんど粒径変化がなかった。これらのインクについて評価（２）の文字滲みの評価を行なったところ、以下のような結果となった。
【００５９】
【表４】
【００６０】
実施例５インク
実施例２インクにおいて、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールを０．５％添加したほかは、同様にして、実施例５インクを作製した。
【００６１】
実施例６インク
実施例４インクにおいて、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールを０．５％添加したほかは、同様にして、実施例６インクを作製した。
【００６２】
実施例５〜６インクについて評価（１）を行なったところ、いずれも２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールを添加していないインク（実施例２及び４）に比較して、水分蒸発時の粒径変化が小さかった（図４、図５参照）。また、評価（２）の文字滲みについて評価を行なったところ、いずれも添加していないインクと同等レベルであった。
【００６３】
実施例２、４、５、６及び参考例１、２のインクについて下記評価（３）を行なった。
評価（３）：間欠印字試験
評価機として、リコー社製ＩＪプリンタＩＰＳｉＯ Ｊｅｔ ３００（ノズル径３１μｍ）を使用し、一定時間吐出を行なわない状態でキャリッジをスキャン（空スキャン）を３０秒させた後に、ＩＪ用光沢フィルム上に全ノズル各２０滴印字し、その後回復動作（パージ５０滴）を行なう評価を１０回繰り返した。
評価は２０滴の印字中の特に第１滴目のドットのドット噴射方向について拡大写真をとり、目視で判断した。判断基準は以下に示す通りとした。
◎：噴射方向乱れがなく、またドットサイズも正常で１列に並んでいる
○：噴射方向乱れはなく、ドットもほぼ１列に並んでいるが、ドットサイズが若干小さい
△：若干噴射方向が乱れているが、乱れが第２発目の列に及んでいない
×：第１発目のドットが第２発目のドットのラインを超えている
××：吐出していない
【００６４】
【表５】
湿潤剤中のグリセリンの量が２０％未満だと、信頼性が悪くなり、また８０％を越えると文字滲みが発生する。また２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールを添加することにより、更に吐出安定性が向上している。
【００６５】
実施例７インク
まず下記に示す方法で顔料分散液を作製した。
イエロー顔料分散液
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９７ ３０重量％
ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸アンモニウム １５重量％
エチレングリコール ３０重量％
純水 残量
上記成分を混合した後、湿式サンドミルにて分散を行ない、遠心処理にかけて粗大粒子を取り除き、イエロー顔料分散液を得た。
【００６６】
イエローインク
イエロー顔料分散液 ２０重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール ２重量％
界面活性剤（１−７） ２重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例７インクを得た。
【００６７】
実施例８インク
まず下記に示す方法で顔料分散液を作製した。
マゼンタ顔料分散液
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２ ３０重量％
ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸アンモニウム １５重量％
グリセリン ３０重量％
純水 残量
上記成分を混合した後、３本ロールミルにて分散を行ない、遠心処理にかけて粗大粒子を取り除き、マゼンタ顔料分散液を得た。
【００６８】
マゼンタインク
マゼンタ顔料分散液 ２５重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール ２重量％
界面活性剤（１−７） １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例８インクを得た。
【００６９】
実施例９インク
まず下記に示す方法で顔料分散液を作製した。
シアン顔料分散液
Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３ ３０重量％
ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸アンモニウム １５重量％
エチレングリコール ３０重量％
純水 残量
上記成分を混合した後、湿式サンドミルにて分散を行ない、遠心処理にかけて粗大粒子を取り除き、シアン顔料分散液を得た。
【００７０】
シアンインク
シアン顔料分散液 １５重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール ２重量％
界面活性剤（１−７） １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例９インクを得た。
【００７１】
実施例１０インク
まず下記に示す方法で顔料分散液を作製した。
自己分散シアン顔料分散液
Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３を２０部に対しスルホラン７０部を仕込み、オイルバス中で１２０℃にした後、スルファミン酸１０部を加えて５時間スルホン化を行なった。その後冷却し、遠心分離を行なって粗大粒子を取り除き、自己分散シアン顔料分散液を得た。
【００７２】
シアンインク
自己分散型シアン顔料分散体 ５０重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−７） １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例１０インクを得た。
上記実施例７〜８インクについて、評価（１）を行なったところ、いずれも水分蒸発３０〜４５ｗｔ％の間に増粘する点があり、またその点での平均粒径は初期の５倍以内であった。
【００７３】
実施例２インクセット
実施例１、７〜９のインクを実施例２インクセットとた。
【００７４】
実施例３インクセット
実施例１、７、８、１０のインクを実施例３インクセットとした。
上記実施例２、３インクセットについて、評価（２）を行なったところ、以下の結果となった。
【００７５】
【表６】
また実施例７〜１０について、評価（３）を行なったところ、以下の結果となった。
【００７６】
【表７】
【００７７】
実施例１１インク
実施例１インクにおいて、１，３−ブタンジオールを３−メチル−１，３−ブタンジオールに変えたほかは、同様にして、実施例１１インクを作製した。
【００７８】
実施例１２インク
実施例２インクにおいて使用したＣ．Ｉ．ピグメントイエロー９７を、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４に変更した顔料含有ポリマー微粒子水分散体を使用し、また１，３−ブタンジオールを３−メチル−１，３−ブタンジオールに変えたほかは、同様にして、実施例１２インクを作製した。
【００７９】
実施例１３インク
実施例３インクにおいて、１，３−ブタンジオールを３−メチル−１，３−ブタンジオールに変えたほかは、同様にして、実施例１３インクを作製した。
【００８０】
実施例１４インク
実施例４インクにおいて、１，３−ブタンジオールを３−メチル−１，３−ブタンジオールに変えたほかは、同様にして、実施例１４インクを作製した。
上記実施例１１〜１４インクについて、評価（１）を行なったところ、いずれもインク全重量に対する水分蒸発量が３０〜４５ｗｔ％の間に増粘する点があり、またその点での平均粒径は初期の５倍以内であった。
【００８１】
実施例４インクセット
実施例１１〜１４のインクを実施例４インクセットとした。
上記実施例４インクセットについて、評価（２）を行なったところ、以下の結果となった。
【００８２】
【表８】
上記実施例１１〜１４について、評価（３）を行なったところ、以下の結果となった。
【００８３】
【表９】
【００８４】
（インクカートリッジ）
本発明のインクカートリッジは、本発明の前記記録用インクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適に挙げられる。
【００８５】
本発明のインクカートリッジの一態様について、図面を参照しながら説明する。図６に示すインクカートリッジ（１’）は、記録用インクを内部に収容するインク袋（２’）と、インク袋（２’）を収納する筐体（３’）とを有する。インク袋（２’）は、アルミニウムラミネートフィルムからなる略長方形状の可撓性を有する袋状部を有し、内部に本発明の前記記録用インクを充填した状態で収容する。筐体（３’）は、第１筐体（１１）と、第２筐体（１２）と、第３筐体（１３）とで形成される。インクカートリッジ（１’）においては、第１筐体（１１）と第２筐体（１２）とがねじ部材（８２）によって締め付け固定される。
【００８６】
本発明のインクカートリッジは、本発明の前記記録用インク（インクセット）を収容し、各種インクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いることができ、また、後述する本発明のインクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いるのが特に好ましい。
【００８７】
（インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法）
本発明のインクジェット記録装置は、インク飛翔手段を少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、刺激発生手段、制御手段等を有してなる。
本発明のインクジェット記録方法は、インク飛翔工程を少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、刺激発生工程、制御工程等を含む。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明のインクジェット記録装置により好適に実施することができ、前記インク飛翔工程は前記インク飛翔手段により好適に行うことができる。また、前記その他の工程は、前記その他の手段により好適に行うことができる。
【００８８】
−インク飛翔工程及びインク飛翔手段−
前記インク飛翔工程は、前記本発明の記録用インクに、刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を形成する工程である。
前記インク飛翔手段は、前記本発明の記録用インクに、刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を形成する手段である。該インク飛翔手段としては、特に制限はなく、例えば、インク吐出用の各種のノズル、などが挙げられる。
本発明においては、該インクジェットヘッドの液室部、流体抵抗部、振動板、及びノズル部材の少なくとも一部がシリコン及びニッケルの少なくともいずれかを含む材料から形成されることが好ましい。
また、インクジェットノズルのノズル径は、３０μｍ以下が好ましく、１〜２０μｍが好ましい。
【００８９】
前記刺激は、例えば、前記刺激発生手段により発生させることができ、該刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱（温度）、圧力、振動、光、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
【００９０】
なお、前記刺激発生手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライト、などが挙げられ、具体的には、例えば、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータ等、などが挙げられる。
【００９１】
前記記録用インクの飛翔の態様としては、特に制限はなく、前記刺激の種類等応じて異なり、例えば、前記刺激が「熱」の場合、記録ヘッド内の前記記録用インクに対し、記録信号に対応した熱エネルギーを例えばサーマルヘッド等を用いて付与し、該熱エネルギーにより前記記録用インクに気泡を発生させ、該気泡の圧力により、該記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。また、前記刺激が「圧力」の場合、例えば記録ヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓み、圧力室の容積が縮小して、前記記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。
【００９２】
前記飛翔させる前記記録用インクの液滴は、その大きさとしては、例えば、３〜４０ｐｌとするのが好ましく、その吐出噴射の速さとしては５〜２０ｍ／ｓとするのが好ましく、その駆動周波数としては１ｋＨｚ以上とするのが好ましく、その解像度としては３００ｄｐｉ以上とするのが好ましい。
【００９３】
なお、前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
【００９４】
本発明のインクジェット記録装置により本発明のインクジェット記録方法を実施する一の態様について、図面を参照しながら説明する。図７に示すインクジェット記録装置は、装置本体（１０１）と、装置本体（１０１）に装着した用紙を装填するための給紙トレイ（１０２）と、装置本体（１０１）に装着され画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ（１０３）と、インクカートリッジ装填部（１０４）とを有する。インクカートリッジ装填部（１０４）の上面には、操作キーや表示器などの操作部（１０５）が配置されている。インクカートリッジ装填部（１０４）は、インクカートリッジ（１’）の脱着を行うための開閉可能な前カバー（１１５）を有している。
【００９５】
装置本体（１０１）内には、図８及び図９に示すように、図示を省略している左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド（１３１）とステー（１３２）とでキャリッジ（１３３）を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ（不図示）によって図９で矢示方向に移動走査する。
【００９６】
キャリッジ（１３３）には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の記録用インク滴を吐出する４個のインクジェット記録用ヘッドからなる記録ヘッド（１３４）を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
記録ヘッド（１３４）を構成するインクジェット記録用ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを記録用インクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
また、キャリッジ（１３３）には、記録ヘッド（１３４）に各色のインクを供給するための各色のサブタンク（１３５）を搭載している。サブタンク（１３５）には、図示しない記録用インク供給チューブを介して、インクカートリッジ装填部（１０５）に装填された本発明のインクカートリッジ（１’）から本発明の前記記録用インクが供給されて補充される。
【００９７】
一方、給紙トレイ（１０３）の用紙積載部（圧板）（１４１）上に積載した用紙（１４２）を給紙するための給紙部として、用紙積載部（１４１）から用紙（１４２）を１枚づつ分離給送する半月コロ（給紙コロ１４３）、及び給紙コロ（１４３）に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド（１４４）を備え、この分離パッド（１４４）は給紙コロ（１４３）側に付勢されている。
【００９８】
この給紙部から給紙された用紙（１４２）を記録ヘッド（１３４）の下方側で搬送するための搬送部として、用紙（１４２）を静電吸着して搬送するための搬送ベルト（１５１）と、給紙部からガイド（１４５）を介して送られる用紙（１４２）を搬送ベルト（１５１）との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ（１５２）と、略鉛直上方に送られる用紙（１４２）を略９０°方向転換させて搬送ベルト（１５１）上に倣わせるための搬送ガイド（１５３）と、押さえ部材（１５４）で搬送ベルト（１５１）側に付勢された先端加圧コロ（１５５）とが備えられ、また、搬送ベルト（１５１）表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ（１５６）が備えられている。
【００９９】
搬送ベルト（１５１）は、無端状ベルトであり、搬送ローラ（１５７）とテンションローラ（１５８）との間に張架されて、ベルト搬送方向に周回可能である。搬送ベルト（１５１）の裏側には、記録ヘッド（１３４）による印写領域に対応してガイド部材（１６１）が配置されている。なお、記録ヘッド（１３４）で記録された用紙（１４２）を排紙するための排紙部として、搬送ベルト（１５１）から用紙（１４２）を分離するための分離爪（１７１）と、排紙ローラ（１７２）及び排紙コロ（１７３）とが備えられており、排紙ローラ（１７２）の下方に排紙トレイ（１０３）が配されている。
【０１００】
装置本体（１０１）の背面部には、両面給紙ユニット（１８１）が着脱自在に装着されている。両面給紙ユニット（１８１）は、搬送ベルト（１５１）の逆方向回転で戻される用紙（１４２）を取り込んで反転させて再度カウンタローラ（１５２）と搬送ベルト（１５１）との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット（１８１）の上面には手差し給紙部（１８２）が設けられている。
【０１０１】
このインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙（１４２）が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙（１４２）は、ガイド（１４５）で案内され、搬送ベルト（１５１）とカウンタローラ（１５２）との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド（１５３）で案内されて先端加圧コロ（１５５）で搬送ベルト（１５１）に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
このとき、帯電ローラ（１５６）によって搬送ベルト（１５７）が帯電されており、用紙（１４２）は、搬送ベルト（１５１）に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ（１３３）を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド（１３４）を駆動することにより、停止している用紙（１４２）にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙（１４２）を所定量搬送後、次行の記録を行う。記録終了信号又は用紙（１４２）の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙（１４２）を排紙トレイ（１０３）に排紙する。
そして、サブタンク（１３５）内の記録用インクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジ（１’）から所要量の記録用インクがサブタンク（１３５）に補給される。
【０１０２】
このインクジェット記録装置においては、本発明のインクカートリッジ（１’）中の記録用インクを使い切ったときには、インクカートリッジ（１’）における筐体（３’）を分解して内部のインク袋（２’）だけを交換することができる。また、インクカートリッジ（１’）は、縦置きで前面装填構成としても、安定した記録用インクの供給を行うことができる。したがって、装置本体（１０１）の上方が塞がって設置されているような場合、例えば、ラック内に収納したり、あるいは装置本体（１０１）の上面に物が置かれているような場合でも、インクカートリッジ（１’）の交換を容易に行うことができる。
【０１０３】
なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型（シャトル型）インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。
【０１０４】
また、本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機、などに特に好適に適用することができる。
【０１０５】
以下に本発明の記録装置を説明する。
図１０は本発明を適用したインクジェットヘッドの要素拡大図、図１１は同ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
このインクジェットヘッドは、図示されていないインク供給口と共通液室（１−２）となる彫り込みを形成したフレーム（１）と、流体抵抗部（２−１）、加圧液室（２−２）となる彫り込みとノズル（３−１）に連通する連通口（２−３）を形成した流路板（２）と、ノズル（３−１）を形成するノズル板と、凸部（６−１）、ダイヤフラム部（６−２）およびインク流入口（６−３）を有する振動板（６）と、振動板に接着層（７）を介して接合された積層圧電素子（５）と、積層圧電素子（５）を固定しているベース（４）を備えている。ベース（４）はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層圧電素子（５）を２列配置して接合している。
積層圧電素子（５）は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層（図示せず）と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層（図示せず）とを交互に積層している。内部電極層（図示せず）は両端で外部電極（図示せず）に接続する。
積層圧電素子（５）はハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、１つ毎に駆動部（５−６）と支持部（５−７）（非駆動部）として使用する。
外部電極（図示せず）の外側はハーフカットのダイシング加工で分割されるように、切り欠き等の加工により長さを制限しており、これらは複数の個別電極（図示せず）となる。他方はダイシングでは分割されずに導通しており、共通電極（５−５）となる。
駆動部の個別電極（図示せず）にはＦＰＣ（８）が半田接合されている。また、共通電極（５−５）は積層圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣ（８）のＧｎｄ電極に接合している。ＦＰＣ（８）には図示しないドライバＩＣが実装されており、これにより駆動部（５−６）への駆動電圧印加を制御している。
【０１０６】
振動板（６）は、薄膜のダイアフラム部（６−２）と、このダイアフラム部（６−２）の中央部に形成した駆動部（５−６）となる積層圧電素子（５）と接合する島状凸部（アイランド部）（６−１）と、図示されていない支持部に接合する梁を含む厚膜部と、インク流入口（６−３）となる開口を電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成している。ダイヤフラム部の厚さは３ｕｍ、幅は３５ｕｍ（片側）である。
この振動板（６）の島状凸部（６−１）と積層圧電素子（５）の可動部（５−６）、振動板（５）とフレーム（１）の結合は、ギャップ材を含んだ接着層（７）をパターニングして接着している。
【０１０７】
流路板（２）はシリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部（２−１）、加圧液室（２−２）となる彫り込み、およびノズル（３−１）に対する位置に連通口（２−３）となる貫通口をエッチング工法でパターニングした。
エッチングで残された部分が加圧液室（２−２）の隔壁（２−４）となる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部（２−１）とした。
【０１０８】
ノズルプレート（３）は金属材料、例えば電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル（３−１）を多数を形成している。このノズル（３−１）の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成している。また、このノズル（３−１）の径はインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍである。また各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。
このノズルプレート（３）のインク吐出面（ノズル表面側）は、図示しない撥水性の表面処理を施した図示されていない撥水処理層を設けている。ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
図示されていないインク供給口と共通液室（１−２）となる彫り込みを形成するフレーム（１）は樹脂成形で作製している。
【０１０９】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部（５−６）に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動部（５−６）に積層方向の変位が生起し、振動板（３）を介して加圧液室（２−２）が加圧されて圧力が上昇し、ノズル（３−１）からインク滴が吐出される。
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室（２−２）内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室（２−２）内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室（１−２）に流入し、共通液室（１−２）からインク流入口（６−３）を経て流体抵抗部（２−１）を通り、加圧液室（２−２）内に充填される。
流体抵抗部（２−１）は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】水分蒸発量％とインクの粘度の関係例（２５℃）を示した図である。
【図２】水分蒸発量％とインクの平均粒径の関係例を示した図である。
【図３】本発明における動的表面張力低下の例を示した図である。
【図４】本発明における水分蒸発量％とインクの粘度の別の関係例を示した図である。
【図５】本発明における水分蒸発量％とインクの平均粒径の別の関係例を示した図である。
【図６】本発明のインクカートリッジの一例を示す概略説明図である。
【図７】本発明のインクジェット記録装置の一例を示す概略説明図である。
【図８】図７のインクジェット記録装置の内部構造の一例を示す概略説明図である。
【図９】図７のインクジェット記録装置の内部構造の示す概略平面図である。
【図１０】本発明を適用したインクジェットヘッドの要素拡大図である。
【図１１】本発明を適用したインクジェットヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１’ インクカートリッジ
２’ インク袋
３’ インクカートリッジの筐体
１１ 第１筐体
１２ 第２筐体
１３ 第３筐体
２５ インク供給口
８２ ネジ部材
１０１ 装置本体
１０２ 給紙トレイ
１０３ 排紙トレイ
１０４ インクカートリッジ装填部
１１１ 上カバー
１１２ 前面
１１５ 前カバー
１３１ ガイドロッド
１３２ ステー
１３３ キャリッジ
１３４ 記録ヘッド
１３５ サブタンク
１４１ 用紙載置部
１４２ 用紙
１４３ 給紙コロ
１４４ 分離パッド
１４５ ガイド
１５１ 搬送ベルト
１５２ カウンタローラ
１５３ 搬送ガイド
１５４ 押さえ部材
１５５ 先端加圧コロ
１５６ 帯電ローラ
１５７ 搬送ローラ
１５８ デンションローラ
１６１ ガイド部材
１７１ 分離爪
１７２ 排紙ローラ
１７３ 排紙コロ
１８１ 両面給紙ユニット
１８２ 手差し給紙部
１ フレーム
１−２ 共通液室
２ 流路板
２−１ 流体抵抗部
２−２ 加圧液室
２−３ 連通口
２−４ 隔壁
３ ノズルプレート（振動板）
３−１ ノズル
４ ベース
５ 積層圧電素子
５−５ 共通電極
５−６ 駆動部（可動部）
５−７ 支持部
６ 振動板
６−１ 島状凸部
６−２ ダイヤフラム部
６−３ インク流入口
７ 接着層
８ ＦＰＣ
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット記録用インク、インクカートリッジ、そのインクを使用した記録方法及び記録装置に関する。詳細には、普通紙に対する画像品質・高速印字対応に優れ、かつ保存安定性及び吐出安定性が良好なインク、インクカートリッジ、そのインクを使用した記録方法及び記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、普通紙への印字が可能で、カラー化が容易であり、かつ小型で価格も安価で、しかもランニングコストが低いなどの理由から、近年、急速に普及してきている。一般にインクジェット記録用インクに要求される特性としては、高画質を達成するための色調、画像濃度、滲みなど、信頼性を達成するためのインク中の着色剤の溶解または分散安定性・保存安定性・吐出安定性など、記録画像の保存性を確保するための耐水性耐光性など、また高速化を達成するためのインクの速乾性などが挙げられ、これらの要求を満たすように従来より様々な提案がなされてきている。
【０００３】
インクジェット記録用インクの着色剤としては、その発色性の良さや信頼性の高さ等の点から、当初は染料インクが主流であったが、近年に至り、記録画像に耐光性や耐水性を持たせるためにカーボンブラック等の顔料を用いたインキ組成物にも注目が集まっている。
また、印字品質の高画質化及び高速印字を達成するために、最近ではインクを小滴化する傾向にあり、そのためにノズル径も小径化される方向にある。
従って着色剤として顔料を使用し、かつノズル径の小径化されたプリンタでの吐出安定性を確保することはかなり難しく、インクの他の特性と両立させる試みがこれまで多々なされているが、充分な対応はなされていないのが現状である。
【０００４】
これまではプリンタの信頼性向上のためには、粘度の上昇を極力押さえる方向でインクが設計されている。例えば、特許文献１ではインクの２倍濃縮時の粘度変化を１０倍以内、かつ粒径変化を３倍以内にすることにより、顔料の凝集がインクの広がりを抑制することを防ぎ、白抜けを防止できるとしているが、このインクでは普通紙上で高画質を形成することは難しい。また、特許文献２ではインク中の揮発成分を蒸発した後の残留分が液体であり、かつその粘度が初期粘度の１０倍以内であるインクが開示されているが、このインクは染料インクであり、信頼性は高いものの、やはり普通紙での画質が劣るものである。特許文献３では６０℃環境下での水分蒸発させたときの、インク粘度が蒸発前の粘度の６００倍以下であるインクが開示されているが、これもやはり染料インクであり、水溶性高分子を添加することで、インクの信頼性と画像品質の耐久性とのバランスをとっているが、耐水性に問題が残る。また、特許文献４によれば、粘度の高いインク（５〜１５ｍＰａ・ｓ）が高画質を確保するためには必要であるとの提示がある。これによれば、信頼性確保のために初期の蒸発速度を調整し、かつ粘度を調整するための粘度調整剤として特定の化合物を添加すると良いとしているが、この場合、用いる顔料の粒径の安定性についてはなんら記載がなく、２４時間放置後の信頼性があるとしているが、吐出させるヘッドの構成とノズル径の大きさによっては更に長期放置された場合など、信頼性に劣るインク処方となる。以上のように、高速で高品位な印字品質を確保するためには粘度の高いインクを使用する必要があるが、粘度の高いインクは信頼性を確保するのが難しく、使いこなせていないのが現状である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３７４４９号公報
【特許文献２】特開２０００−９５９８３号公報
【特許文献３】特開平９−１１１１６６号公報
【特許文献４】特開２００１−２６２０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明のインクの特徴は、インク全重量に対する水分蒸発量が３０〜４５％の間に急激に増粘する（粘度上昇率（ｍＰａ・ｓ／％）が５０を越える）ように処方されたことにある。これにより、インクがノズルより吐出されてから紙に着弾する前及び着弾時の水分蒸発でインクの増粘が起こり、普通紙においても高画質を形成することができる。
全インク重量に対する水分蒸発量が３０％よりも低いところで増粘するインクは吐出安定性が悪く、また４５％を超えるところで増粘するインクは、インクが紙に着弾した時点での粘度が低いため、滲みを生じやすい。また急激に増粘する点においても平均粒径の変化を小さく押さえられるようにインクを設計することで、短期および長期の信頼性が確保される。
（ここでいう平均粒径とは、体積累積パーセント５０％の値をさす。体積累積パーセント５０％の値を測定するには、例えば、インク中のブラウン運動を行なっている粒子にレーザー光を照射し、粒子から戻ってくる光（後方散乱光）の振動数（光の周波数）の変化量から粒子径を求める動的光散乱法（ドップラー散乱光解析）といわれる方法を用いることができる。）
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の特徴を満たすインクを得るためのインクの構成要素としては、着色剤・湿潤剤・界面活性剤・浸透剤が基本要素であり、それぞれの組み合わせ・配合比が重要である。またさらにある特定のｐＨ調整剤を顔料凝集防止剤として添加することで、さらに高画質で信頼性の高いインクを得ることが可能となった。
例えば、前記「３０〜４５％の水分蒸発で急激に増粘」するように処方する方策の一例を説明すると、水に比し沸点も粘度もかなり高い湿潤剤と、沸点も粘度もある程度高い湿潤剤とを適正量ずつ使い分け、水とこれら湿潤剤を配合することが有用（無論、これは本発明の理解を助けるための単なる一例であってこれに限る訳ではない）であるが、これだけでなく、液相での配位性や水素結合性、平衡水分量が高いものを用いることが効果的であり、また、着色剤の添加量や各分散媒成分との親和性、界面活性剤や浸透剤添加の影響等を考慮することも望ましい。したがって、湿潤剤としては、従来から多用されているエチレングリコールのような低級グリコールや低級アルコール等を、沸点も粘度も極めて高い他の湿潤剤と併用することなく、湿潤剤全体の８０％以上用いることは好ましくない場合がある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水に分散する着色剤、湿潤剤、界面活性剤、浸透剤からなるインクジェット記録用インクにおいて、水分蒸発３０〜４５％の間に急激に増粘する（粘度上昇率（ｍＰａ・ｓ／％）が５０を越える）ようにインクを処方することで、普通紙においても高画質を形成することができる。また急激に増粘する点においても平均粒径の変化を小さく押さえられるようにインクを設計することで、短期および長期の信頼性が確保される。また本発明の記録方法・記録装置を用いることで、より吐出安定性の高い、高品位な画像形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、それぞれの構成要素について詳細に記載するが、本発明はこれらに限定されるわけではない。
着色剤については、耐候性の面から主として顔料が用いられるが、色調調整の目的で同時に染料を耐候性を劣化させない範囲内で含有しても構わない。
顔料としては無機顔料・有機顔料を問わず、また自己分散型でも、界面活性剤及びまたは高分子分散剤により分散されたものでも、またエマルジョンタイプのものでも、また自己分散型の顔料を樹脂被覆して分散させたものでもよい。
【００１０】
無機顔料としては、酸化チタン及び酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
【００１１】
有機顔料としては、アゾ顔料（アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む）、多環式顔料（例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など）、染料キレート（例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど）、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、特に、水と親和性の良いものが好ましく用いられる。
【００１２】
上記顔料において、より好ましく用いられる顔料の具体例としては、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、または銅、鉄（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料が挙げられる。
さらに、カラー用としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１、３、１２、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、７４、８１、８３、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、４０８、１０９、１１０、１１７、１２０、１２８、１３８、１５０、１５１、１５３、１８３、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ５、１３、１６、１７、３６、４３、５１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、３、５、１７、２２、２３、３１、３８、４８：２、４８：２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｃａ））、４８：３、４８：４、４９：１、５２：２、５３：１、５７：１（ブリリアントカーミン６Ｂ）、６０：１、６３：１、６３：２、６４：１、８１、８３、８８、１０１（べんがら）、１０４、１０５、１０６、１０８（カドミウムレッド）、１１２、１１４、１２２（キナクリドンマゼンタ）、１２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０９、２１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１（ローダミンレーキ）、３、５：１、１６、１９、２３、３８、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１、２、１５、１５：１、１５：２、１５：３（フタロシアニンブルー）、１６、１７：１、５６、６０、６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１、４、７、８、１０、１７、１８、３６等が挙げられる。
【００１３】
これら顔料のうち、好ましい形態としては、顔料の表面に少なくとも１種の親水基が直接もしくは他の原子団を介して結合するように表面改質されたものである。そのためには、顔料の表面に、ある特定の官能基（スルホン基やカルボキシル基等の官能基）を化学的に結合させるか、あるいはまた、次亜ハロゲン酸および／またはその塩を用いて湿式酸化処理するなどの方法が用いられる。なかでも好ましい形態は、顔料の表面にカルボキシル基が結合され、水中に分散されている形態である。これも顔料が表面改質されカルボキシル基が結合しているために、分散安定性が向上するばかりではなく、高品位な印字品質が得られるとともに、印字後の記録媒体の耐水性がより向上する。
【００１４】
また、この形態のインクは乾燥後の再分散性に優れるため、長期間印字を休止し、インクジェットヘッドのノズル付近のインクの水分が蒸発した場合も目詰まりを起こさず簡単なクリーニング動作で容易に良好な印字が行なえるようになる。また、この自己分散型の顔料は、後述する界面活性剤及び浸透剤と組み合わせたときに、特に相乗効果が大きく、より信頼性の高い、高品位な画像を得ることが可能となる。
【００１５】
上記形態の顔料に加え、ポリマー微粒子に顔料を含有させたポリマーエマルジョンを使用することも可能である。顔料を含有させたポリマーエマルジョンとは、ポリマー微粒子中に顔料を封入したもの、及び／またはポリマー微粒子の表面に顔料を吸着させたものである。この場合、全ての顔料が封入及び／または吸着している必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲で該顔料がエマルジョン中に分散にしていてもよい。ポリマーエマルジョンを形成するポリマーとしてはビニル系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、及びポリウレタン系ポリマー等が挙げられるが、特に好ましいポリマーはビニル系ポリマー及びポリエステル系ポリマーである。
【００１６】
更に本発明においては、分散剤で水性媒体中に分散させて得られた顔料を併用することも可能である。好ましい分散剤としては、従来公知の顔料分散液を調整するのに用いられる公知の分散剤を使用することができ、例えば以下のものが挙げられる。
【００１７】
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体等。
【００１８】
これらの共重合体は重量平均分子量が３，０００〜５０，０００であるのが好ましく、より好ましくは５，０００〜３０，０００、最も好ましくは７，０００〜１５，０００である。分散剤の添加量は、顔料を安定に分散させ、本発明の他の効果を失わせない範囲で適宣添加されて良い。分散剤としては１：０．０６〜１：３の範囲が好ましく、より好ましくは１：０．１２５〜１：３の範囲である。
【００１９】
更に好ましくは、上記インク中の分散剤にはカルボキシル基が結合していることが好ましい。分散剤にカルボキシル基が結合していると、分散安定性が向上するばかりではなく、高品位な印字品質が得られるとともに、印字後の記録媒体の耐水性がより向上する。更に上記の裏抜けを防止する効果が得られる。特に、カルボキシル基が結合している分散剤で分散した顔料と、浸透剤とを併用した場合においては、普通紙などの比較的サイズ度の高い記録媒体に印字した場合においても、充分な乾燥速度が得られ、且つ、裏抜けが少ないという効果が得られる。これは、カルボン酸の解離定数が他の酸基に比較して小さいため、顔料が記録媒体に付着した後、インクのｐＨ価の低下や、記録媒体表面近傍に存在するカルシウムなどの多価金属イオンとの相互作用などにより、分散剤自体の溶解度が低下し、分散剤自体や顔料が凝集するためと推定される。
【００２０】
本発明では顔料のみでなく、以下のような染料を併用することも可能である。
例えば、酸性染料及び食用染料として
Ｃ．Ｉ．アシッド・イエロー１７、２３、４２、４４、７９、１４２
Ｃ．Ｉ．アシッド・レッド１、８、１３、１４、１８、２６、２７、３５、３７、４２、５２、８２、８７、８９、９２、９７、１０６、１１１、１１４、１１５、１３４、１８６、２４９、２５４、２８９
Ｃ．Ｉ．アシッド・ブルー９、２９、４５、９２、２４９
Ｃ．Ｉ．アシッド・ブラック１、２、７、２４、２６、９４
Ｃ．Ｉ．フード・イエロー２、３、４
Ｃ．Ｉ．フード・レッド７、９、１４
Ｃ．Ｉ．フード・ブラック１、２
直接性染料として
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・イエロー１、１２、２４、２６、３３、４４、５０、１２０、１３２、１４２、１４４、８６
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・レッド１、４、９、１３、１７、２０、２８、３１、３９、８０、８１、８３、８９、２２５、２２７
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・オレンジ２６、２９、６２、１０２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブルー１、２、６、１５、２２、２５、７１、７６、７９、８６、８７、９０、９８、１６３、１６５、１９９、２０２
Ｃ．Ｉ．ダイレクト・ブラック１９、２２、３２、３８、５１、５６、７１、７４、７５、７７、１５４、１６８、１７１
塩基性染料として
Ｃ．Ｉ．ベーシック・イエロー１、２、１１、１３、１４、１５、１９、２１、２３、２４、２５、２８、２９、３２、３６、４０、４１、４５、４９、５１、５３、６３、４６５、６７、７０、７３、７７、８７、９１
Ｃ．Ｉ．ベーシック・レッド２、１２、１３、１４、１５、１８、２２、２３、２４、２７、２９、３５、３６、３８、３９、４６、４９、５１、５２、５４、５９、６８、６９、７０、７３、７８、８２、１０２、１０４、１０９、１１２
Ｃ．Ｉ．ベーシック・ブルー１、３、５、７、９、２１、２２、２６、３５、４１、４５、４７、５４、６２、６５、６６、６７、６９、７５、７７、７８、８９、９２、９３、１０５、１１７、１２０、１２２、１２４、１２９、１３７、１４１、１４７、１５５
Ｃ．Ｉ．ベーシック・ブラック２、８
反応性染料として
Ｃ．Ｉ．リアクティブ・ブラック３、４、７、１１、１２、１７
Ｃ．Ｉ．リアクテイブ・イエロー１、５、１１、１３、１４、２０、２１、２２、２５、４０、４７、５１、５５、６５、６７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ・レッド１、１４、１７、２５、２６、３２、３７、４４、４６、５５、６０、６６、７４、７９、９６、９７
Ｃ．Ｉ．リアクティブ・ブルー１、２、７、１４、１５、２３、３２、３５、３８、４１、６３、８０、９５
等が使用できる。これらのなかで特に好ましいのは、酸性染料及び直接性染料である。
【００２１】
インク中の着色剤の添加量は、３〜１５重量％程度が好ましく、より好ましくは５〜１２重量％程度である。
【００２２】
湿潤剤としては、水素結合しやすく、単独では粘度が高いもので、かつ、平衡水分量が高く、水分の存在下では粘度が低下するようなものを含有させることで、本発明のようなインクを得ることができる。
そのような多価アルコールとしては、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオールなどが挙げられるが、特にグリセリンは、水分蒸発に伴い粘度が急激に上昇するが、着色剤の凝集を押さえ、粒径が大きくなるのを防ぐ効果が高いため、湿潤剤全体の２０％以上添加することが重要である。また平衡水分量等の面からも、グリセリンは好ましい。
【００２３】
グリセリンと併用される湿潤剤としては、１，３−ブタンジオールもしくは３−メチル−１，３−ブタンジオールが望ましい。１，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオールは、グリセリン同様に平衡水分量が高く、信頼性が高いうえに、インクが紙に着弾した際の画素の広がりを均一にし、更には色材を紙表面にとどめる効果も高い。特に３−メチル−１，３−ブタンジオールは、画素の広がりをより均一にする効果が高く、高品位な画像が形成できる。グリセリンは信頼性向上効果が高いが、多量に添加すると画質が悪くなり、また水分蒸発後の粘度上昇が大きくなりすぎて、吐出安定性も悪くなる場合があるため、これらのブタンジオールとグリセリンの混合比は、望ましくは１：４〜４：１、より望ましくは１：３〜３：１、更に望ましくは１：1〜３：１の範囲にすることが重要である。インク全体に占める湿潤剤の割合は１０〜４０％が本発明の効果が得られる範囲であるが、特に好ましくは２５〜３５％の範囲である。湿潤剤量が少ないとインクの保存安定性・吐出安定性が悪くなり、ノズルの目詰まりが起こりやすくなる。また湿潤剤量が多すぎると、乾燥性が悪くなり、文字の滲みや色境界の滲みが発生し、画像品質が低下することになる。
【００２４】
本発明のインクに添加される界面活性剤と浸透剤とはそれぞれ後述するような特性を持たせることを目的として添加される。本発明で使用される界面活性剤は、特に１０００ｍｓｅｃ付近の静的な表面張力を下げ、紙にインクが着弾した際に、紙内部への浸透を促進する目的を持つものである。それに対して、本発明で使用される浸透剤は、特に１０〜１００ｍｓｅｃ付近のより動的な表面張力を下げ、インクが紙に着弾した瞬間の、紙表面での広がりを促進する目的を持つ。これらの界面活性剤と浸透剤を併用することで、より画素の広がりも適切で、紙内部への浸透性も高い（従って速乾性のある）インクを得ることが可能となり、より高品位な画像が高速で得られることとなる。
このような界面活性剤としては特に限定はなく、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能であるが、色材の分散安定性と画像品質との関係から、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリエキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド添加物等のノニオン系の界面活性剤が望ましく用いられる。また、処方によってはフッ素系の界面活性剤やシリコーン系の界面活性剤を併用（もしくは単独使用）することも可能である。中でも特に望ましいのが、下記一般式（１）で示されるノニオン系界面活性剤である。
【化１】
（Ｒは、炭素数６〜１４の分岐してもよいアルキル基を示し、ｍは正数を示す。）
画質の面から、Ｒは好ましくは炭素数１０以上のアルキル基であり、またｍは７〜９の範囲が好ましい。
インク組成物中でのこれら界面活性剤の添加量は０．０１重量％〜５．０重量％であり、好ましくは０．５重量％〜３重量％である。０．０１重量％未満では添加した効果はなく、５．０重量％より多い添加では記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けの発生といった問題が発生する。
一般式（１）の具体例としては以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
【表１】
【００２６】
また、これらは、単独で用いても、複数のものを混合して用いてもよい。単独では記録液中で容易に溶解しない場合も、混合することで可溶化され、安定に存在することができる。市販の界面活性剤で本化合物を主成分として含有するものとしては、日光ケミカルズ（株）より入手可能なＢＴシリーズ、日本触媒（株）より入手可能なソフタノールシリーズ、日本油脂（株）より入手可能なディスパノールなどが挙げられる。
【００２７】
本発明で使用される浸透剤としては、２０℃の水に対する溶解度が０．２ｗｔ％以上５．０ｗｔ％未満のポリオールの少なくとも１種を含有することが望ましい。
このようなポリオールのうち、脂肪族ジオールとしては、２−エチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、３，３−ジメチル−１，２−ブタンジオール、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオール、２，４−ジメチル−２，４−ペンタンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、５−ヘキセン−１，２−ジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオールなどが、具体例として挙げられる。
これらのなかで最も望ましいものは２−エチル−１，３−ヘキサンジオール及びまたは２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールである。
【００２８】
その他の併用できる浸透剤として、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキル及びアリールエーテル類、エタノール等の低級アルコール類などが挙げられるが、インク中に溶解し、所望の物性に調整できるものであれば、これらに限らない。浸透剤の添加量としては０．１〜４．０％の範囲が望ましい。添加量が０．１％よりも少ないと、速乾性が得られず滲んだ画像となる。逆に添加量が４．０％よりも多いと着色剤の分散安定性が損なわれ、ノズルが目詰まりしやすくなったり、また記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けの発生といった問題が発生する。
【００２９】
ｐＨ調整剤としては、調合される記録液に悪影響をおよぼさずにｐＨを所望の値に調整できるものであれば、任意の物質（例えばジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物、第４級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等）を使用することができるが、特にアミノ基を有する多価アルコールを顔料凝集防止剤として適量使用した場合には、顔料の凝集が防止されるために、より顔料の分散安定性が向上し、吐出安定性等の信頼性が確保される。その添加量は、添加する処方系及び所望のｐＨ値にもよるが、０．０１〜２％の範囲が好ましく、より好ましくは０．１〜１％の範囲である。本発明に使用される顔料凝集防止剤としては特に２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールが好ましく、またこれを添加することにより、インク流路に使用されている部材への接液信頼性も向上することが確認できている。
【００３０】
その他、インクに添加する添加剤としては、防腐防黴剤としてはデヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、２−ピリジンチオール−１−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム等が本発明に使用できる。
【００３１】
キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等がある。
【００３２】
防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト、ベンゾトリアゾール等がある。
【００３３】
また本発明のインクは、ノズル近傍での水分蒸発が３０％を越える前に、印字または非印字領域にインクを吐出させる記録方法を用いることで、より安定した高品位な画像形成を行なうことができる。更にはノズルより吐出される液滴の大きさが３〜４０ｐｌ、液滴の速度が６〜２０ｍ／ｓ、周波数１ＫＨｚ以上、解像度が３００ｄｐｉ以上である記録方法において使用されることで、更に本発明インクの特徴が生かされることになる。
【００３４】
本発明のインクはインク全重量に対する水分蒸発量が３０ｗｔ％を超えると急激に増粘するため、その前に印字領域もしくは非印字領域にインクを吐出させるシーケンスを備える。非印字領域へインクを吐出させる方法の１例としては、ヘッドを搭載しているキャリッジのスキャン数をカウントし、その値がある閾値を越えた場合に、インクを非印字領域に吐出させるよう、ヘッドを駆動させ、ある一定量のインクを吐出させる方法がとられる。非印字領域へ吐出されるインクの量はヘッドの駆動回数を変更することで、任意に設定できるが、印字速度を落とずに、かつ信頼性が保てる範囲内で、最小量のインクを吐出するよう、設定するのが望ましい。また吐出されたインクを受けるインク受けを設ける１例としては、被記録媒体を搬送するベルトの外側に、記録装置の構造上許容される範囲で設けることができる。このようにして、ある一定スキャン回数を超えた際に、非印字領域に設けられたインク受けに対し、一定量のインクを吐出させる記録方法を用いることで、より吐出安定性の確保された記録装置の提供が可能となる。
【００３５】
また記録装置として複数の加圧液室、加圧液室に連通する孔径３５μｍ以下のノズル及びインク供給路、振動板、振動板を変位させる電気機械変換手段からなる記録ヘッドを備え、かつ複数のインク滴を連続して吐出させ記録媒体に着弾する前にマージさせて大きな滴を形成する記録装置を用いることで、粘度が高めのインクにおいても、吐出安定性を確保することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例を示すが本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１インク
ブラックインク：
ＫＭ−９０３６（東洋インキ、自己分散型顔料） ５０重量％
グリセリン １０重量％
１，３−ブタンジオール １５重量％
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール ２重量％
２−ピロリドン ２重量％
界面活性剤（１−９） １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例１インクを得た。
【００３７】
実施例２インク
ポリマー溶液Ａの調整
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管及び滴下ロートを備えた１Ｌのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン１１．２ｇ、アクリル酸２．８ｇ、ラウリルメタクリレート１２．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート４．０ｇ、スチレンマクロマー４．０ｇ及びメルカプトエタノール０．４ｇを混合し、６５℃に昇温した。次にスチレン１００．８ｇ、アクリル酸２５．２ｇ、ラウリルメタクリレート１０８．０ｇ、ポリエチレングリコールメタクリレート３６．０ｇ、ヒドロキシルエチルメタクリレート６０．０ｇ、スチレンマクロマー３６．０ｇ、メルカプトエタノール３．６ｇ、アゾビスメチルバレロニトリル２．４ｇ及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を２．５時間かけてフラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル０．８ｇ及びメチルエチルケトン１８ｇの混合溶液を０．５時間かけて、フラスコ内に滴下した。６５℃で１時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル０．８ｇを添加し、更に１時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン３６４ｇを添加し、濃度が５０％のポリマー溶液８００ｇを得た。
【００３８】
顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整
ポリマー溶液Ａ２８ｇとＣ．Ｉ．ピグメントイエロー９７を２６ｇ、１ｍｏｌ／Ｌの水酸化カリウム水溶液１３．６ｇ、メチルエチルケトン２０ｇ及びイオン交換水１３．６ｇを充分に攪拌した後、ロールミルを用いて混練した。得られたペーストをイオン交換水２００ｇに投入し、充分に攪拌した後、エバポレータを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、イエローポリマー微粒子の水分散体を得た。
【００３９】
イエローインク：
イエローポリマー微粒子分散体 ４０重量％
グリセリン ８重量％
１，３−ブタンジオール ２０重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−８） １．５重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例２インクを得た。
【００４０】
実施例３インク
顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整
顔料種をＣ．Ｉ．ピグメントレッド１２２に変えた他は同様にして、マゼンタポリマー微粒子の水分散体を得た。
マゼンタインク：
マゼンタポリマー微粒子の分散体 ５０重量％
グリセリン １０重量％
１，３−ブタンジオール １８重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−８） １．５重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例３インクを得た。
【００４１】
実施例４インク
顔料含有ポリマー微粒子水分散体の調整
顔料種をＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３に変えた他は同様にして、シアンポリマー微粒子の水分散体を得た。
シアンインク：
シアンポリマー微粒子分散体 ４０重量％
グリセリン ８重量％
１，３−ブタンジオール ２０重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−８） １．５重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５０８（信越化学社製） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例４インクを得た。
【００４２】
比較例１インク
Ａ社市販品のイエローインクカートリッジから抜き取ったインクを比較例１インクとした。
【００４３】
比較例２インク
Ａ社市販品のマゼンタインクカートリッジから抜き取ったインクを比較例２インクとした。
【００４４】
比較例３インク
Ａ社市販品のシアンインクカートリッジから抜き取ったインクを比較例３インクとした。
【００４５】
比較例４インク
Ａ社市販品のブラックインクカートリッジから抜き取ったインクを比較例４インクとした。
【００４６】
上記実施例１〜４インクと比較例１〜４インクについて、下記の評価（１）を行なった。
評価（１）：水分蒸発に伴う粘度上昇率及び粒径変化の測定
実施例インク及び比較例インク一定量を５０℃１０％の環境中に放置し、一定時間放置後のインク重量変化を測定し、またその時点でのインクの粘度（２５℃）及び粒径を測定した。粘度の測定には東機産業（株）社製の粘度計ＲＬ−５００を、粒径の測定にはマイクロトラック社製の粒度分布測定器ＵＰＡ１５０を使用し、希釈倍率５００倍で測定した。
水分蒸発量％とインクの粘度の関係（２５℃）を図１に、水分蒸発量％とインクの平均粒径の関係を図２に示す。
【００４７】
図１及び図２からわかるように、実施例インクはインク全重量に対する水分蒸発量が３０〜４５％の間に急激に増粘する点があるのに対し、比較例インクは増粘するポイントが水分蒸発量５０％以上のところにある。
平均粒径に関しては実施例インクは増粘する点においても、初期の５倍以下の平均粒径を維持しており、これは比較例インクと同じである。
【００４８】
実施例１〜４インクを実施例１インクセット、比較例１〜４インクを比較例１インクセットとして下記評価（２）を行なった。
【００４９】
評価（２）：印字品質評価
実施例インクについては後述する記録装置を用い、また比較例インクについては市販品Ａに適したプリンタを用い、カラー画像を印字速度が同じレベルのモードで印字した。印字した画像の文字滲み、及び色境界滲みについて目視で評価を行なった。評価用紙は普通紙を使用した。
評価は、滲みがないを◎、滲みがほとんどないを○、滲みが若干あるを△、滲みが明確を×とした。
【００５０】
【表２】
実施例１インクセットのインクは比較例１インクセットのインクに対し、インクが紙に着弾する前及び着弾時の水分蒸発でインクの増粘が起こるため、特に文字の滲みのない鮮明な画像が得られる。
【００５１】
比較例５インクセット
実施例１インクセットからを界面活性剤及び浸透剤を抜いたほかは同様にして、比較例５インクセットを作製した。
【００５２】
比較例６インクセット
実施例１インクセットから浸透剤を抜いたほかは同様にして、比較例６インクセットを作製した。
【００５３】
比較例７インクセット
実施例１インクセットから界面活性剤を抜いたほかは同様にして、比較例７インクセットを作製した。
比較例インクセット６、７のＢＫインクと実施例１インク（ＢＫ）の動的表面張力の比較を行なったところ、以下のような結果となった（図３参照）。動的表面張力はクルス社製の動的表面張力測定装置ＢＰ−２を使用し、２５℃で測定を行なった。浸透剤を添加していないインクでは、１０〜１００ｍｓｅｃでの動的な表面張力が下がらず、また活性剤を添加していないインクでは、１０００ｍｓｅｃ付近の静的な表面張力が下がらないことがわかる。
【００５４】
上記比較例５〜７インクセットについて評価（１）を行なったところ、比較例５インクセットの各インクは急激に増粘する点が水分蒸発量５０％以上であった。また比較例６及び７インクセットの各インクは水分蒸発量３８〜４２％の間で急激に増粘した。また評価（２）を行なったところ、以下のような結果となった。
【００５５】
【表３】
界面活性剤及び浸透剤を添加していないインクは文字滲み・色境界滲みともに大きい。
【００５６】
参考例１インク
実施例４インクにおいて、グリセリン量を５重量％、１，３−ブタンジオール量を２３重量％に変えたほかは同様にして、参考例１インクを作製した。
【００５７】
参考例２インク
実施例４インクにおいて、グリセリン量を２３重量％、１，３−ブタンジオール量を５重量％に変えたほかは同様にして、参考例２インクを作製した。
【００５８】
実施例４及び参考例１〜２インクについて、評価（１）を行なったところ、参考例１インクは増粘する点がインク全重量に対する水分蒸発量が３５〜３８ｗｔ％のところであったのに対し、参考例２インクは水分蒸発量４３〜４５ｗｔ％のところであった。また平均粒径変化については参考例１インクは初期平均粒径の４．８倍であったが、参考例２インクはほとんど粒径変化がなかった。これらのインクについて評価（２）の文字滲みの評価を行なったところ、以下のような結果となった。
【００５９】
【表４】
【００６０】
実施例５インク
実施例２インクにおいて、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールを０．５％添加したほかは、同様にして、実施例５インクを作製した。
【００６１】
実施例６インク
実施例４インクにおいて、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールを０．５％添加したほかは、同様にして、実施例６インクを作製した。
【００６２】
実施例５〜６インクについて評価（１）を行なったところ、いずれも２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールを添加していないインク（実施例２及び４）に比較して、水分蒸発時の粒径変化が小さかった（図４、図５参照）。また、評価（２）の文字滲みについて評価を行なったところ、いずれも添加していないインクと同等レベルであった。
【００６３】
実施例２、４、５、６及び参考例１、２のインクについて下記評価（３）を行なった。
評価（３）：間欠印字試験
評価機として、リコー社製ＩＪプリンタＩＰＳｉＯ Ｊｅｔ ３００（ノズル径３１μｍ）を使用し、一定時間吐出を行なわない状態でキャリッジをスキャン（空スキャン）を３０秒させた後に、ＩＪ用光沢フィルム上に全ノズル各２０滴印字し、その後回復動作（パージ５０滴）を行なう評価を１０回繰り返した。
評価は２０滴の印字中の特に第１滴目のドットのドット噴射方向について拡大写真をとり、目視で判断した。判断基準は以下に示す通りとした。
◎：噴射方向乱れがなく、またドットサイズも正常で１列に並んでいる
○：噴射方向乱れはなく、ドットもほぼ１列に並んでいるが、ドットサイズが若干小さい
△：若干噴射方向が乱れているが、乱れが第２発目の列に及んでいない
×：第１発目のドットが第２発目のドットのラインを超えている
××：吐出していない
【００６４】
【表５】
湿潤剤中のグリセリンの量が２０％未満だと、信頼性が悪くなり、また８０％を越えると文字滲みが発生する。また２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオールを添加することにより、更に吐出安定性が向上している。
【００６５】
実施例７インク
まず下記に示す方法で顔料分散液を作製した。
イエロー顔料分散液
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９７ ３０重量％
ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸アンモニウム １５重量％
エチレングリコール ３０重量％
純水 残量
上記成分を混合した後、湿式サンドミルにて分散を行ない、遠心処理にかけて粗大粒子を取り除き、イエロー顔料分散液を得た。
【００６６】
イエローインク
イエロー顔料分散液 ２０重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール ２重量％
界面活性剤（１−７） ２重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例７インクを得た。
【００６７】
実施例８インク
まず下記に示す方法で顔料分散液を作製した。
マゼンタ顔料分散液
Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２ ３０重量％
ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸アンモニウム １５重量％
グリセリン ３０重量％
純水 残量
上記成分を混合した後、３本ロールミルにて分散を行ない、遠心処理にかけて粗大粒子を取り除き、マゼンタ顔料分散液を得た。
【００６８】
マゼンタインク
マゼンタ顔料分散液 ２５重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール ２重量％
界面活性剤（１−７） １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例８インクを得た。
【００６９】
実施例９インク
まず下記に示す方法で顔料分散液を作製した。
シアン顔料分散液
Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３ ３０重量％
ポリオキシエチレンオレイルエーテル硫酸アンモニウム １５重量％
エチレングリコール ３０重量％
純水 残量
上記成分を混合した後、湿式サンドミルにて分散を行ない、遠心処理にかけて粗大粒子を取り除き、シアン顔料分散液を得た。
【００７０】
シアンインク
シアン顔料分散液 １５重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２−エチル−１，３−ヘキサンジオール ２重量％
界面活性剤（１−７） １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例９インクを得た。
【００７１】
実施例１０インク
まず下記に示す方法で顔料分散液を作製した。
自己分散シアン顔料分散液
Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３を２０部に対しスルホラン７０部を仕込み、オイルバス中で１２０℃にした後、スルファミン酸１０部を加えて５時間スルホン化を行なった。その後冷却し、遠心分離を行なって粗大粒子を取り除き、自己分散シアン顔料分散液を得た。
【００７２】
シアンインク
自己分散型シアン顔料分散体 ５０重量％
グリセリン ５重量％
ジエチレングリコール １５重量％
２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール ２重量％
界面活性剤（１−７） １重量％
シリコーン消泡剤ＫＳ５３１（信越化学） ０．１重量％
イオン交換水 残量
上記処方のインク組成物を作製し、室温にて充分に攪拌した後、平均孔径１．２μｍのメンブレンフィルターにて濾過を行ない、実施例１０インクを得た。
上記実施例７〜８インクについて、評価（１）を行なったところ、いずれも水分蒸発３０〜４５ｗｔ％の間に増粘する点があり、またその点での平均粒径は初期の５倍以内であった。
【００７３】
実施例２インクセット
実施例１、７〜９のインクを実施例２インクセットとた。
【００７４】
実施例３インクセット
実施例１、７、８、１０のインクを実施例３インクセットとした。
上記実施例２、３インクセットについて、評価（２）を行なったところ、以下の結果となった。
【００７５】
【表６】
また実施例７〜１０について、評価（３）を行なったところ、以下の結果となった。
【００７６】
【表７】
【００７７】
実施例１１インク
実施例１インクにおいて、１，３−ブタンジオールを３−メチル−１，３−ブタンジオールに変えたほかは、同様にして、実施例１１インクを作製した。
【００７８】
実施例１２インク
実施例２インクにおいて使用したＣ．Ｉ．ピグメントイエロー９７を、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４に変更した顔料含有ポリマー微粒子水分散体を使用し、また１，３−ブタンジオールを３−メチル−１，３−ブタンジオールに変えたほかは、同様にして、実施例１２インクを作製した。
【００７９】
実施例１３インク
実施例３インクにおいて、１，３−ブタンジオールを３−メチル−１，３−ブタンジオールに変えたほかは、同様にして、実施例１３インクを作製した。
【００８０】
実施例１４インク
実施例４インクにおいて、１，３−ブタンジオールを３−メチル−１，３−ブタンジオールに変えたほかは、同様にして、実施例１４インクを作製した。
上記実施例１１〜１４インクについて、評価（１）を行なったところ、いずれもインク全重量に対する水分蒸発量が３０〜４５ｗｔ％の間に増粘する点があり、またその点での平均粒径は初期の５倍以内であった。
【００８１】
実施例４インクセット
実施例１１〜１４のインクを実施例４インクセットとした。
上記実施例４インクセットについて、評価（２）を行なったところ、以下の結果となった。
【００８２】
【表８】
上記実施例１１〜１４について、評価（３）を行なったところ、以下の結果となった。
【００８３】
【表９】
【００８４】
（インクカートリッジ）
本発明のインクカートリッジは、本発明の前記記録用インクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適に挙げられる。
【００８５】
本発明のインクカートリッジの一態様について、図面を参照しながら説明する。図６に示すインクカートリッジ（１’）は、記録用インクを内部に収容するインク袋（２’）と、インク袋（２’）を収納する筐体（３’）とを有する。インク袋（２’）は、アルミニウムラミネートフィルムからなる略長方形状の可撓性を有する袋状部を有し、内部に本発明の前記記録用インクを充填した状態で収容する。筐体（３’）は、第１筐体（１１）と、第２筐体（１２）と、第３筐体（１３）とで形成される。インクカートリッジ（１’）においては、第１筐体（１１）と第２筐体（１２）とがねじ部材（８２）によって締め付け固定される。
【００８６】
本発明のインクカートリッジは、本発明の前記記録用インク（インクセット）を収容し、各種インクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いることができ、また、後述する本発明のインクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いるのが特に好ましい。
【００８７】
（インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法）
本発明のインクジェット記録装置は、インク飛翔手段を少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、刺激発生手段、制御手段等を有してなる。
本発明のインクジェット記録方法は、インク飛翔工程を少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、刺激発生工程、制御工程等を含む。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明のインクジェット記録装置により好適に実施することができ、前記インク飛翔工程は前記インク飛翔手段により好適に行うことができる。また、前記その他の工程は、前記その他の手段により好適に行うことができる。
【００８８】
−インク飛翔工程及びインク飛翔手段−
前記インク飛翔工程は、前記本発明の記録用インクに、刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を形成する工程である。
前記インク飛翔手段は、前記本発明の記録用インクに、刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を形成する手段である。該インク飛翔手段としては、特に制限はなく、例えば、インク吐出用の各種のノズル、などが挙げられる。
本発明においては、該インクジェットヘッドの液室部、流体抵抗部、振動板、及びノズル部材の少なくとも一部がシリコン及びニッケルの少なくともいずれかを含む材料から形成されることが好ましい。
また、インクジェットノズルのノズル径は、３０μｍ以下が好ましく、１〜２０μｍが好ましい。
【００８９】
前記刺激は、例えば、前記刺激発生手段により発生させることができ、該刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱（温度）、圧力、振動、光、などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
【００９０】
なお、前記刺激発生手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライト、などが挙げられ、具体的には、例えば、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータ等、などが挙げられる。
【００９１】
前記記録用インクの飛翔の態様としては、特に制限はなく、前記刺激の種類等応じて異なり、例えば、前記刺激が「熱」の場合、記録ヘッド内の前記記録用インクに対し、記録信号に対応した熱エネルギーを例えばサーマルヘッド等を用いて付与し、該熱エネルギーにより前記記録用インクに気泡を発生させ、該気泡の圧力により、該記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。また、前記刺激が「圧力」の場合、例えば記録ヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓み、圧力室の容積が縮小して、前記記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。
【００９２】
前記飛翔させる前記記録用インクの液滴は、その大きさとしては、例えば、３〜４０ｐｌとするのが好ましく、その吐出噴射の速さとしては５〜２０ｍ／ｓとするのが好ましく、その駆動周波数としては１ｋＨｚ以上とするのが好ましく、その解像度としては３００ｄｐｉ以上とするのが好ましい。
【００９３】
なお、前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
【００９４】
本発明のインクジェット記録装置により本発明のインクジェット記録方法を実施する一の態様について、図面を参照しながら説明する。図７に示すインクジェット記録装置は、装置本体（１０１）と、装置本体（１０１）に装着した用紙を装填するための給紙トレイ（１０２）と、装置本体（１０１）に装着され画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ（１０３）と、インクカートリッジ装填部（１０４）とを有する。インクカートリッジ装填部（１０４）の上面には、操作キーや表示器などの操作部（１０５）が配置されている。インクカートリッジ装填部（１０４）は、インクカートリッジ（１’）の脱着を行うための開閉可能な前カバー（１１５）を有している。
【００９５】
装置本体（１０１）内には、図８及び図９に示すように、図示を省略している左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド（１３１）とステー（１３２）とでキャリッジ（１３３）を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ（不図示）によって図９で矢示方向に移動走査する。
【００９６】
キャリッジ（１３３）には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の記録用インク滴を吐出する４個のインクジェット記録用ヘッドからなる記録ヘッド（１３４）を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
記録ヘッド（１３４）を構成するインクジェット記録用ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを記録用インクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
また、キャリッジ（１３３）には、記録ヘッド（１３４）に各色のインクを供給するための各色のサブタンク（１３５）を搭載している。サブタンク（１３５）には、図示しない記録用インク供給チューブを介して、インクカートリッジ装填部（１０５）に装填された本発明のインクカートリッジ（１’）から本発明の前記記録用インクが供給されて補充される。
【００９７】
一方、給紙トレイ（１０３）の用紙積載部（圧板）（１４１）上に積載した用紙（１４２）を給紙するための給紙部として、用紙積載部（１４１）から用紙（１４２）を１枚づつ分離給送する半月コロ（給紙コロ１４３）、及び給紙コロ（１４３）に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド（１４４）を備え、この分離パッド（１４４）は給紙コロ（１４３）側に付勢されている。
【００９８】
この給紙部から給紙された用紙（１４２）を記録ヘッド（１３４）の下方側で搬送するための搬送部として、用紙（１４２）を静電吸着して搬送するための搬送ベルト（１５１）と、給紙部からガイド（１４５）を介して送られる用紙（１４２）を搬送ベルト（１５１）との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ（１５２）と、略鉛直上方に送られる用紙（１４２）を略９０°方向転換させて搬送ベルト（１５１）上に倣わせるための搬送ガイド（１５３）と、押さえ部材（１５４）で搬送ベルト（１５１）側に付勢された先端加圧コロ（１５５）とが備えられ、また、搬送ベルト（１５１）表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ（１５６）が備えられている。
【００９９】
搬送ベルト（１５１）は、無端状ベルトであり、搬送ローラ（１５７）とテンションローラ（１５８）との間に張架されて、ベルト搬送方向に周回可能である。搬送ベルト（１５１）の裏側には、記録ヘッド（１３４）による印写領域に対応してガイド部材（１６１）が配置されている。なお、記録ヘッド（１３４）で記録された用紙（１４２）を排紙するための排紙部として、搬送ベルト（１５１）から用紙（１４２）を分離するための分離爪（１７１）と、排紙ローラ（１７２）及び排紙コロ（１７３）とが備えられており、排紙ローラ（１７２）の下方に排紙トレイ（１０３）が配されている。
【０１００】
装置本体（１０１）の背面部には、両面給紙ユニット（１８１）が着脱自在に装着されている。両面給紙ユニット（１８１）は、搬送ベルト（１５１）の逆方向回転で戻される用紙（１４２）を取り込んで反転させて再度カウンタローラ（１５２）と搬送ベルト（１５１）との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット（１８１）の上面には手差し給紙部（１８２）が設けられている。
【０１０１】
このインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙（１４２）が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙（１４２）は、ガイド（１４５）で案内され、搬送ベルト（１５１）とカウンタローラ（１５２）との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド（１５３）で案内されて先端加圧コロ（１５５）で搬送ベルト（１５１）に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
このとき、帯電ローラ（１５６）によって搬送ベルト（１５７）が帯電されており、用紙（１４２）は、搬送ベルト（１５１）に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ（１３３）を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド（１３４）を駆動することにより、停止している用紙（１４２）にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙（１４２）を所定量搬送後、次行の記録を行う。記録終了信号又は用紙（１４２）の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙（１４２）を排紙トレイ（１０３）に排紙する。
そして、サブタンク（１３５）内の記録用インクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジ（１’）から所要量の記録用インクがサブタンク（１３５）に補給される。
【０１０２】
このインクジェット記録装置においては、本発明のインクカートリッジ（１’）中の記録用インクを使い切ったときには、インクカートリッジ（１’）における筐体（３’）を分解して内部のインク袋（２’）だけを交換することができる。また、インクカートリッジ（１’）は、縦置きで前面装填構成としても、安定した記録用インクの供給を行うことができる。したがって、装置本体（１０１）の上方が塞がって設置されているような場合、例えば、ラック内に収納したり、あるいは装置本体（１０１）の上面に物が置かれているような場合でも、インクカートリッジ（１’）の交換を容易に行うことができる。
【０１０３】
なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型（シャトル型）インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。
【０１０４】
また、本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機、などに特に好適に適用することができる。
【０１０５】
以下に本発明の記録装置を説明する。
図１０は本発明を適用したインクジェットヘッドの要素拡大図、図１１は同ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
このインクジェットヘッドは、図示されていないインク供給口と共通液室（１−２）となる彫り込みを形成したフレーム（１）と、流体抵抗部（２−１）、加圧液室（２−２）となる彫り込みとノズル（３−１）に連通する連通口（２−３）を形成した流路板（２）と、ノズル（３−１）を形成するノズル板と、凸部（６−１）、ダイヤフラム部（６−２）およびインク流入口（６−３）を有する振動板（６）と、振動板に接着層（７）を介して接合された積層圧電素子（５）と、積層圧電素子（５）を固定しているベース（４）を備えている。ベース（４）はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層圧電素子（５）を２列配置して接合している。
積層圧電素子（５）は、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層（図示せず）と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラジューム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層（図示せず）とを交互に積層している。内部電極層（図示せず）は両端で外部電極（図示せず）に接続する。
積層圧電素子（５）はハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、１つ毎に駆動部（５−６）と支持部（５−７）（非駆動部）として使用する。
外部電極（図示せず）の外側はハーフカットのダイシング加工で分割されるように、切り欠き等の加工により長さを制限しており、これらは複数の個別電極（図示せず）となる。他方はダイシングでは分割されずに導通しており、共通電極（５−５）となる。
駆動部の個別電極（図示せず）にはＦＰＣ（８）が半田接合されている。また、共通電極（５−５）は積層圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでＦＰＣ（８）のＧｎｄ電極に接合している。ＦＰＣ（８）には図示しないドライバＩＣが実装されており、これにより駆動部（５−６）への駆動電圧印加を制御している。
【０１０６】
振動板（６）は、薄膜のダイアフラム部（６−２）と、このダイアフラム部（６−２）の中央部に形成した駆動部（５−６）となる積層圧電素子（５）と接合する島状凸部（アイランド部）（６−１）と、図示されていない支持部に接合する梁を含む厚膜部と、インク流入口（６−３）となる開口を電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成している。ダイヤフラム部の厚さは３ｕｍ、幅は３５ｕｍ（片側）である。
この振動板（６）の島状凸部（６−１）と積層圧電素子（５）の可動部（５−６）、振動板（５）とフレーム（１）の結合は、ギャップ材を含んだ接着層（７）をパターニングして接着している。
【０１０７】
流路板（２）はシリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部（２−１）、加圧液室（２−２）となる彫り込み、およびノズル（３−１）に対する位置に連通口（２−３）となる貫通口をエッチング工法でパターニングした。
エッチングで残された部分が加圧液室（２−２）の隔壁（２−４）となる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部（２−１）とした。
【０１０８】
ノズルプレート（３）は金属材料、例えば電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル（３−１）を多数を形成している。このノズル（３−１）の内部形状（内側形状）は、ホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成している。また、このノズル（３−１）の径はインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍである。また各列のノズルピッチは１５０ｄｐｉとした。
このノズルプレート（３）のインク吐出面（ノズル表面側）は、図示しない撥水性の表面処理を施した図示されていない撥水処理層を設けている。ＰＴＦＥ−Ｎｉ共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性のあるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コートしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高品位の画像品質を得られるようにしている。
図示されていないインク供給口と共通液室（１−２）となる彫り込みを形成するフレーム（１）は樹脂成形で作製している。
【０１０９】
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部（５−６）に駆動波形（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動部（５−６）に積層方向の変位が生起し、振動板（３）を介して加圧液室（２−２）が加圧されて圧力が上昇し、ノズル（３−１）からインク滴が吐出される。
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室（２−２）内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室（２−２）内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室（１−２）に流入し、共通液室（１−２）からインク流入口（６−３）を経て流体抵抗部（２−１）を通り、加圧液室（２−２）内に充填される。
流体抵抗部（２−１）は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填（リフィル）に対して抵抗になる。流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】水分蒸発量％とインクの粘度の関係例（２５℃）を示した図である。
【図２】水分蒸発量％とインクの平均粒径の関係例を示した図である。
【図３】本発明における動的表面張力低下の例を示した図である。
【図４】本発明における水分蒸発量％とインクの粘度の別の関係例を示した図である。
【図５】本発明における水分蒸発量％とインクの平均粒径の別の関係例を示した図である。
【図６】本発明のインクカートリッジの一例を示す概略説明図である。
【図７】本発明のインクジェット記録装置の一例を示す概略説明図である。
【図８】図７のインクジェット記録装置の内部構造の一例を示す概略説明図である。
【図９】図７のインクジェット記録装置の内部構造の示す概略平面図である。
【図１０】本発明を適用したインクジェットヘッドの要素拡大図である。
【図１１】本発明を適用したインクジェットヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１’ インクカートリッジ
２’ インク袋
３’ インクカートリッジの筐体
１１ 第１筐体
１２ 第２筐体
１３ 第３筐体
２５ インク供給口
８２ ネジ部材
１０１ 装置本体
１０２ 給紙トレイ
１０３ 排紙トレイ
１０４ インクカートリッジ装填部
１１１ 上カバー
１１２ 前面
１１５ 前カバー
１３１ ガイドロッド
１３２ ステー
１３３ キャリッジ
１３４ 記録ヘッド
１３５ サブタンク
１４１ 用紙載置部
１４２ 用紙
１４３ 給紙コロ
１４４ 分離パッド
１４５ ガイド
１５１ 搬送ベルト
１５２ カウンタローラ
１５３ 搬送ガイド
１５４ 押さえ部材
１５５ 先端加圧コロ
１５６ 帯電ローラ
１５７ 搬送ローラ
１５８ デンションローラ
１６１ ガイド部材
１７１ 分離爪
１７２ 排紙ローラ
１７３ 排紙コロ
１８１ 両面給紙ユニット
１８２ 手差し給紙部
１ フレーム
１−２ 共通液室
２ 流路板
２−１ 流体抵抗部
２−２ 加圧液室
２−３ 連通口
２−４ 隔壁
３ ノズルプレート（振動板）
３−１ ノズル
４ ベース
５ 積層圧電素子
５−５ 共通電極
５−６ 駆動部（可動部）
５−７ 支持部
６ 振動板
６−１ 島状凸部
６−２ ダイヤフラム部
６−３ インク流入口
７ 接着層
８ ＦＰＣ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に分散する着色剤、湿潤剤、界面活性剤、浸透剤からなるインクジェット記録用インクにおいて、該インクの水分蒸発に伴う粘度上昇率（ｍＰａ・ｓ／％）が、全インク重量に対する水分蒸発量が３０ｗｔ％までは５．０以下であり、かつ、水分蒸発量が３０〜４５ｗｔ％の間に粘度上昇率が５０を越える点を持つように構成されたインクであって、更に粘度上昇率が５０を越える点での、インク中の着色剤の平均粒子径が、初期平均粒子径の５倍以下であり、かつ０．８μｍ以下となるように処方されたことを特徴とするインク。
【請求項２】
着色剤を３〜１５ｗｔ％、湿潤剤を１０〜４０ｗｔ％、界面活性剤を０．０１〜５ｗｔ％、浸透剤を０．１〜４．０ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１に記載のインク。
【請求項３】
前記着色剤が、その表面に少なくとも１種の親水基が直接もしくは他の原子団を介して結合するような処理がなされたことにより、分散剤なしに水に分散可能となった顔料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインク。
【請求項４】
前記着色剤が、界面活性剤及び／または高分子分散剤によって分散された顔料であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインク。
【請求項５】
前記着色剤がポリマー微粒子に水不溶性または難溶性の色材を含有させてなるポリマーエマルジョンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインク。
【請求項６】
前記湿潤剤として、温度２０℃、相対湿度６０％環境中の平衡水分量が２５ｗｔ％以上である多価アルコールを少なくとも２種以上含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のインク。
【請求項７】
前記多価アルコールの一つが、グリセリンであり、かつグリセリンの含有量が、湿潤剤全体の２０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項６に記載のインク。
【請求項８】
前記浸透剤として、２０℃の水に対する溶解度が０．２ｗｔ％以上５．０ｗｔ％未満のポリオールの少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のインク。
【請求項９】
前記ポリオールが２−エチル−１，３−ヘキサンジオールであることを特徴とする請求項８に記載のインク。
【請求項１０】
前記ポリオールが２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールであることを特徴とする請求項８に記載のインク。
【請求項１１】
さらに顔料凝集防止剤を含有させたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のインク。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクを収容したことを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクを使用して記録を行なうインクジェット記録方法であって、ノズル近傍での、インク全重量に対する水分蒸発量が３０％を越える前に、印字または非印字領域にインクを吐出させることを特徴とする記録方法。
【請求項１４】
ノズルより吐出される液滴の大きさが３〜４０ｐｌ、液滴の速度が６〜２０ｍ／ｓ、周波数１ＫＨｚ以上、解像度が３００ｄｐｉ以上である記録方法であって、請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクを使用し、ノズル近傍での、インク全重量に対する水分蒸発量が３０％を越える前に、印字または非印字領域にインクを吐出させることを特徴とする記録方法。
【請求項１５】
複数の加圧液室、加圧液室に連通する孔径３５μｍ以下のノズル及びインク供給路、振動板、振動板を変位させる電気機械変換手段からなる記録ヘッドを備えた記録装置であって、請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクが使用され、複数のインク滴を連続して吐出させ記録媒体に着弾する前にマージさせて大きな滴を形成することを特徴とする記録装置。
【請求項１６】
複数の加圧液室、加圧液室に連通する孔径３５μｍ以下のノズル及びインク供給路、振動板、振動板を変位させる電気機械変換手段からなる記録ヘッドを備えた記録装置であって、複数のインク滴を連続して吐出させ記録媒体に着弾する前にマージさせて大きな滴を形成し、かつ、請求項１３又は１４に記載の記録方法に従ってカラー画像を形成することを特徴とする記録装置。
【請求項１】
水に分散する着色剤、湿潤剤、界面活性剤、浸透剤からなるインクジェット記録用インクにおいて、該インクの水分蒸発に伴う粘度上昇率（ｍＰａ・ｓ／％）が、全インク重量に対する水分蒸発量が３０ｗｔ％までは５．０以下であり、かつ、水分蒸発量が３０〜４５ｗｔ％の間に粘度上昇率が５０を越える点を持つように構成されたインクであって、更に粘度上昇率が５０を越える点での、インク中の着色剤の平均粒子径が、初期平均粒子径の５倍以下であり、かつ０．８μｍ以下となるように処方されたことを特徴とするインク。
【請求項２】
着色剤を３〜１５ｗｔ％、湿潤剤を１０〜４０ｗｔ％、界面活性剤を０．０１〜５ｗｔ％、浸透剤を０．１〜４．０ｗｔ％含有することを特徴とする請求項１に記載のインク。
【請求項３】
前記着色剤が、その表面に少なくとも１種の親水基が直接もしくは他の原子団を介して結合するような処理がなされたことにより、分散剤なしに水に分散可能となった顔料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインク。
【請求項４】
前記着色剤が、界面活性剤及び／または高分子分散剤によって分散された顔料であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインク。
【請求項５】
前記着色剤がポリマー微粒子に水不溶性または難溶性の色材を含有させてなるポリマーエマルジョンであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインク。
【請求項６】
前記湿潤剤として、温度２０℃、相対湿度６０％環境中の平衡水分量が２５ｗｔ％以上である多価アルコールを少なくとも２種以上含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のインク。
【請求項７】
前記多価アルコールの一つが、グリセリンであり、かつグリセリンの含有量が、湿潤剤全体の２０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項６に記載のインク。
【請求項８】
前記浸透剤として、２０℃の水に対する溶解度が０．２ｗｔ％以上５．０ｗｔ％未満のポリオールの少なくとも１種を含有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のインク。
【請求項９】
前記ポリオールが２−エチル−１，３−ヘキサンジオールであることを特徴とする請求項８に記載のインク。
【請求項１０】
前記ポリオールが２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールであることを特徴とする請求項８に記載のインク。
【請求項１１】
さらに顔料凝集防止剤を含有させたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のインク。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクを収容したことを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクを使用して記録を行なうインクジェット記録方法であって、ノズル近傍での、インク全重量に対する水分蒸発量が３０％を越える前に、印字または非印字領域にインクを吐出させることを特徴とする記録方法。
【請求項１４】
ノズルより吐出される液滴の大きさが３〜４０ｐｌ、液滴の速度が６〜２０ｍ／ｓ、周波数１ＫＨｚ以上、解像度が３００ｄｐｉ以上である記録方法であって、請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクを使用し、ノズル近傍での、インク全重量に対する水分蒸発量が３０％を越える前に、印字または非印字領域にインクを吐出させることを特徴とする記録方法。
【請求項１５】
複数の加圧液室、加圧液室に連通する孔径３５μｍ以下のノズル及びインク供給路、振動板、振動板を変位させる電気機械変換手段からなる記録ヘッドを備えた記録装置であって、請求項１乃至１１のいずれかに記載のインクが使用され、複数のインク滴を連続して吐出させ記録媒体に着弾する前にマージさせて大きな滴を形成することを特徴とする記録装置。
【請求項１６】
複数の加圧液室、加圧液室に連通する孔径３５μｍ以下のノズル及びインク供給路、振動板、振動板を変位させる電気機械変換手段からなる記録ヘッドを備えた記録装置であって、複数のインク滴を連続して吐出させ記録媒体に着弾する前にマージさせて大きな滴を形成し、かつ、請求項１３又は１４に記載の記録方法に従ってカラー画像を形成することを特徴とする記録装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１６４１２（Ｐ２００６−１６４１２Ａ）
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１９２４１９（Ｐ２００４−１９２４１９）
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月３０日（２００４．６．３０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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