JP2004136580A - インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い吐出安定性を有するインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法を提供する。
【解決手段】水、水溶性有機溶剤、及び色材を含有し、水の含有率が５０質量％以上であり、２５℃における表面張力γが２０〜３７（ｍＮ／ｍ）であるインクを収納するインクカートリッジと、インク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドと、前記インクカートリッジとインクジェット記録ヘッドとを接続し、前記インクの蒸発率ｙが１／５（％・ｍ／ｍＮ）×γ（ｍＮ／ｍ）以下であるインク供給チューブと、を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【選択図】　　　　なし

Description

【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及びインクジェット記録方法に関し、特に長期保存後の吐出安定性に優れたインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラあるいはコンピュータの普及に伴い、それらの画像を紙面等に記録するためのハードコピー画像記録技術が急速に発達している。これらのハードコピーの究極の目標は、その画質をいかに銀塩写真に近づけるかにあり、特に、色再現性、色濃度、質感、解像度、光沢性、耐光性等を銀塩写真に近づけることである。
【０００３】
この様なハードコピー記録方式としては、銀塩写真によって画像を表示したディスプレーを直接撮影するものの他にも、昇華型感熱転写方式、インクジェット方式、静電記録方式等、多種多様な記録方式が実用化されている。
【０００４】
上記各記録方式の中でも、インクジェット記録方法は、比較的簡単な装置で高精細な画像の記録が可能であり、各方面で急速な発展を遂げている。広範囲の分野でインクジェット記録方式を採用したプリンタが製造されており、又その使用用途に応じてインクの種類も多岐に及んでいる。
【０００５】
インクジェット記録方式に用いられるインクジェット記録装置は、複数のノズルを備えたインクジェット記録ヘッドを左右に往復動させながら、インク滴を飛翔（吐出）させ、普通紙または特殊コート紙等の記録媒体の移動と相俟って、記録媒体上に画像データに従った画像（パターン）を形成するように構成した装置である。
【０００６】
インクジェット記録方法に用いられるインクとしては、使われる溶媒や色材の種類により水溶性染料インク、油溶性染料インク、水溶性顔料インク、油溶性顔料インク等があり、用途に応じて各々使用されている。中でも水溶性インクは、水又は水溶性溶剤が主溶媒であり環境への負荷が低く、屋外に展示するポスターや電飾などを作成するシステムからオフィス向けのプリンタに至るまで幅広く使用されつつある。しかしながら、水溶性インクは、インクジェット記録装置を長期不使用後の使用で吐出安定性が低くなるという課題を有していた。
【０００７】
この課題に対しては、例えば、インク供給チューブ壁からのインクの水分の蒸発を抑え、インクの粘度上昇を抑えて吐出安定性の向上を図るという技術が公開されている。（例えば特許文献１）
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１５３６１８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクの粘度の上昇を抑えるだけでは、十分な吐出安定性を得ることができなかった。より高い吐出安定性を得るためには、インクの蒸発に伴ってインク中に含有される有機溶媒の比率変化によるインクとインクジェット記録ヘッドとの濡れ性の変化を抑えて吐出性安定を図る必要がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高い吐出安定性を有するインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
【００１２】
（１）　水、水溶性有機溶剤、及び色材を含有し、水の含有率が５０質量％以上であり、２５℃における表面張力γが２０〜３７（ｍＮ／ｍ）であるインクを収納するインクカートリッジと、インク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドと、前記インクカートリッジとインクジェット記録ヘッドとを接続し、前記インクの蒸発率ｙが１／５（％・ｍ／ｍＮ）×γ（ｍＮ／ｍ）以下であるインク供給チューブと、を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
【００１３】
（２）　前記インクの前記インクジェット記録ヘッドのノズルに対する接触角が７０度以上であることを特徴とする（１）に記載のインクジェット記録装置。
【００１４】
（３）　１ドット当たりの最小液適量が１０ｐｌ以下であることを特徴とする（１）又は（２）に記載のインクジェット記録装置。
【００１５】
（４）　印字解像度が１０００ｄｐｉ以上であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【００１６】
（５）　前記インク中に表面張力が２０〜３５ｍＮ／ｍである水溶性有機溶媒を１〜１５質量％することを特徴とする（１）〜（４）のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【００１７】
（６）　前記インク中の固形分含有率が０．１〜１０質量％であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【００１８】
（７）　前記インク中のＮａイオン、Ｋイオン、Ｌｉイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｆｅイオンの総含有率が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【００１９】
（８）　前記インクの電導度が１Ｓ／ｍ以下であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【００２０】
（９）　前記色材には不溶性色材が含まれ、前記インク中に分子量１０００以上の分散剤を前記不溶性色材に対して０．１〜５０質量％含有することを特徴とする（１）〜（８）のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【００２１】
（１０）　前記不溶性色材の体積平均粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする（９）に記載のインクジェット記録装置。
【００２２】
（１１）　前記不溶性色材の粒径２００ｎｍ以上の粒子が前記不溶性色材の５質量％以下であることを特徴とする（９）又は（１０）に記載のインクジェット記録装置。
【００２３】
（１２）　前記不溶性色材のゼータ電位の絶対値が４０ｍＶ以上であることを特徴とする（９）〜（１１）のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【００２４】
（１３）　（１）〜（１２）のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置を用いて前記インクを記録媒体上に出射することを特徴とするインクジェット記録方法。
【００２５】
以下、本発明の詳細について説明する。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、水、水溶性有機溶剤、及び色材を含有し、水の含有率が５０質量％以上、２５℃におけるインク表面張力γ（ｍＮ／ｍ）が２０〜３７ｍＮ／ｍであるインクを有し、さらに、該インクの蒸発率ｙ（％）が１／５（％・ｍ／ｍＮ）×γ以下であるインク供給チューブを有するインクジェット記録装置は、インクの蒸発に伴ってインク中に含有される有機溶媒の比率変化によるインクとインクジェット記録ヘッドとの濡れ性の変化を抑えることができ、高い吐出安定性を有することを見いだした。
【００２６】
はじめに、本発明のインクジェット記録装置について説明する。
本発明のインクジェット記録装置としては、記録方式がオンデマンド方式であることが好ましく、いかなるオンデマンド型インクジェット記録方式にも対処可能である。オンデマンド方式としては、電気−機械変換方式（例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等）、電気−熱変換方式（例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット（Ｒ）型等）、静電吸引方式（例えば、電界制御型、スリットジェット型等）、及び放電方式（例えば、スパークジェット型等）などを具体的な例として挙げることができる。
【００２７】
図１は、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。
図１において、キャリッジ２にはインクジェット記録ヘッド１が搭載され、このキャリッジ２はプラテン３に対向して平行に設置されたガイドレール４、５に沿って左右に往復運動するよう駆動される。インクジェット記録ヘッド１には駆動信号を伝えるフレキシブル基板などによる接続線６と、インクカートリッジ８からインクをインクジェット記録ヘッド１に供給するためのインク供給チューブ７が接続されている。プラテン３によって記録媒体９が上方に送られ、対向して装着されたインクジェット記録ヘッド１の複数ノズルから適応したインク滴を噴射して記録媒体上に画像を形成する。
【００２８】
図２は、インクカートリッジとインクジェット記録ヘッドとをインク供給チューブで接続しているインク供給路の一例を示す概略図である。
【００２９】
図２に示すように、インクカートリッジ８とインク流入口１２をインク供給チューブ７で接続されてインク供給路が形成され、インクカートリッジ８からノズル１１を有するインクジェット記録ヘッド１にインクを供給することができる。また、必要に応じて、その途中にダンパー２０を接続し、印字の際の圧力変動を吸収させる方法がとられている。そしてこのダンパー２０はヘッド近くのキャリッジ２の上にダンパーユニットとして装着されている。
【００３０】
本発明のインクジェット記録装置は１ドット当たりの最小液適量が１０ｐｌ以下であることが好ましく、より好ましくは１〜７ｐｌである。本発明のインクジェット記録装置は、高い吐出安定性を有するので、このようなインクジェット記録装置を用いて、より微細な画像の形成を行うことが可能である。
【００３１】
また、本発明のインクジェット記録装置は、印字解像度が１０００ｄｐｉ以上であることが好ましい。なお、本発明でいうｄｐｉとは、２．５４ｃｍ当たりのドット数を表す。本発明のインクジェット記録装置は、高い吐出安定性を有するので、このようなインクジェット記録装置を用いて、より微細な画像の形成を行うことが可能である。
【００３２】
本発明に係るインクについて説明する。
本発明に係るインクは、水、水溶性有機溶媒、及び色材を含有する。
【００３３】
本発明において使用できる色材としては、従来公知のものを特に制限無く使用でき、水溶性染料、水分散性染料、水分散性顔料、溶剤溶解性染料、溶剤分散性染料、溶剤分散性顔料など何れも使用可能であるが、画像保存性の観点から本発明に係る不溶性色材である顔料を用いることが好ましい。例えば、顔料としては、不溶性顔料、レーキ顔料等の有機顔料および、カーボンブラック等を好ましく用いることができる。
【００３４】
不溶性顔料としては、特に限定するものではないが、例えば、アゾ、アゾメチン、メチン、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、キナクリドン、アントラキノン、ペリレン、インジゴ、キノフタロン、イソインドリノン、イソインドリン、アジン、オキサジン、チアジン、ジオキサジン、チアゾール、フタロシアニン、ジケトピロロピロール類等が好ましい。
【００３５】
好ましく用いることのできる具体的顔料としては、以下の顔料が挙げられる。マゼンタまたはレッド用の顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド４８：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５３：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド５７：１、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１３９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４４、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１４９、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１６６、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７７、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１７８、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド２２２等が挙げられる。
【００３６】
オレンジまたはイエロー用の顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３１、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ４３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー７４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９３、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー９４、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１３８等が挙げられる。
【００３７】
グリーンまたはシアン用の顔料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：２、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー６０、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７等が挙げられる。
【００３８】
その他にも、例えば、カーボンブラック顔料（Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｂｌａｃｋ７）；Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｙｅｌｌｏｗ１６、１７、７３、７５、８３、１０８、１０９、１１０、１８０、１８２；Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｒｅｄ５、７、１２、１１２、１６８、１８４、２０２；Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＢｌｕｅ１、２、３、２２、６０；Ｃ．Ｉ．Ｖａｔ　Ｂｌｕｅ４、６０；等が挙げられる。
【００３９】
以上の他にレッド、グリーン、ブルー、中間色が必要とされる場合には以下の顔料を単独或いは併用して用いることが好ましく、例えば
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｒｅｄ２０９、２２４、１９４；
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｏｒａｎｇｅ４３；
Ｃ．Ｉ．Ｖａｔ　Ｖｉｏｌｅｔ３；
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｖｉｏｌｅｔ１９、２３、３７；
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｇｒｅｅｎ３６、７；
Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｂｌｕｅ１５：６；
等が用いられる。
【００４０】
本発明で用いられる顔料は、分散剤及びその他所望する諸目的に応じて必要な添加物と共に分散機により分散して用いることが好ましい。分散機としては従来公知のボールミル、サンドミル、ラインミル、高圧ホモジナイザー等が使用できる。
【００４１】
分散剤として界面活性剤が用いることができる。本発明に用いられる界面活性剤としては陽イオン性、陰イオン性、両性、非イオン性のいずれも用いることができる。陽イオン性界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、脂肪族４級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、などが挙げられる。陰イオン性界面活性剤としては、脂肪酸石鹸、Ｎ−アシル−Ｎ−メチルグリシン塩、Ｎ−アシル−Ｎ−メチル−β−アラニン塩、Ｎ−アシルグルタミン酸塩、アシル化ペプチド、アルキルスルフォン酸塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩、アルキルスルホ酢酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、Ｎ−アシルメチルタウリン、硫酸化油、高級アルコール硫酸エステル塩、第２級高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、第２級高級アルコールエトキシサルフェート、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、モノグリサルフェート、脂肪酸アルキロールアミド硫酸エステル塩、アルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩等が挙げられる。両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。非イオン活性剤としては、ポリオキシエチレン２級アルコールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアミンオキサイド、アセチレングリコール、アセチレンアルコール等が挙げられる。
【００４２】
本発明に係るインクは、色材に不溶性色材を含有することが好ましく、このとき、含有される不溶性色材に対して分子量１０００以上の分散剤を０．１〜５０質量％含有することが好ましい。これにより、長期保存時でのインクの状態変化が抑えられることから、目詰まりを抑え、より高い吐出安定性を得ることができる。さらに、インクの蒸発に伴ってインク中に含有される有機溶媒の比率変化によるインクとインクジェット記録ヘッドとの濡れ性の変化をより一層抑えることができ、吐出曲がりを一層抑えることもできる。
【００４３】
また、インク中に含有される不溶性色材の質量平均粒径が１００ｎｍ以下であることが好ましい。これにより、長期保存時でのインクの状態変化が抑えられることから、吐出時の目詰まりをより一層抑えることができ、より高い吐出安定性を得ることができる。
【００４４】
また、インク中に含有される不溶性色材で粒径２００ｎｍ以上の粒子が不溶性色材の５質量％以下であることが好ましい。これにより、長期保存時でのインクの状態変化が抑えられることから、吐出時の目詰まりをより一層抑えることができ、より高い吐出安定性を得ることができる。なお、不溶性色材の粒径は粒径分布より求めることができる。
【００４５】
インク中の不溶性色材の質量平均粒径および粒径分布は、光散乱法、電気泳動法、レーザードップラー法等を用いた市販の粒径測定器により求めることができる。
【００４６】
さらに、インク中に含有される不溶性色材のゼータ電位の絶対値が４０ｍＶ以上であることが好ましく、より好ましくは絶対値が４０〜７０ｍＶである。これにより、長期保存時でのインクの状態変化が抑えられることから、吐出時の目詰まりをより一層抑えることができ、より高い吐出安定性を得ることができる。インク中の不溶性色材のゼータ電位の測定には、市販の測定器を用いることができ、例えば、ＥＬＳ−８００（大塚電子（株）製）を用いることができる。
【００４７】
また、インク吐出後のインク液滴のメディア中への浸透を加速するために界面活性剤を使用することが好ましく、そのような界面活性剤としては、インクに対して保存安定性等の悪影響を及ぼさないものであれば限られるものではなく、上記の分散剤として使用する界面活性剤と同様のものを用いることができるが、特に、アセチレングリコール系ノニオン界面活性剤を用いることが好ましい。
【００４８】
本発明に係るインクは、水と水溶性有機溶媒を含有し、水の含有率が５０質量％以上である。
【００４９】
水溶性有機溶媒としては、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等）、多価アルコール類（例えば、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、ポ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、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール等）、多価アルコールエーテル類（例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、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メチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等）、アミン類（例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、モルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等）、アミド類（例えば、ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等）、複素環類（例えば、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリドン、２−オキサゾリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等）、スルホキシド類（例えば、ジメチルスルホキシド等）、スルホン類（例えば、スルホラン等）、スルホン酸塩類（例えば１−ブタンスルホン酸ナトリウム塩等）、尿素、アセトニトリル、アセトン等を挙げることができるが、本発明においては、水性溶媒の少なくとも１種が、アルキレングリコールモノエーテル類またはアルカンジオール類であることが好ましく、より好ましくは、アルキレングリコールモノエーテル類としては、エチレングリコールモノブチルエーテル（ブチルセロソルブ）、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテルであり、アルカンジオール類としては１，２−ヘキサンジオール、あるいは１，２−ペンタンジオールであり、特に好ましくは、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、１，２−ヘキサンジオール、１，２−ペンタンジオールまたはｔ−ブタノールが好ましい。
【００５０】
本発明に係るインクの表面張力は２０〜３７ｍＮ／ｍ（２５℃）である。
本発明でいう表面張力とは、静的表面張力であり、その測定方法については、一般的な界面化学、コロイド化学の参考書等において述べられているが、例えば、新実験化学講座第１８巻（界面とコロイド）、日本化学会編、丸善株式会社発行：Ｐ．６８〜１１７を参照することができ、具体的には、輪環法（デュヌーイ法）、垂直板法（ウィルヘルミー法）を用いて求めることができる。
【００５１】
本発明に係るインクは、表面張力が２０〜３５ｍＮ／ｍである水溶性有機溶媒を１〜１５質量％含有することが好ましい。これにより、長期保存後のインクとインクジェット記録ヘッドとの濡れ性の変化を抑えてより高い吐出安定性を得ることができる。
【００５２】
また、本発明に係るインクはインクジェット記録ヘッドのノズル面に対する接触角が、７０度以上であることが好ましく、更に好ましくは７５度以上、１００度以下である。用いるインクとインクジェット記録ヘッドとの組み合わせで、上記で規定する接触角とすることにより、インクのインクジェット記録ヘッドへの濡れ性を抑えて、より一層高い吐出安定性を得ることができる。
【００５３】
本発明において、上記で規定する接触角を実現する方法としては、例えば、インクジェット記録ヘッドとしては、その材質を適宜選択すること、またインクとしては、水溶性有機溶媒の種類や含有量、不純物としての金属イオン含有量、あるいは界面活性剤の種類等を適宜選択、あるいは組み合わせることにより達成することができる。
【００５４】
本発明に用いられるインクは、固形分含有量が０．１〜１０質量％であることが好ましい。この範囲とすることで、長期保存時でのインクの状態変化が抑えられることから、吐出まがり、目詰まりを抑え、より高い吐出安定性を得ることができる。
【００５５】
また、本発明に係るインクは、インク中のＮａイオン、Ｋイオン、Ｌｉイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｆｅイオンの総含有量が５００ｐｐｍ以下であることが好ましい。インク中の金属イオンの含有率を、上記で規定した範囲とすることにより、高い分散安定性を有するインクとすることができ、長期保存時でのインクの状態変化が抑えられることから、目詰まりを抑えることができ、より高い吐出安定性を得ることができる。
【００５６】
また、本発明に係るインクは、電導度が１Ｓ／ｍ以下であることが好ましい。電導度を、上記で規定した範囲とすることにより、高い分散安定性を有するインクとすることができ、長期保存時でのインクの状態変化が抑えられることから、目詰まりを抑えることができ、より高い吐出安定性を得ることができる。
【００５７】
本発明に係るインクにおいては、吐出安定性、プリントヘッドやインクカートリッジ適合性、保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上の目的に応じて、さらに粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防錆剤、防腐剤等を添加することもできる。
【００５８】
本発明においては、インクの液物性の一つであるインク粘度が３．０〜８．０ｍＰａ・ｓであることが好ましい。本発明に係るインクの粘度を上記で規定する範囲とすることにより、優れた吐出安定性を実現することができるものである。
【００５９】
本発明でいう粘度（液体粘性率）は、２５℃で測定した値であり、測定機器としてはＪＩＳ　Ｚ　８８０９に規定されている粘度計校正用標準液で検定されたものであれば特に制限はなく、回転式、振動式や細管式の粘度計を用いることができる。粘度計としては、Ｓａｙｂｏｌｔ粘度計、Ｒｅｄｗｏｏｄ粘度計等で測定でき、例えば、トキメック社製、円錐平板型Ｅ型粘度計、東機産業社製のＥ　Ｔｙｐｅ　Ｖｉｓｃｏｍｅｔｅｒ（回転粘度計）、東京計器社製のＢ型粘度計ＢＬ、山一電機社製のＦＶＭ−８０Ａ、Ｎａｍｅｔｏｒｅ工業社製のＶｉｓｃｏｌｉｎｅｒ、山一電気社製のＶＩＳＣＯ　ＭＡＴＥ　ＭＯＤＥＬ　ＶＭ−１Ａ等を挙げることができる。
【００６０】
また、本発明においては、インクの液物性の一つであるインクの溶存酸素濃度が０．０１〜１ｐｐｍであることが好ましい。
【００６１】
本発明に係るインクの溶存酸素濃度を上記で規定する範囲とすることにより、前述の構成からなるインクジェット記録装置（インク供給チューブの特性、駆動周波数）との組み合わせで、気泡の形成を抑制することができ、その結果、かつ高い吐出安定性を得ることができる。
【００６２】
インク中に溶存している溶存酸素を測定する方法としては、例えば、溶存酸素測定装置ＤＯ−１４Ｐ（東亜電波（株）製）を用いて測定することができる。
【００６３】
本発明において、インクの溶存酸素濃度を本発明で規定する範囲とする方法については、特に制限はなく、例えば、インクを減圧下で処理すること、特には、気体透過性の膜から形成された中空糸中にインクを通し、その外部を減圧にすることで効果的に脱気することができる。すなわち、本発明に係るインクの脱気方法としては、インクを加温した状態で気体透過性のある膜を通過させることで、短時間にインク中に溶存している酸素等の気体を十分に取り除く方法が好ましい。
【００６４】
また、本発明においては、インクの液物性の一つであるインクの起泡力が１〜１００ｍｍであることが好ましく、より好ましくは１〜５０ｍｍである。本発明に係るインクの起泡力を上記で規定する条件とすることにより、前述の構成からなるインクジェット記録装置（インク供給チューブの特性、駆動周波数）との組み合わせで、高い吐出安定性を得ることができる。
【００６５】
本発明でいう起泡力とは、ＪＩＳ　Ｋ３３６２で規定されている方法に従って求めることができ、消泡剤、界面活性剤、水溶性有機溶媒の種類または量を適宜選択することにより、起泡力を１００ｍｍ以下にすることができる。
【００６６】
起泡力低下のために用いられる消泡剤しては、特に制限なく、市販品を使用することができる。そのような市販品としては、例えば、信越シリコーン社製のＫＦ９６、６６、６９、ＫＳ６８、６０４、６０７Ａ、６０２、６０３、ＫＭ７３、７３Ａ、７３Ｅ、７２、７２Ａ、７２Ｃ、７２Ｆ、８２Ｆ、７０、７１、７５、８０、８３Ａ、８５、８９、９０、６８−１Ｆ、６８−２Ｆ（商品名）等が挙げられる。これら化合物の配合量に特に制限はないが、インク中に、０．００１〜２質量％配合されることが好ましい。配合量が０．００１質量％に満たないとインク調製時に泡が発生し易く、また、インク内での小泡の除去が難しく、２質量％を超えると泡の発生は抑えられるものの、印字の際、インク内でハジキが発生し、印字品質の低下が起こる場合があるので、上記範囲内とすることが好ましい。起泡力低下のために用いられる界面活性剤、水溶性有機溶媒としては、前述の界面活性剤、水溶性有機溶媒の中から選択し使用することができる。
【００６７】
次いで、本発明に係るインク供給チューブについて説明する。
本発明に係るインク供給チューブの材質としては、チューブ状に成形可能で本発明に係るインク供給チューブ壁からのインクの蒸発率ｙ（％）が下式を満たすのであればどのような材料を用いてもよく、単一材料でも２種以上の混合素材でも、機能性添加剤を含有していてもよい。また、構造として単層構造でも、積層構造でもよい。
【００６８】
ｙ（％）≦１／５（％・ｍ／ｍＮ）×インクの表面張力γ（ｍＮ／ｍ）
本発明においてインクの蒸発率ｙは、用いるインク供給チューブにインクを満たして両端をシールし、３５℃、２５％ＲＨ環境下で８週間放置し、放置前後での質量変化から下式に従って求めた値である。
【００６９】
ｙ＝　（Δｗ／ｗ０）×１００
ｙ：　インク蒸発率（％）
Δｗ：　保存前後の質量変化
ｗ０：　チューブ内の初期インク質量
好ましく使用できる材料としては、例えば、塩化ビリニデン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン樹脂系、フッ素樹脂、ナイロン等を挙げることができる。
【００７０】
次いで、本発明で用いることのできる記録媒体について説明する。
本発明で用いられる記録媒体としては、普通紙、コート紙、インク液を吸収して膨潤するインク受容層を設けた膨潤型インクジェット用記録紙、多孔質のインク受容層を持った空隙型インクジェット用記録紙、また基紙の代わりにポリエチレンテレフタレートフィルムなどの樹脂支持体を用いたものも用いることができるが、本発明においては、空隙型の多孔質インク吸収層を有する記録媒体を用いることが好ましく、この組み合わせにより本発明の効果を最も発揮することができる。
【００７１】
多孔質インクジェット記録媒体としては、具体的には、空隙型インクジェット用記録紙又は空隙型インクジェット用フィルムを挙げることができ、これらはインク吸収能を有する空隙層が設けられている記録媒体であり、空隙層は、主に親水性バインダーと無機微粒子の軟凝集により形成されるものである。
【００７２】
空隙層の設け方は、皮膜中に空隙を形成する方法として種々知られており、例えば、二種以上のポリマーを含有する均一な塗布液を支持体上に塗布し、乾燥過程でこれらのポリマーを互いに相分離させて空隙を形成する方法、固体微粒子及び親水性又は疎水性バインダーを含有する塗布液を支持体上に塗布し、乾燥後に、インクジェット記録用紙を水或いは適当な有機溶媒を含有する液に浸漬して固体微粒子を溶解させて空隙を作製する方法、皮膜形成時に発泡する性質を有する化合物を含有する塗布液を塗布後、乾燥過程でこの化合物を発泡させて皮膜中に空隙を形成する方法、多孔質固体微粒子と親水性バインダーを含有する塗布液を支持体上に塗布し、多孔質微粒子中や微粒子間に空隙を形成する方法、親水性バインダーに対して概ね等量以上の容積を有する固体微粒子及び／又は微粒子油滴と親水性バインダーを含有する塗布液を支持体上に塗布して固体微粒子の間に空隙を作製する方法などが挙げられるが、本発明のインクを用いる上では、いずれも方法で設けられても、良い結果を与える。
【００７３】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されない。
【００７４】
１．インクの調製及び特性値測定
《インク１〜１０の調製》
（インク１の調製）
下記成分を十分撹拌混合した後、０．４５μｍのフィルターでろ過してインク１とした。
【００７５】
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９　　　　　　　　　　　　　　４質量％
エチレングリコール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量％
グリセリン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５質量％
トリエチレングリコールモノブチルエーテル　　　　　　　　　５質量％
サーフィノール４６５　　　　　　　　　　　　　　　　　１．０質量％
イオン交換水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　残量
（インク２の調製）
下記成分を混合し、ビーズミルを用いて分散した後、遠心分離を用いて粗大粒子を除き、さらに１．０μｍのフィルターでろ過して、インク２とした。
【００７６】
カーボンブラック　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５質量％
エチレングリコール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８質量％
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６質量％
２−メチル−２，４−ペンタジオール　　　　　　　　　　　　　５質量％
分散剤１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２質量％
ジオクチルスルホコハク酸Ｎａ（ＤＥＳ）水溶液　　　　　　０．３質量％
イオン交換水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　残量
分散剤１：スチレン：アクリル酸：メタクリル酸ブチル＝３０：１５：５５（質量比）、分子量１１０００
（インク３の調製）
インク１において、イオン交換水の代わりに水道水を用いた以外は同様にしてインク３を調製した。
【００７７】
（インク４の調製）
下記組成を十分撹拌混合し、０．４５μｍフィルターでろ過し、インク４とした。
【００７８】
Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー８６　　　　　　　　　　　　３．５質量％
プロピレングリコール　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量％
トリエチレングリコールモノブチルエーテル　　　　　　　　１５質量％
サーフィノール１０４　　　　　　　　　　　　　　　　　０．１質量％
イオン交換水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　残量
（インク５の調製）
インク１の調製において、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９の添加量を１１質量％とした以外は同様にしてインク５を調製した。
【００７９】
（インク６の調製）
インク２の調製において、分散剤１の割合を３．５質量％とした以外は同様にしてインク６を調製した。
【００８０】
（インク７の調製）
下記成分を混合し、ビーズミルを用いて分散し、これをインク７とした。（遠心分離及びフィルターろ過は行わなかった。）
Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８　　　　　　　　　　　　　　４質量％
エチレングリコール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８質量％
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル　　　　　　　　　　６質量％
グリセリン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５質量％
分散剤２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２質量％
メガファックＦ−１４２Ｄ（大日本インキ（株））　　　　　０．３質量％
イオン交換水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　残量
分散剤２：アクリル酸：メタクリル酸メチル：メタクリル酸−２−ヒドロキシエチル＝１７：６０：２３（質量比）、分子量１００００
（インク８の調製）
下記成分を十分攪拌混合した後、０．４５μｍのフィルターでろ過してインク８とした。
【００８１】
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９　　　　　　　　　　　　　　３質量％
エチレングリコール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量％
グリセリン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５質量％
トリエチレングリコールモノブチルエーテル　　　　　　　　　５質量％
サーフィノール４６５　　　　　　　　　　　　　　　　０．０１質量％
イオン交換水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　残量
（インク９の調製）
下記成分を十分攪拌混合した後、０．４５μｍのフィルターでろ過してインク９とした。
【００８２】
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９　　　　　　　　　　　　　　３質量％
エチレングリコール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０質量％
グリセリン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５質量％
トリエチレングリコールモノブチルエーテル　　　　　　　　　５質量％
メガファックＦ−１４２Ｄ（大日本インキ（株））　　　　１．０質量％
イオン交換水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　残量
（インク１０の調製）
下記成分を十分攪拌混合した後、０．４５μｍのフィルターでろ過してインク１０とした。
【００８３】
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９　　　　　　　　　　　　　　３質量％
エチレングリコール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０質量％
グリセリン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１５質量％
トリエチレングリコールモノブチルエーテル　　　　　　　　　８質量％
サーフィノール４６５　　　　　　　　　　　　　　　　　０．５質量％
イオン交換水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　残量
《インク１〜１０の特性値の測定》
上記作製したインク１〜１０について、下記の各特性値の測定を行い、得られた結果を表１に示す。
【００８４】
〈表面張力の測定〉
上記調製した各インクについて、垂直板法（ウィルヘルミー法）を用いて２５℃における表面張力を測定した。
【００８５】
〈不純物イオン濃度の測定〉
上記調製した各インクについて、インク中のＮａイオン、Ｋイオン、Ｌｉイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｆｅイオンの総含有率をＩＣＰＡＥＳにより測定した。
【００８６】
〈不溶性色材の質量平均粒径及び粒径分布の測定〉
インク中の不溶性色材の質量平均粒径および粒径分布は、島津製作所製のレーザー回折式粒径測定装置ＳＬＡＤ１１００により求めた。粒径分布より不溶性色材の粒径が２００ｎｍ以上の粒子の含有率を求めた。
【００８７】
〈不溶性色材のゼータ電位の測定〉
インク中の不溶性色材のゼータ電位の測定には、ＥＬＳ−８００（大塚電子（株）製）を用いた。
【００８８】
〈電導度の測定〉
インクの電導度の測定には、東亜電波社製の電導度計であるｍｏｄｅｌ　ＣＭ−２０Ｅ（電極；ＴＹＰＥ　ＣＧ−２０１ＰＬ、液温２０度）を用いて測定した。
【００８９】
【表１】

【００９０】
２．画像出力及び評価
（画像出力）
インクジェット記録装置としては、図１、図２に記載の構成からなる装置を使用した。インクジェット記録ヘッドには、下記のインクジェット記録ヘッドａ、インクジェット記録ヘッドｂのいずれかを用い、インク供給チューブには下記のチューブａ、ｂ、ｃのいずれかを用い、表２に示すようにインク１〜１０と組み合わせてインクジェット記録装置１〜１２とした。各インクジェット記録装置は、３５℃２５％ＲＨ環境下に８週間放置された後、２４００ｄｐｉでインクジェットペーパー　フォトライクＱＰ厚手ＤＸ（コニカ（株）製）に出射して、画像出力した。なお、本発明でいうｄｐｉとは、２．５４ｃｍ当たりのドット数を表す。画像としては、出力濃度を０％から１００％の間を１６段階に分割したウェッジ画像（各濃度について３ｃｍ×３ｃｍのパッチ状に出力）を出力した。
【００９１】
１）インクジェット記録ヘッド
インクジェット記録ヘッドａ：
ノズル表面の撥水膜材質：フッ素系樹脂
ノズル孔径：２０μｍ
駆動周波数：３７ｋＨｚ
１色当たりのノズル数：２５６
同色間のノズル密度：１８０ｄｐｉ
１ドット当たりの最小液適量：４ｐｌ
インクジェット記録ヘッドｂ：
ノズル表面の撥水膜材質：シリコーン系樹脂
ノズル孔径：２０μｍ
駆動周波数：３７ｋＨｚ
１色当たりのノズル数：２５６
同色間のノズル密度：１８０ｄｐｉ
１ドット当たりの最小液適量：４ｐｌ
２）インク供給チューブ
チューブａ：内層ポリエチレン、外層シリコーン樹脂の２層構成（内径０．５ｍｍ、肉厚０．１ｍｍ）
チューブｂ：ポリエチレン製（内径０．５ｍｍ、肉厚０．１ｍｍ）
チューブｃ：ポリエチレン製（内径０．５ｍｍ、肉厚０．２ｍｍ）
なお、インクジェット記録装置１〜１２のインク蒸発率及びインクとノズルの接触角は以下のようにして求めた。
【００９２】
〈インク蒸発率の測定〉
インク蒸発率は、用いるインクチューブの一部を切り取り、各インクを満たして両端をシールし、３５℃、２５％ＲＨ環境下で８週間放置し、放置前後での質量変化から、下式に従ってインク蒸発率を求めた。
【００９３】
ｙ（％）＝　（Δｗ／ｗ０）×１００
ｙ：　インク蒸発率（％）
Δｗ：　保存前後の質量変化
ｗ０：　チューブ内の初期インク質量
〈接触角の測定〉
接触角は、用いるノズル上にインク滴５μｌを滴下し、協和界面科学製の接触角計ＣＡ−Ｘを使用して測定した。
【００９４】
（各特性の評価）
インクジェット記録装置１〜１２について、吐出安定性と目詰まりの評価を下記方法に従って行った。
【００９５】
〈吐出安定性の評価〉
◎：ノズル欠、出射曲がり等無く、正常に吐出できた
○：曲がり発生あるが許容可能
×：ノズル欠発生。又は吐出はするが、画質劣化許容できない
〈目詰まりの評価〉
◎：全ノズルから正常に出射
○：１〜３ノズルに目詰まりが見られるがノズル面からの吸引クリーニングにより回復
×：４ノズル以上に目詰まりが発生し、吸引クリーニングにより回復不可能な目詰まりが１ノズル以上発生
以上により得られた結果を、表２に示す。
【００９６】
【表２】

【００９７】
表２より明らかなように、本発明のインクジェット記録装置は吐出安定性が高く、さらに、目詰まりが抑えられていることがわかった。
【００９８】
【発明の効果】
本発明により、高い吐出安定性を有するインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いることのできるインクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。
【図２】インクカートリッジとインクジェット記録ヘッドとをインク供給チューブで接続しているインク供給路の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１　インクジェット記録ヘッド
２　キャリッジ
３　プラテン
４、５　ガイドレール
６　接続線
７　インク供給チューブ
８　インクカートリッジ
９　記録媒体
１１　ノズル
１２　インク流入口
２０　ダンパー

Claims (13)

1. 水、水溶性有機溶剤、及び色材を含有し、水の含有率が５０質量％以上であり、２５℃における表面張力γが２０〜３７（ｍＮ／ｍ）であるインクを収納するインクカートリッジと、
   インク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドと、
   前記インクカートリッジとインクジェット記録ヘッドとを接続し、前記インクの蒸発率ｙが１／５（％・ｍ／ｍＮ）×γ（ｍＮ／ｍ）以下であるインク供給チューブと、
   を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インクの前記インクジェット記録ヘッドのノズルに対する接触角が７０度以上であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. １ドット当たりの最小液適量が１０ｐｌ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 印字解像度が１０００ｄｐｉ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記インク中に表面張力が２０〜３５ｍＮ／ｍである水溶性有機溶媒を１〜１５質量％することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記インク中の固形分含有率が０．１〜１０質量％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記インク中のＮａイオン、Ｋイオン、Ｌｉイオン、Ｃａイオン、Ｍｇイオン、Ｆｅイオンの総含有率が５００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記インクの電導度が１Ｓ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記色材には不溶性色材が含まれ、前記インク中に分子量１０００以上の分散剤を前記不溶性色材に対して０．１〜５０質量％含有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記不溶性色材の体積平均粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
11. 前記不溶性色材の粒径２００ｎｍ以上の粒子が前記不溶性色材の５質量％以下であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のインクジェット記録装置。
12. 前記不溶性色材のゼータ電位の絶対値が４０ｍＶ以上であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置を用いて前記インクを記録媒体上に出射することを特徴とするインクジェット記録方法。

Images