JP2009035629A - インクジェット用インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジ、記録ユニット、及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フェイス面に付着したインクの状態変化に着目することで、インク中の顔料や分散剤のフェイス面への固着を抑制し、フェイス面の表面特性の変化を抑制することで、吐出不良の発生を抑制したインクジェット用インク等を提供すること。
【解決手段】 少なくとも、水、色材、水溶性有機溶剤、及び界面活性剤を含有するインクジェット用インクであって、下記式により求められるインクの蒸発率が１０％乃至４０％の範囲における、前記インク中の前記界面活性剤の含有量が常に前記界面活性剤の臨界ミセル濃度以上に達していることを特徴とするインクジェット用インク。
【数１】

【選択図】 なし

Description

本発明は、インクジェット用インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジ、記録ユニット、及びインクジェット記録装置に関する。

近年、インクジェット用インクを用いて形成された画像は、銀塩写真と同レベルの堅牢性（耐光性・耐ガス性）が求められている。このような状況の中、色材として顔料を含有するインク（顔料インク）を用いることで、堅牢性に優れた画像を得られることが知られている。しかし、色材として顔料を含有するインクをインクジェット記録装置で吐出すると、以下のような課題が起こる場合がある。具体的には、記録ヘッドにおけるインクを吐出するための吐出口を有する面（以下、フェイス面という）に、インク中の顔料や分散剤が付着することで、フェイス面の表面特性が変化することにより、吐出不良が発生しやすくなる場合がある。更に、吐出不良が発生すると、インクが意図した位置とは異なる位置に着弾する着弾ヨレ等が発生して、画像品位が低下する場合がある。

このような課題に対して、インクの表面張力を規定して、揮発性成分を２０％以上蒸発させた蒸発インクとフェイス面との接触角を制御することで、フェイス面の濡れを均一にして吐出不良を改善することが提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−２６９８００号公報

しかし、本発明者らの検討によると、従来の方法ではフェイス面の表面特性が変化することにより発生する吐出不良を充分に解決できない場合があることがわかった。本発明者らはこの理由を以下のように推測している。具体的には、フェイス面に付着したインクからは、時間の経過と共に水分等が蒸発するため、常にインク特性は変化している。しかし、従来の方法では、フェイス面に付着したインクの特性が経時と時間の経過と共に変化することを考慮していないためである。

従って、本発明の目的は、フェイス面に付着したインクの状態変化に着目することでインク中の顔料や分散剤のフェイス面への固着を抑制し、フェイス面の表面特性の変化を抑制することで吐出不良の発生を抑制したインクジェット用インクを提供することにある。又、本発明の別の目的は、前記インクジェット用インクを用いたインクジェット記録方法、インクカートリッジ、記録ユニット、及びインクジェット記録装置を提供することにある。

上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明にかかるインクジェット用インクは、少なくとも、水、色材、水溶性有機溶剤、及び界面活性剤を含有するインクジェット用インクであって、下記式により求められるインクの蒸発率が１０％乃至４０％の範囲における、前記インク中の前記界面活性剤の含有量が常に前記界面活性剤の臨界ミセル濃度以上に達していることを特徴とする。

又、本発明の別の実施態様にかかるインクジェット記録方法は、インクをインクジェット方式で吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録方法において、前記インクが、上記のインクジェット用インクであることを特徴とする。

又、本発明の別の実施態様にかかるインクカートリッジは、インクを収容する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、上記のインクジェット用インクであることを特徴とする。

又、本発明の別の実施態様にかかる記録ユニットは、インクを収容するインク収容部と、インクを吐出するための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、上記のインクジェット用インクであることを特徴とする。

又、本発明の別の実施態様にかかるインクジェット記録装置は、インクを収容するインク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置において、前記インクが、上記のインクジェット用インクであることを特徴とする。

本発明のインクジェット用インクを用いることで、従来の顔料インクよりも、顔料や分散剤のフェイス面への固着を抑制することができる。その結果、フェイス面の表面特性の変化によって生じる吐出不良を抑制し、着弾ヨレを抑制することができる。又、本発明の別の実施態様によれば、前記インクジェット用インクを用いたインクジェット記録方法、インクカートリッジ、記録ユニット、及びインクジェット記録装置を提供することができる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。尚、以下の記載において、「インクジェット用インク」を単に「インク」と呼ぶことがある。

フェイス面の表面特性の変化（以下、フェイス濡れという）によりインクの着弾ヨレが起こる原因には、様々なことが考えられる。例えば、以下のような現象が考えられる。インクを吐出する際に生じたミスト（主インク滴に付随して生じる微小なインク滴）がフェイス面へ付着した後、ミスト中の成分が蒸発することにより顔料や分散剤が乾固し、その結果、フェイス面の撥水性が低下することが考えられる。記録ヘッドのフェイス面の撥水性が低下した状態で、前記記録ヘッドからインクを高速で連続して吐出すると、次に吐出するインク滴の吐出前に、先に吐出されたインク滴の残渣がノズル内へ戻りづらくなる。その結果、吐出口近傍の付着物とノズル内に戻ろうとするインクがつながった状態になる。つまり、これらの付着物がインク滴を引っ張り、インクの吐出方向がヨレるという現象が起こる、即ち、インク滴の直進性が妨げられる。

本発明者らは、上記現象を抑制することを目的として、インクの物性や、インクに用いる水溶性有機溶剤や樹脂の種類やこれらの特性等を様々に変えたインクを調製して検討を行った。その結果、インク中の界面活性剤の含有量が増えるほど、記録ヘッドのフェイス濡れが抑制される傾向があることがわかった。

そこで本発明者らは、下記に示すような３種類に分類したインクをそれぞれ数種類ずつ調製し、更に詳細な検討を行った。
１．インク中の界面活性剤の含有量が、臨界ミセル濃度に全く達していないインク
２．インク中の界面活性剤の含有量が、臨界ミセル濃度の付近にあるインク
３．インク中の界面活性剤の含有量が、臨界ミセル濃度をはるかに越えるインク
こうした検討の結果、先の検討により得られた結果とは異なり、臨界ミセル濃度をはるかに超える含有量の界面活性剤を含有しているインクでも、フェイス濡れによるインクの着弾ヨレが発生する場合があることがわかった。一方、界面活性剤の含有量が臨界ミセル濃度に全く達していないインクでも、フェイス濡れによるインクの着弾ヨレが起こらない場合があることもわかった。これらの事実から、インク中の界面活性剤の含有量を増加することが、必ずしもフェイス濡れという課題に対して良い影響を与えるわけではないことがわかった。

本発明者らは上記の結果に基づいて再び検討を行った。その結果、インクを構成する成分が蒸発していく過程に、上記現象が起こる主たる原因があるという結論に至った。

そこで、本発明者らは、インクカートリッジに充填された状態、つまりインクを構成する成分がほとんど蒸発していないインク中の界面活性剤の状態ではなく、ミストとしてフェイス面に付着したインク中の界面活性剤の状態に着目して、更に検討を行った。具体的には、下記に示すような２種類に分類したインクをそれぞれ数種類ずつ調製して検討を行った。
４．インク中の界面活性剤の含有量が、インクを構成する成分が蒸発する過程で、臨界ミセル濃度に達するインク
５．インク中の界面活性剤の含有量が、インクを構成する成分が蒸発する過程で、臨界ミセル濃度に達しないインク
上記の検討の結果、以下のことがわかった。フェイス面に付着したインクの蒸発率が１０％に達した時点から更にその後インクの蒸発が進行していく過程で、前記インク中の界面活性剤の含有量が常に臨界ミセル濃度以上であることで、フェイス濡れによるインクの着弾ヨレが抑制されることがわかった。

本発明におけるインクの蒸発率は、下記式で求められる。

上記のような効果が得られる理由は定かではないが、本発明者らは以下のように推測している。本発明者らの検討の結果、フェイス面に付着した直後のミストは、液滴のサイズやノズルよりインクが吐出されてからフェイス面に付着するまでの時間を考慮すると、インクを構成する成分が１０％程度蒸発した状態であることがわかった。このため、フェイス面における顔料の凝集や分散剤の乾固による固着を抑制するためには、インクの蒸発率が１０％程度に達した時点からその後インクの蒸発が進んでいく過程において、顔料の凝集や分散剤の乾固を継続的に抑制する必要がある。

過剰量の界面活性剤が常に存在するインク滴の内部では、界面活性剤の顔料への吸着反応が頻繁に起こる。その結果、顔料や分散剤の溶解性を擬似的に向上することが可能となり、凝集を抑制することができる。この吸着反応が起こる頻度は、インク中の界面活性剤の含有量を常に臨界ミセル濃度以上とすることにより達成することができる。このため、インクの蒸発率が１０％に達した時点から、その後インクの蒸発が進行していく間の界面活性剤の含有量が常に臨界ミセル濃度以上であることが必要であると推測される。

なお、本発明者らは、インクを構成する成分が蒸発する過程で、インク中の界面活性剤の含有量が臨界ミセル濃度以下になった後、再び臨界ミセル濃度以上になるような特性を有するインクを調製して、得られたインクについて検討を行った。その結果、上記特性を有するインクを用いても、フェイス濡れにより起こるインクの着弾ヨレの状態が従来のインクと同レベルで発生することがわかった。このような現象が起こる原因を本発明者らは以下のように推測している。

インク中の界面活性剤の含有量が臨界ミセル濃度以下になった時点で、顔料の分散破壊が急激に進み、顔料の凝集等が起こる。そして、インク中の界面活性剤の含有量が再び臨界ミセル濃度に達することで、再度顔料を分散する効果が発現したとしても、いったん凝集した顔料はこの時点では強固に凝集しているため、安定に分散された状態には戻らため、であると考えられる。

この事実も、インクの蒸発率が１０％以上となった時点から、その後インクの蒸発が進行していく間の界面活性剤の含有量が常に臨界ミセル濃度以上に達していることの重要性を示しているといえる。

以上のことから、本発明においては、インクカートリッジに充填された状態のインクではなく、インクを構成する成分の蒸発が進行する過程における状態が重要である。そして、上述の通り、インクの蒸発率が１０％に達した時点から、それ以降の界面活性剤の含有量が常に臨界ミセル濃度となっている必要がある。

なお、本発明者らの更なる検討の結果、初期の状態のインクからインクの蒸発率が４０％までの範囲にある間にインク中の界面活性剤の含有量が常に臨界ミセル濃度以上であることでフェイス濡れによるインクの着弾ヨレが実質的に抑制されることがわかった。したがって、インクの蒸発率が１０％乃至４０％の範囲にある間にインク中の界面活性剤の含有量が常に臨界ミセル濃度以上であることで、フェイス濡れによるインクの着弾ヨレを実質的に抑制することができる。

本発明における臨界ミセル濃度とは、液体中の界面活性剤の含有量を高めていったときに、前記液体の表面張力が変化しなくなる時点での界面活性剤の含有量のことである。インク中の界面活性剤の含有量が臨界ミセル濃度以上であることは、界面活性剤を含有するインクの表面張力が、該界面活性剤の臨界ミセル濃度以下であることで検証することができる。

本発明者らが更に検討を行ったところ、インクが、界面活性剤の溶解性が低い水溶性有機溶剤を含有することで、フェイス濡れによるインクの着弾ヨレを顕著に抑制できることがわかった。このような効果が得られる理由を本発明者らは以下のように推測している。

上述の通り、含有量がその臨界ミセル濃度以上に達している界面活性剤は、凝集しようとする顔料に作用して、その凝集を抑制する効果を有する。このとき、インクが界面活性剤の溶解性が低い水溶性有機溶剤を含有していることにより、顔料への界面活性剤の配向速度及び配向の頻度を高めることができる。インク中の水溶性有機溶剤が、界面活性剤を容易に溶解できる水溶性有機溶剤のみを含む場合、界面活性剤は水溶性有機溶剤にも溶解した状態となる。このような場合、界面活性剤の含有量が臨界ミセル濃度に達していることにより得られるはずの効果が、水溶性有機溶剤への界面活性剤の溶解にも作用し、本発明の効果を得られない場合がある。しかし、界面活性剤の溶解性が低い水溶性有機溶剤を含有する場合、前記水溶性有機溶剤への界面活性剤の溶解が起こりにくいため、界面活性剤は顔料へ吸着するようになり、本発明の効果をより顕著に得ることができるものと考えられる。

本発明においては、界面活性剤の溶解性が低い水溶性有機溶剤として用いることができる水溶性有機溶剤の具体例は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、及び１，２，６−ヘキサントリオール等が挙げられる。

＜インク＞
（界面活性剤）
本発明のインクは、界面活性剤を含有することが必要である。界面活性剤の種類は、特に限定されるものではなく、アニオン性界面活性剤やノニオン性界面活性剤等、又、アニオン性及びノニオン性の両方の性質を有する重合界面活性剤等を用いることもできる。

ただし、本発明の効果の点から、ノニオン性の界面活性剤を用いることがより好ましい。具体的には、ノニオン性界面活性剤として、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アルキルフェノール類、アセチレングリコール化合物、アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物等を用いることが好ましい。尚、上記で挙げた界面活性剤は、インクを使用する環境において液体の状態であるものを用いることがより好ましい。

（水性媒体）
インクには、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を用いることができる。水は種々のイオンを含有する一般の水ではなく、イオン交換水（脱イオン水）を用いることが好ましい。インク中の水の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、１０．０質量％以上９０．０質量％以下、更には３０．０質量％以上８０．０質量％以下であることが好ましい。

インク中の水溶性有機溶剤の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、３．０質量％以上５０．０質量％以下、更には３．０質量％以上４０．０質量％以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤は、例えば、以下のものを用いることができる。

メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール等の炭素数１乃至４のアルキルアルコール類。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、ジアセトンアルコール等のケトン類又はケトアルコール類。テトラヒドロフラン、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の炭素数が２乃至６の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（又はエチル）エーテル、ジエチレングリコールメチル（又はエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコールのアルキルエーテル類。Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等。中でも、ジエチレングリコール等の多価アルコール、トリエチレングリコールモノメチル（又はエチル）エーテル等の多価アルコールのアルキルエーテルが好ましい。

（色材）
色材は、従来のインクに用いられるものであれば、何れのものも用いることができる。本発明においては、色材として顔料を用いることが好ましい。顔料は、分散剤を用いて顔料を分散する樹脂分散タイプの顔料（樹脂分散型顔料）や、顔料粒子の表面に親水性基を導入した自己分散タイプの顔料（自己分散型顔料）を用いることができる。又、顔料粒子の表面に高分子を含む有機基を化学的に結合した顔料（樹脂結合型自己分散顔料）、顔料の分散性を高めて分散剤等を用いることなく分散可能としたマイクロカプセル型顔料等も用いることができる。

顔料は、カーボンブラックや有機顔料を用いることが好ましい。インク中の顔料の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として０．１質量％以上１０．０質量％以下、更には０．１質量％以上６．０質量％以下とすることが好ましい。

ブラックインクには、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を顔料として用いることが好ましい。具体的には、例えば、以下の市販品等を用いることができる。レイヴァン：７０００、５７５０、５２５０、５０００ＵＬＴＲＡ、３５００、２０００、１５００、１２５０、１２００、１１９０ＵＬＴＲＡ−ＩＩ、１１７０、１２５５（以上、コロンビア製）。ブラックパールズ：Ｌ、リーガル：４００Ｒ、３３０Ｒ、６６０Ｒ、モウグル：Ｌ、モナク：７００、８００、８８０、９００、１０００、１１００、１３００、１４００、２０００、ヴァルカン：ＸＣ−７２Ｒ（以上、キャボット製）。カラーブラック：ＦＷ１、ＦＷ２、ＦＷ２Ｖ、ＦＷ１８、ＦＷ２００、Ｓ１５０、Ｓ１６０、Ｓ１７０、プリンテックス：３５、Ｕ、Ｖ、１４０Ｕ、１４０Ｖ、スペシャルブラック：６、５、４Ａ、４（以上、デグッサ製）。Ｎｏ．２５、Ｎｏ．３３、Ｎｏ．４０、Ｎｏ．４７、Ｎｏ．５２、Ｎｏ．９００、Ｎｏ．２３００、ＭＣＦ−８８、ＭＡ６００、ＭＡ７、ＭＡ８、ＭＡ１００（以上、三菱化学製）等。又、本発明のために新たに調製したカーボンブラックを用いることもできる。勿論、本発明はこれらに限定されるものではなく、従来のカーボンブラックを何れも用いることができる。又、カーボンブラックに限定されず、マグネタイト、フェライト等の磁性体微粒子や、チタンブラック等を顔料として用いてもよい。

有機顔料は、具体的には、例えば、以下のものを用いることができる。トルイジンレッド、トルイジンマルーン、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、ピラゾロンレッド等の水不溶性アゾ顔料。リトールレッド、ヘリオボルドー、ピグメントスカーレット、パーマネントレッド２Ｂ等の水溶性アゾ顔料。アリザリン、インダントロン、チオインジゴマルーン等の建染染料からの誘導体。フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等のフタロシアニン系顔料。キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタ等のキナクリドン系顔料。ペリレンレッド、ペリレンスカーレット等のペリレン系顔料。イソインドリノンイエロー、イソインドリノンオレンジ等のイソインドリノン系顔料。ベンズイミダゾロンイエロー、ベンズイミダゾロンオレンジ、ベンズイミダゾロンレッド等のイミダゾロン系顔料。ピランスロンレッド、ピランスロンオレンジ等のピランスロン系顔料。インジゴ系顔料、縮合アゾ系顔料、チオインジゴ系顔料、ジケトピロロピロール系顔料。フラバンスロンイエロー、アシルアミドイエロー、キノフタロンイエロー、ニッケルアゾイエロー、銅アゾメチンイエロー、ペリノンオレンジ、アンスロンオレンジ、ジアンスラキノニルレッド、ジオキサジンバイオレット等。

又、有機顔料をカラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）ナンバーで示すと、例えば、以下のものを用いることができる。Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー：１２、１３、１４、１７、２０、２４、７４、８３、８６、９３、９７、１０９、１１０、１１７、１２０、１２５、１２８、１３７、１３８、１４７、１４８、１５０、１５１、１５３、１５４、１６６、１６８、１８０、１８５等。Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ：１６、３６、４３、５１、５５、５９、６１、７１等。Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド：９、４８、４９、５２、５３、５７、９７、１２２、１２３、１４９、１６８等。又、同：１７５、１７６、１７７、１８０、１９２、２１５、２１６、２１７、２２０、２２３、２２４、２２６、２２７、２２８、２３８、２４０、２５４、２５５、２７２等。Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット：１９、２３、２９、３０、３７、４０、５０等。Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー：１５、１５：１、１５：３、１５：４、１５：６、２２、６０、６４等。Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン：７、３６等。Ｃ．Ｉ．ピグメントブラウン：２３、２５、２６等。

〔樹脂分散型顔料〕
本発明においては、上記で挙げたような疎水性の顔料を水性媒体中に分散するために、界面活性剤や樹脂等のいわゆる分散剤を用いた樹脂分散型顔料を用いることができる。

界面活性剤には、アニオン性界面活性剤やノニオン性界面活性剤を用いることができる。アニオン性界面活性剤は、例えば、以下のものを用いることができる。脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等。又はこれらの置換誘導体等。ノニオン性界面活性剤は、例えば、以下のものを用いることができる。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アルキルフェニルエーテル等。ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、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、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、オキシエチレンオキシプロピレンブロックポリマー等。又はこれらの置換誘導体等。

樹脂は、例えば、以下に挙げる単量体で構成されるポリマー等を用いることができる。スチレン、ビニルナフタレン、α，β−エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族アルコールエステル、アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマール酸、酢酸ビニル、ビニルアルコール、ビニルピロリドン、アクリルアミド、又はこれらの誘導体等。尚、ポリマーを構成する単量体のうち１つ以上は親水性単量体であることが好ましく、ブロック共重合体、ランダム共重合体、グラフト共重合体、又はこれらの塩等を用いても良い。

〔自己分散型顔料〕
本発明においては、顔料自体の分散性を高めた、分散剤等を用いることなく分散可能とした自己分散型顔料を用いることができる。自己分散型顔料には、顔料粒子の表面に親水性基が直接又は他の原子団を介して化学的に結合しているもの等が挙げられる。例えば、顔料粒子の表面に導入された親水性基には、−ＣＯＯＭ、−ＳＯ_３Ｍ及び−ＰＯ_３ＨＭ_２（式中のＭは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム、又は有機アンモニウムを表す。）からなる群から選ばれるもの等が挙げられる。又、上記他の原子団には、炭素原子数１乃至１２のアルキレン基、置換若しくは未置換のフェニレン基、又は置換若しくは未置換のナフチレン基等が挙げられる。

その他にも、表面酸化処理タイプの自己分散型顔料も用いることができる。このような自己分散型顔料には、以下のものが挙げられる。カーボンブラックを次亜塩素酸ソーダで酸化処理する方法、カーボンブラックを水中オゾン処理で酸化する方法、オゾン処理した後に酸化剤により湿式酸化し、カーボンブラック表面を改質する方法等によって得られるもの等が挙げられる。

〔マイクロカプセル型顔料〕
本発明においては、顔料を有機高分子類で被覆してマイクロカプセル化したマイクロカプセル型顔料を用いることができる。顔料をマイクロカプセル化する方法には、化学的製法、物理的製法、物理化学的方法、機械的製法等が挙げられる。具体的には、界面重合法、ｉｎ−ｓｉｔｕ重合法、液中硬化被膜法、コアセルベーション（相分離）法、液中乾燥法、融解分散冷却法、気中懸濁被覆法、スプレードライング法、酸析法、転相乳化法等が挙げられる。

（その他の成分）
本発明にかかるインクは、上記成分の他に、保湿性維持のために、尿素、尿素誘導体、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の保湿性固形分を含有してもよい。インク中の保湿性固形分の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．１質量％以上２０．０質量％以下、更には３．０質量％以上１０．０質量％以下とすることが好ましい。

更に、本発明にかかるインクは、上記成分以外にも必要に応じて、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤等の種々の添加剤を含有してもよい。

（インクの物性）
本発明にかかるインクは、記録ヘッドから良好に吐出できる特性を有することが好ましい。このため、インクの粘度は、１ｍＰａ・ｓ乃至１５ｍＰａ・ｓ、更には１ｍＰａ・ｓ乃至５ｍＰａ・ｓ、又、インクの表面張力は、２５ｍＮ／ｍ以上、更には２５ｍＮ／ｍ乃至５０ｍＮ／ｍとすることが好ましい。

＜インクジェット記録方法＞
本発明のインクは、インクをインクジェット方式で吐出するインクジェット記録方法に用いることが特に好ましい。インクジェット記録方法は、インクに力学的エネルギーを作用することによりインクを吐出する記録方法や、インクに熱エネルギーを作用することによりインクを吐出する記録方法等がある。特に、本発明においては、熱エネルギーを利用するインクジェット記録方法を好ましく用いることができる。

＜インクカートリッジ＞
本発明のインクを用いて記録を行うのに好適なインクカートリッジとしては、かかるインクを収容するインク収容部を備えたインクカートリッジが挙げられる。

＜記録ユニット＞
本発明のインクを用いて記録を行うのに好適な記録ユニットは、かかるインクを収容するインク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドとを備えた記録ユニットが挙げられる。特に、前記記録ヘッドが、記録信号に対応した熱エネルギーをインクに作用することによりインクを吐出する記録ユニットを好ましく用いることができる。特に、本発明においては、金属及び／又は金属酸化物を含有する発熱部接液面を有する記録ヘッドを用いることが好ましい。前記発熱部接液面を構成する金属及び／又は金属酸化物は、具体的には、例えば、Ｔａ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、若しくはＡｌ等の金属、又はこれらの金属の酸化物等が挙げられる。

＜インクジェット記録装置＞
本発明のインクを用いて記録を行うのに好適なインクジェット記録装置は、かかるインクを収容するインク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置が挙げられる。特に、前記インクを収容するインク収容部を有する記録ヘッドの内部のインクに、記録信号に対応した熱エネルギーを作用することによりインクを吐出するインクジェット記録装置が挙げられる。

以下に、インクジェット記録装置の機構部の概略構成を説明する。インクジェット記録装置は、各機構の役割から、給紙部、搬送部、キャリッジ部、排紙部、クリーニング部、及びこれらを保護し、意匠性を持たせる外装部等で構成される。

図１は、インクジェット記録装置の斜視図である。又、図２及び図３は、インクジェット記録装置の内部機構を説明する図であり、図２は右上部からの斜視図、図３はインクジェット記録装置の側断面図をそれぞれ示す。

給紙を行う際には、給紙トレイＭ２０６０を含む給紙部において、記録媒体の所定枚数のみが給紙ローラＭ２０８０と分離ローラＭ２０４１から構成されるニップ部に送られる。記録媒体はニップ部で分離され、最上位の記録媒体のみが搬送される。搬送部に搬送された記録媒体は、ピンチローラホルダＭ３０００及びペーパーガイドフラッパーＭ３０３０に案内されて、搬送ローラＭ３０６０とピンチローラＭ３０７０とのローラ対に搬送される。搬送ローラＭ３０６０とピンチローラＭ３０７０とのローラ対は、ＬＦモータＥ０００２の駆動により回転し、この回転により記録媒体がプラテンＭ３０４０上を搬送される。

記録媒体に画像を形成する際には、キャリッジ部は、記録ヘッドＨ１００１（図４；詳細な構成は後述する）を目的の画像を形成する位置に配置して、電気基板Ｅ００１４からの信号にしたがって記録媒体にインクを吐出する。記録ヘッドＨ１００１により記録を行いながらキャリッジＭ４０００が列方向に走査する主走査と、搬送ローラＭ３０６０により記録媒体を行方向に搬送する副走査とを交互に繰り返すことにより、記録媒体に画像を形成する。画像が形成された記録媒体は、排紙部において、第１の排紙ローラＭ３１１０と拍車Ｍ３１２０とのニップに挟まれた状態で搬送されて、排紙トレイＭ３１６０に排出される。

なお、クリーニング部は、画像を形成する前後の記録ヘッドＨ１００１をクリーニングする。キャップＭ５０１０で記録ヘッドＨ１００１の吐出口をキャッピングした状態で、ポンプＭ５０００を作動すると、記録ヘッドＨ１００１の吐出口から不要なインク等が吸引されるようになっている。又、キャップＭ５０１０を開いた状態で、キャップＭ５０１０の内部に残っているインク等を吸引することにより、残インクによる固着やその他の弊害が起こらないようになっている。

（記録ヘッドの構成）
ヘッドカートリッジＨ１０００の構成について説明する。ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録ヘッドＨ１００１と、インクカートリッジＨ１９００を搭載する手段、及びインクカートリッジＨ１９００から記録ヘッドにインクを供給する手段を有しており、キャリッジＭ４０００に対して着脱可能に搭載される。

図４は、ヘッドカートリッジＨ１０００に、インクカートリッジＨ１９００を装着する様子を示した図である。インクジェット記録装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、淡マゼンタ、淡シアン、及びグリーンの各インクで画像を形成する。したがって、インクカートリッジＨ１９００も７色分が独立に用意されている。なお、上記において、少なくともひとつのインクに、本発明のインクを用いる。そして、図４に示すように、それぞれのインクカートリッジが、ヘッドカートリッジＨ１０００に対して着脱可能となっている。なお、インクカートリッジＨ１９００の着脱は、キャリッジＭ４０００にヘッドカートリッジＨ１０００を搭載した状態でも行うことができる。

図５は、ヘッドカートリッジＨ１０００の分解斜視図である。ヘッドカートリッジＨ１０００は、記録素子基板、プレート、電気配線基板Ｈ１３００、カートリッジホルダーＨ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、フィルターＨ１７００、シールゴムＨ１８００等で構成される。記録素子基板は第１の記録素子基板Ｈ１１００及び第２の記録素子基板Ｈ１１０１で構成され、プレートは第１のプレートＨ１２００及び第２のプレートＨ１４００で構成される。

第１の記録素子基板Ｈ１１００及び第２の記録素子基板Ｈ１１０１はＳｉ基板であり、その片面にインクを吐出するための複数の記録素子（ノズル）がフォトリソグラフィ技術により形成されている。各記録素子に電力を供給するＡｌ等の電気配線は成膜技術により形成されており、個々の記録素子に対応した複数のインク流路はフォトリソグラフィ技術により形成されている。更に、複数のインク流路にインクを供給するためのインク供給口が裏面に開口するように形成されている。

図６は、第１の記録素子基板Ｈ１１００及び第２の記録素子基板Ｈ１１０１の構成を説明する正面拡大図である。Ｈ２０００〜Ｈ２６００は、それぞれ異なるインク色に対応する記録素子の列（以下、ノズル列ともいう）である。第１の記録素子基板Ｈ１１００には、イエローインクのノズル列Ｈ２０００、マゼンタインクのノズル列Ｈ２１００、及びシアンインクのノズル列Ｈ２２００の３色分のノズル列が形成されている。第２の記録素子基板Ｈ１１０１には、淡シアンインクのノズル列Ｈ２３００、ブラックインクのノズル列Ｈ２４００、グリーンインクのノズル列Ｈ２５００、及び淡マゼンタインクのノズル列Ｈ２６００の４色分のノズル列が形成されている。

各ノズル列は、記録媒体の搬送方向（副走査方向）に１２００ｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ；参考値）の間隔で並ぶ７６８個のノズルによって構成され、約２ピコリットルのインクを吐出する。各吐出口における開口面積は、およそ１００μｍ^２に設定されている。

以下、図４及び図５を参照して説明する。第１の記録素子基板Ｈ１１００及び第２の記録素子基板Ｈ１１０１は第１のプレートＨ１２００に接着固定されている。ここには、第１の記録素子基板Ｈ１１００及び第２の記録素子基板Ｈ１１０１にインクを供給するためのインク供給口Ｈ１２０１が形成されている。更に、第１のプレートＨ１２００には、開口部を有する第２のプレートＨ１４００が接着固定されている。この第２のプレートＨ１４００は、電気配線基板Ｈ１３００と第１の記録素子基板Ｈ１１００及び第２の記録素子基板Ｈ１１０１とが電気的に接続されるように、電気配線基板Ｈ１３００を保持する。

電気配線基板Ｈ１３００は、第１の記録素子基板Ｈ１１００及び第２の記録素子基板Ｈ１１０１に形成されている各ノズルからインクを吐出するための電気信号を印加する。この電気配線基板Ｈ１３００は、第１の記録素子基板Ｈ１１００及び第２の記録素子基板Ｈ１１０１に対応する電気配線と、この電気配線端部に位置し、インクジェット記録装置からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子Ｈ１３０１とを有する。外部信号入力端子Ｈ１３０１は、カートリッジホルダーＨ１５００の背面側に位置決め固定されている。

インクカートリッジＨ１９００を保持するカートリッジホルダーＨ１５００には、流路形成部材Ｈ１６００が、例えば、超音波溶着により固定され、インクカートリッジＨ１９００から第１のプレートＨ１２００に通じるインク流路Ｈ１５０１を形成する。インクカートリッジＨ１９００と係合するインク流路Ｈ１５０１のインクカートリッジ側端部には、フィルターＨ１７００が設けられており、外部からの塵埃の侵入を防止し得るようになっている。又、インクカートリッジＨ１９００との係合部にはシールゴムＨ１８００が装着され、係合部からのインクの蒸発を防止し得るようになっている。

更に、上記したように、カートリッジホルダー部と記録ヘッド部Ｈ１００１とを接着等で結合することで、ヘッドカートリッジＨ１０００が構成される。なお、カートリッジホルダー部は、カートリッジホルダーＨ１５００、流路形成部材Ｈ１６００、フィルターＨ１７００、及びシールゴムＨ１８００から構成される。又、記録ヘッド部Ｈ１００１は、第１の記録素子基板Ｈ１１００及び第２の記録素子基板Ｈ１１０１、第１のプレートＨ１２００、電気配線基板Ｈ１３００及び第２のプレートＨ１４００から構成される。

なお、ここでは記録ヘッドの一形態として、電気信号に応じた膜沸騰をインクに生じさせるための熱エネルギーを生成する電気熱変換体（記録素子）を用いて記録を行うサーマルインクジェット方式の記録ヘッドについて述べた。この代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４，７２３，１２９号明細書、同第４，７４０，７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この方式は、所謂、オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれにも適用することができる。

サーマルインクジェット方式は、オンデマンド型に適用することが特に有効である。オンデマンド型の場合には、インクを保持する液流路に対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を超える急速な温度上昇を与える少なくとも一つの駆動信号を印加する。このことによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、インクに膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆動信号に一対一で対応したインク内の気泡を形成できる。この気泡の成長及び収縮により吐出口を介してインクを吐出することで、少なくともひとつの滴を形成する。駆動信号をパルス形状とすると、即時、適切に気泡の成長及び収縮が行われるので、特に応答性に優れたインクの吐出が達成でき、より好ましい。

又、本発明のインクは、前記のサーマルインクジェット方式に限らず、下記に述べるような、力学的エネルギーを利用したインクジェット記録装置においても好ましく用いることができる。かかる形態のインクジェット記録装置は、複数のノズルを有するノズル形成基板と、ノズルに対向して配置される圧電材料と導電材料からなる圧力発生素子と、この圧力発生素子の周囲を満たすインクを備えてなる。そして、印加電圧により圧力発生素子を変位させ、インクをノズルから吐出する。

インクジェット記録装置は、上記したように、記録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、それらが分離不能に一体になったものを用いてもよい。更に、インクカートリッジは、記録ヘッドに対して分離可能又は分離不能に一体化されてキャリッジに搭載されるもの、又、インクジェット記録装置の固定部位に設けられて、チューブ等のインク供給部材を介して記録ヘッドにインクを供給するものでもよい。又、記録ヘッドに対して、好ましい負圧を作用させるための構成をインクカートリッジに設ける場合には、以下の構成とすることができる。即ち、インクカートリッジのインク収容部に吸収体を配置した形態、又は可撓性のインク収容袋とこれに対してその内容積を拡張する方向の付勢力を作用するばね部とを有した形態等とすることができる。又、インクジェット記録装置は、上記したようなシリアル型の記録方式を採るもののほか、記録媒体の全幅に対応した範囲にわたって記録素子を整列させてなるラインプリンタの形態をとるものであってもよい。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、「部」又は「％」とあるのは、特に断りのない限り質量基準である。

＜顔料分散体の調製＞
（顔料分散体１の調製）
カーボンブラック１０部、酸価が１５０ｍｇＫＯＨ／ｇであるスチレン−アクリル酸共重合体２０部、純水７０部を混合し、ジルコニアビーズを充填したバッチ式縦型サンドミル（アイメックス製）を用いて分散した。カーボンブラックは比表面積が２００ｍ^２／ｇでＤＢＰ吸油量が１００ｍＬ／１００ｇであるものを用いた。その後、遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。更に、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フィルム製）にて加圧ろ過し、顔料濃度が１０％である顔料分散体１を得た。

（顔料分散体２の調製）
顔料分散体１の調製で用いたカーボンブラック１０部、酸価が２７０ｍｇＫＯＨ／ｇであるスチレン−アクリル酸共重合体２０部、純水７０部を混合し、ジルコニアビーズを充填したバッチ式縦型サンドミル（アイメックス製）を用いて分散した。その後、遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。更に、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フィルム製）にて加圧ろ過し、顔料濃度が１０％である顔料分散体２を得た。

（顔料分散体３の調製）
カーボンブラック１０部、酸価が２７０ｍｇＫＯＨ／ｇであるスチレン−アクリル酸共重合体２０部、純水７０部を混合し、ジルコニアビーズを充填したバッチ式縦型サンドミル（アイメックス製）を用いて分散した。カーボンブラックは比表面積が１５０ｍ^２／ｇでＤＢＰ吸油量が１００ｍＬ／１００ｇであるものを用いた。その後、遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。更に、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フィルム製）にて加圧ろ過し、顔料濃度が１０％である顔料分散体３を得た。

＜インクの調製＞
下記表１に示す各成分を混合し、充分撹拌した後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フィルム製）にて加圧ろ過を行い、インク１〜６を調製した。

＜インクの蒸発率と界面活性剤の含有量の関係＞
上記で調製した各インクをシャーレに１０ｇ採取して常温で放置した。その後、下記式により求められるインクの蒸発率が２％増えるごとに、インクの表面張力を測定した。

このようにして得られたインクの蒸発率と表面張力との関係を図７のグラフにそれぞれ示す。尚、インクの蒸発率が０％の状態（初期の状態）から、インクの蒸発率が４０％になるまで、２１回の測定を行った。表面張力の測定には、表面張力計ＣＢＶＰ−Ａ３（協和界面科学製）を用いて、測定条件は、測定温度２５．０±０．５℃、１０ｍｍ×２４ｍｍの白金プレート１０ｍｍ×２４ｍｍを用いて測定した。

図７からわかるように、インク１〜３の表面張力は、インクの蒸発率が１０乃至４０％の範囲にある間は継続して、アセチレノールＥＨ（界面活性剤）を臨界ミセル濃度で含有する水溶液の表面張力である２８ｍＮ／ｍ以下であった。このことから、インク１〜３はインクの蒸発率が１０％乃至４０％の範囲にある間にインク中の界面活性剤の含有量が常に臨界ミセル濃度以上であった。

＜判定結果＞
インク１〜６の各インク中の水溶性有機溶剤と界面活性剤の溶解性の関係を表２に示す。表２において、界面活性剤の溶解性が高いものは＋、溶解性が低いものは−と表す。

＜評価＞
上記で得られたインクを、記録信号に応じて熱エネルギーをインクに付与することによりインクを吐出させるオンデマンド型マルチ記録ヘッドを有するインクジェット記録装置ＰＩＸＵＳ８５０ｉ（キヤノン製）に搭載した。そして、記録デューティ５０％の１８ｃｍ×２４ｃｍの画像を記録媒体に２枚記録した後、３０分放置し、再び同様の画像を２枚記録する工程を１サイクルとした。このサイクルを１０回繰り返した後、ＰＩＸＵＳ８５０ｉのノズルチェックパターンを１枚記録して、得られたノズルチェックパターンにおける着弾ヨレの状態を目視で確認して、着弾ヨレの評価を行った。又、インクジェット記録装置から記録ヘッドを取り外し、フェイス面を顕微鏡で観察してフェイス濡れの評価を行った。評価基準は下記の通りである。結果を表３に示す。

（フェイス濡れの評価基準）
Ａ：フェイス面濡れがほとんど発生していなかった。
Ｂ：フェイス面濡れが多少発生していたが、初期と１０サイクル後でフェイス面の表面特性には影響を与えないレベルであった。
Ｃ：フェイス面濡れが発生し、初期と１０サイクル後でフェイス面の表面特性が大きく変わっていた。

（着弾ヨレの評価基準）
Ａ：ノズルチェックパターンに乱れがなく正常に記録できる。
Ｂ：ノズルチェックパターンに若干の乱れはあるが、不吐出はない。
Ｃ：ノズルチェックパターンに不吐出や乱れがはっきりと確認され、正常に記録できない。

インクジェット記録装置の斜視図である。 インクジェット記録装置の機構部の斜視図である。 インクジェット記録装置の断面図である。 ヘッドカートリッジにインクカートリッジを装着する状態を示す斜視図である。 ヘッドカートリッジの分解斜視図である。 ヘッドカートリッジにおける記録素子基板を示す正面図である。 インク１〜６における、蒸発率と表面張力との関係を示すグラフである。

符号の説明

Ｍ２０４１ 分離ローラ
Ｍ２０６０ 給紙トレイ
Ｍ２０８０ 給紙ローラ
Ｍ３０００ ピンチローラホルダ
Ｍ３０３０ ペーパーガイドフラッパー
Ｍ３０４０ プラテン
Ｍ３０６０ 搬送ローラ
Ｍ３０７０ ピンチローラ
Ｍ３１１０ 排紙ローラ
Ｍ３１２０ 拍車
Ｍ３１６０ 排紙トレイ
Ｍ４０００ キャリッジ
Ｍ５０００ ポンプ
Ｍ５０１０ キャップ
Ｅ０００２ ＬＦモータ
Ｅ００１４ 電気基板
Ｈ１０００ ヘッドカートリッジ
Ｈ１００１ 記録ヘッド
Ｈ１１００ 第１の記録素子基板
Ｈ１１０１ 第２の記録素子基板
Ｈ１２００ 第１のプレート
Ｈ１２０１ インク供給口
Ｈ１３００ 電気配線基板
Ｈ１３０１ 外部信号入力端子
Ｈ１４００ 第２のプレート
Ｈ１５００ タンクホルダー
Ｈ１５０１ インク流路
Ｈ１６００ 流路形成部材
Ｈ１７００ フィルター
Ｈ１８００ シールゴム
Ｈ１９００ インクカートリッジ
Ｈ２０００ イエローノズル列
Ｈ２１００ マゼンタノズル列
Ｈ２２００ シアンノズル列
Ｈ２３００ 淡シアンノズル列
Ｈ２４００ ブラックノズル列
Ｈ２５００ グリーンノズル列
Ｈ２６００ 淡マゼンタノズル列

Claims (6)

1. 少なくとも、水、色材、水溶性有機溶剤、及び界面活性剤を含有するインクジェット用インクであって、
   下記式により求められるインクの蒸発率が１０％乃至４０％の範囲における、前記インク中の前記界面活性剤の含有量が常に前記界面活性剤の臨界ミセル濃度以上に達していることを特徴とするインクジェット用インク。
   

   
2. 前記水溶性有機溶剤が、前記界面活性剤の溶解性の低い水溶性有機溶剤を含有する請求項１に記載のインクジェット用インク。
3. インクをインクジェット方式で吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録方法において、前記インクが、請求項１又は２に記載のインクジェット用インクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
4. インクを収容する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、請求項１又は２に記載のインクジェット用インクであることを特徴とするインクカートリッジ。
5. インクを収容するインク収容部と、インクを吐出するための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又は２に記載のインクジェット用インクであることを特徴とする記録ユニット。
6. インクを収容するインク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置において、前記インクが、請求項１又は２に記載のインクジェット用インクであることを特徴とするインクジェット記録装置。

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