JP2017226209A - インクジェット記録方法、記録ヘッド、インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ラインヘッドを利用するような厳しい条件であっても、インクの間欠吐出安定性を満足できるインクジェット記録方法を提供する。
【解決手段】インクを吐出する吐出口と、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する吐出素子と、吐出口と前記吐出素子との間の部分に連通する第１流路と、を具備する記録ヘッドからインクを吐出して、画像を記録するインクジェット記録方法であって、吐出口からインクを吐出する吐出工程と、吐出工程とは別に、第１流路内のインクを吐出口と吐出素子との間の部分に流動させる流動工程と、を有し、インクが、色材、及び、炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している化合物を含有する水性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。
【選択図】図６

Description

本発明は、インクジェット記録方法、記録ヘッド、及びインクジェット記録装置に関する。

近年、高速に画像を記録するために、ライン型の記録ヘッド（ラインヘッド）を搭載したインクジェット記録装置が利用されるようになってきている（特許文献１参照）。ラインヘッドは、インクを吐出する吐出口が記録媒体の幅全域にわたって配置されているため、予備吐出を行いにくい。予備吐出とは、インクの吐出頻度の低い吐出口で、インクの粘度上昇による吐出性の低下が起こらないようにするために行う、吐出口の回復処理のひとつである。異物による吐出口の詰まりを抑制するために、吐出口近傍でインクを流動させることが知られている（特許文献２参照）。一方、インクを流動させない記録ヘッドを用いる際に、インクの吐出安定性を向上するために、インクにオレイン酸を含有させることが知られている（特許文献３及び４参照）。

特表２００２−５３３２４７号公報 特開２００７−１１８６１１号公報 特表２０１３−５２２４１４号公報 特開２０１１−２０２０８８号公報

ラインヘッドを利用する場合、インクの吐出頻度の低い吐出口で、インクの吐出性の低下が起こらないように、これまで以上にインクの間欠吐出安定性を向上させる必要があるが、特許文献２〜４のいずれかの構成を利用しても、そのレベルは不十分だった。

したがって、本発明の目的は、ラインヘッドを利用するような厳しい条件であっても、インクの間欠吐出安定性を満足できるインクジェット記録方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、前記インクジェット記録方法を使用する記録ヘッド、及び前記インクジェット記録方法を使用するインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明は、インクを吐出する吐出口と、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する吐出素子と、前記吐出口と前記吐出素子との間の部分に連通する第１流路と、を具備する記録ヘッドからインクを吐出して、画像を記録するインクジェット記録方法であって、前記吐出口からインクを吐出する吐出工程と、前記吐出工程とは別に、前記第１流路内のインクを前記吐出口と前記吐出素子との間の部分に流動させる流動工程と、を有し、前記インクが、色材、及び、炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している化合物を含有する水性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に関する。

また、本発明は、インクを吐出する吐出口と、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する吐出素子と、前記吐出口と前記吐出素子との間の部分に連通する第１流路及び第２流路と、前記吐出素子とは別に、前記第１流路から前記第２流路へ前記インクを流動させる流動手段と、を具備する記録ヘッドであって、前記インクが、色材、及び、炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している化合物を含有する水性インクであることを特徴とする記録ヘッドに関する。

さらに、本発明は、インクを吐出する吐出口と、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する吐出素子と、前記吐出口と前記吐出素子との間の部分に連通する第１流路及び第２流路と、を具備する記録ヘッドを備えるインクジェット記録装置であって、前記インクジェット記録装置が、さらに、前記吐出素子とは別に、前記第１流路から前記第２流路へ前記インクを流動させる流動手段を有し、前記インクが、色材、及び、炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している化合物を含有する水性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に関する。

本発明によれば、ラインヘッドを利用するような厳しい条件であっても、インクの間欠吐出安定性を満足できるインクジェット記録方法、及び前記インクジェット記録方法を使用する記録ヘッド、及び前記インクジェット記録方法を使用するインクジェット記録装置を提供することができる。

第１流路を具備する記録ヘッドを用いる場合の、メニスカスに化合物が配向するメカニズムを示す模式図である。 第１流路及び第２流路を具備する記録ヘッドを用いる場合の、メニスカスに化合物が配向するメカニズムを示す模式図である。 ラインヘッドの斜視図である。 吐出素子基板の断面を示す斜視図である。 インクジェット記録装置の主要部を示す斜視図である。 インクの供給系を示す模式図である。 吐出口近傍におけるインクの流動状態を示す模式図である。 ラインヘッドの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に述べる。本発明においては、以下、水性インクは、「インク」と記載することがある。第１流路及び第２流路を、まとめて「流路」と記載する場合がある。各種の物性値は、特に断りのない限り、温度２５℃における値である。「（メタ）アクリル酸」、「（メタ）アクリレート」と記載した場合は、それぞれ「アクリル酸、メタクリル酸」、「アクリレート、メタクリレート」を表すものとする。

インクの吐出頻度の低い吐出口では、インクの吐出が行われていない間に吐出口から水分が蒸発する。したがって、インクの間欠吐出安定性の低下は、吐出口からの水分蒸発が原因である。シリアルヘッドなどの従来の記録ヘッドと比べて、特許文献１のラインヘッドは、吐出口の回復処理のひとつである予備吐出を行いにくいため、そもそも吐出口からの水分蒸発を抑制するような工夫をしなければならない。特許文献２のインクを流動させる記録ヘッドでインクの間欠吐出安定性が得られないのは、吐出口近傍に新しいインクが次々に供給されるため、吐出口から水分が蒸発しやすくなるからである。したがって、インクの間欠吐出安定性を向上させるためには、吐出口からの水分蒸発を抑制することが重要である。

本発明では、蒸発していない状態のインク中では安定に存在できるが、水分蒸発をトリガーとして界面に配向するような親疎水性のバランスを持つ化合物をインクに含有させる。そして、流路内での流動により化合物を吐出口近傍に供給し続けることで、吐出口に形成されるメニスカスの全体に化合物を均一に配向させ、膜を形成する。この膜は、以降の水分蒸発を抑制しつつ、吐出のパワーによって容易に除去されるので、インクの固着は抑制しながらも、間欠吐出安定性を向上することができる。

以下、メニスカスに化合物が配向するメカニズムを模式的に示す図１を参照して、効果が得られるメカニズムを詳細に説明する。図１は、第１流路を具備する記録ヘッドを用いる場合の、メニスカスに化合物が配向するメカニズムを示す模式図である。第１流路１７は、吐出口１と吐出素子４との間の部分に連通する。インクは、色材１３、及び炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している化合物１４を含有する。吐出口１から水が蒸発する（（ａ））と、まず吐出口１と吐出素子４の間のインク中の化合物１４が、吐出口１のメニスカス１２に配向する（（ｂ））。この間にも第１流路１７内のインクが吐出口１と吐出素子４との間の部分へ移動するので、メニスカス１２と吐出素子４の間のインクも流動する。これにより、メニスカス１２と吐出素子４の間には、化合物１４が次々に供給され、メニスカス１２に配向する。その結果、メニスカス１２に化合物１４の均一な膜が形成する。この均一な膜が、吐出口からの水分蒸発を抑制する。

第１流路１７内のインクが吐出口１と吐出素子４との間の部分へ移動しない場合を考える。吐出口１から水が蒸発する（（ｄ））と、まずメニスカス１２と吐出素子４の間のインク中の化合物１４が、吐出口１のメニスカス１２に配向する（（ｅ））。インクが吐出口１と吐出素子４との間の部分へ移動しないと、メニスカス１２と吐出素子４の間のインクも流動しないため、メニスカス１２と吐出素子４の間に化合物１４は供給されない。これにより、吐出口からさらに水が蒸発し、メニスカス１２と吐出素子４の間のインク中の化合物１４がさらにメニスカスに配向する。しかし、メニスカス１２に化合物１４の均一な膜を形成する前に、吐出口からの水分蒸発に伴い、色材１３が析出し、インクの粘度が上昇する。その結果、インクの間欠吐出安定性が得られない。

インクは、炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している化合物を含有する。この化合物は、疎水性である炭化水素と、親水性であるヒドロキシ基又はアニオン性基とを有するため、両親媒性を示す。水となじみにくい疎水性部分は、大気側に向き、水となじみやすい親水性部分は、インク側に向くように配向することで、メニスカスに膜を形成することが可能となる。炭化水素の炭素数が８未満である場合、化合物の親水性が高いため、メニスカスと吐出素子との間のインクが蒸発する際に、化合物がメニスカスに配向しにくくなる。そのため、メニスカスに化合物の均一な膜が形成されず、吐出口から水分が蒸発し、インクの間欠吐出安定性が得られない。炭化水素の炭素数が１８を超える場合、化合物の疎水性が高いため、水分蒸発をトリガーとしたメニスカスでの配向は生じず、インクの間欠吐出安定性が得られない。ところで、本発明と同じような化合物を含有する特許文献３及び４のインクで間欠吐出安定性が得られないのは、インク中の色材が析出することで、インクの粘度が上昇し、色材などの凝集物が吐出口に固着しやすいからである。

図２は、第１流路及び第２流路を具備する記録ヘッドを用いる場合の、メニスカスに化合物が配向するメカニズムを示す模式図である。吐出口１と吐出素子４との間の部分に連通する流路として、第１流路１７と第２流路１８がある。吐出口１から水が蒸発する（（ａ））と、まず吐出口１と吐出素子４の間のインク中の化合物１４が、吐出口１のメニスカス１２に配向する（（ｂ））。この間にも第１流路１７内のインクが吐出口１と吐出素子４との間の部分を通って、第２流路１８へ移動するので、メニスカス１２と吐出素子４の間のインクも流動する。これにより、メニスカス１２と吐出素子４の間には、化合物１４が次々に供給され、メニスカス１２に配向する。その結果、メニスカス１２に化合物１４の均一な膜が形成する。この均一な膜が、吐出口からの水分蒸発を抑制する。メニスカス１２と吐出素子４の間のインクを効率的に流動させるためには、吐出口１と吐出素子４との間の部分に連通する流路は２つあることがより好ましい。以下の説明では、吐出口１と吐出素子４との間の部分に連通する第１流路１７及び第２流路１８を具備する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを備えるインクジェット記録装置を例に挙げる。勿論、吐出口１と吐出素子４との間の部分に連通する第１流路１７を具備する記録ヘッドと、前記記録ヘッドを備えるインクジェット記録装置にも本発明を適用することができる。

図３は、ラインヘッド１１の斜視図である。ラインヘッド１１は、吐出口列が配置された吐出素子基板１０を直線状に配列したラインヘッドである。吐出素子基板１０には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（ＣＭＹＫ）の各インクに対応する吐出口列が設けられている。図４は、上記の吐出素子基板１０の断面を示す斜視図である。吐出口形成部材５には、吐出口１が形成されている。基板３は吐出素子４（不図示）を有する。吐出口形成部材５と基板３とにより、インクの第１流路１７及び第２流路１８が形成される。第１流路１７は、流入路６からインクが流入する流入口８から、吐出口１と吐出素子４との間の部分までの領域のことである。第２流路１８は、吐出口１と吐出素子４との間の部分から、流出路７へインクが流出する流出口９までの領域のことである。例えば、圧力の高い流入口８と圧力の低い流出口９といったように、流入口８と流出口９との間に圧力差を持たせれば、インクは流路内を圧力の高い方から低い方へ（図４の矢印の方向へ）流動する。流入口８と流出口９との間に圧力差を持たせる手段については、後述する。このように、インクは、流入路６、及び流入口８を経て、第１流路１７内に入り、吐出口１と吐出素子４との間の部分を通って、第２流路１８、及び流出口９を経て、流出路７に流れていく。

第１流路内のインクを吐出口と吐出素子との間の部分に流動させる流動工程は、吐出口からインクを吐出する吐出工程とは別に行う。流動工程は、このインクの流動は、インクを吐出口と吐出素子との間の部分に充填する充填工程とは別に行うことが好ましい。さらに、吐出口と吐出素子との間の部分のインクを第２流路に流動させる流動工程を行うことが好ましい。第２流路を具備しない記録ヘッドを用いる場合には、第１流路内のインクを吐出口と吐出素子との間の部分に流動させる流動工程のみを行う。流動工程は、吐出口からインクを排出することなく、インクを流動させる工程であることが好ましい。吐出口からのインクの排出には、予備吐出、吸引などの回復動作を含む。流動工程は、記録ヘッドの回復動作を行っている際などには停止してもよい。さらに、流動工程におけるインクは、吐出素子とは別の流動手段により流動することが好ましい。

以下の説明では、熱エネルギーを発生する吐出素子を利用し、気泡を発生させて、インクを吐出するサーマル方式を例に挙げる。しかし、ピエゾ方式、及びその他の吐出方式が採用された記録ヘッドにも本発明を適用することができる。さらに、インク収容部と記録ヘッドとの間でインクを循環させる形態であるが、その他の形態であっても良い。例えばインクを循環せずに、記録ヘッドの上流側と下流側に２つのインク収容部を設け、一方のインク収容部から他方のインク収容部へインクを流すことで、流路内のインクを流動させる形態であっても良い。

また、以下の説明では、ＣＭＹＫの４色のインクを吐出可能な吐出素子基板を直線状に配列されるラインヘッドを例に挙げる。ＣＭＹＫのインクごとに吐出素子基板を設けるラインヘッドを用いることもできる。さらに、記録ヘッドを走査させながら記録を行うシリアルヘッドにも本発明を適用できる。

図５は、インクジェット記録装置の主要部を示す斜視図である。インクジェット記録装置１０００は、記録媒体１５を搬送する搬送部１６と、記録媒体の搬送方向と直交して配置されるラインヘッド１１とを備える。インクジェット記録装置１０００は、複数の記録媒体１５を連続して、又は間欠的に搬送しながら記録を行うラインヘッドを有する。記録媒体１５はカット紙に限らず、ロール紙であってもよい。

流動工程は、インクを連続的に流動させる、又はインクを間欠的に流動させることにより行うことが好ましい。インクを連続的に流動させる方法、及びインクを間欠的に流動させる方法を詳細に説明する。

インクの供給系を示す模式図である図６を参照して、吐出素子基板１０の第１流路１７及び第２流路１８（図４）内にインクを連続的に流動させる方法について、まず説明する。図６は、ラインヘッド１１を、第１循環ポンプ（高圧側）１００１、第１循環ポンプ（低圧側）１００２、バッファタンク１００３、及び第２循環ポンプ１００４などに流体的に接続した図である。図５では、説明を簡略化するために、ＣＭＹＫインクのうちの１色のインクが流動する経路のみを示しているが、実際には４色分の流動経路が、ラインヘッド１１に設けられる。インク収容部であるメインタンク１００６と接続されるバッファタンク１００３は、大気連通口（不図示）を有し、インク中の気泡を外部に排出することが可能である。バッファタンク１００３は、補充ポンプ１００５とも接続されている。インクを吐出しての記録や吸引回復など、記録ヘッドの吐出口からインクを吐出（排出）することによってラインヘッド１１でインクが消費される。その際に、補充ポンプ１００５は、消費された量に対応するインクをメインタンク１００６からバッファタンク１００３へ移送する。

２つの第１循環ポンプ１００１及び１００２は、ラインヘッド１１の液体接続部１１１からインクを引き出して、バッファタンク１００３へ流す。第１循環ポンプとしては定量的な送液能力を有する容積型ポンプが好ましい。具体的にはチューブポンプ、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプなどが挙げられる。吐出ユニット３００の駆動時には、第１循環ポンプ（高圧側）１００１、及び第１循環ポンプ（低圧側）１００２によって、共通流入路２１１、及び共通流出路２１２内をインクが流れる。

負圧制御ユニット２３０は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構を備えている。２つの負圧調整機構の内、相対的に高圧側（図６でＨと記載）、相対的に低圧側（図６でＬと記載）は、それぞれ、インクから異物を取り除くフィルタ２２１を設けた供給ユニット２２０内を経由して、吐出ユニット３００内の共通流入路２１１、共通流出路２１２に接続されている。吐出ユニット３００には、共通流入路２１１、共通流出路２１２、及び各吐出素子基板１０と連通する流入路６と流出路７が設けられている。流入路６と流出路７は、共通流入路２１１及び共通流出路２１２と連通しているので、液体の一部が、共通流入路２１１から吐出素子基板１０の内部流路を通過して共通流出路２１２へと流れる流れ（図６の矢印）が発生する。この吐出素子基板１０の内部流路におけるインクの流れは、図４の矢印で示されており、第１流路１７から、吐出口と吐出素子との間の部分を通って、第２流路１８にインクが流動する。共通流入路２１１には圧力調整機構Ｈが、共通流出路２１２には圧力調整機構Ｌが接続されているため、流入路６と流出路７との間には、圧力差が生じる。これにより、流入路６と連通する流入口８（図４に記載）、及び流出路７と連通する流出口９（図４に記載）との間にも圧力差が生じることとなる。流入口と流出口の圧力差により流動させる場合、インクの流速（ｍｍ／ｓ）は、０．１ｍｍ／ｓ以上１０．０ｍｍ／ｓ以下であることが好ましい。

本発明のインクジェット記録方法では、吐出口からインクを吐出する吐出工程を有する。その吐出工程とは別に、第１流路に充填されているインクを吐出口と吐出素子との間の部分に流動させる流動工程を有する必要があるが、記録ヘッドの回復動作を行っているときにも、インクを流動させることができる。この場合、記録ヘッドの回復動作を行っているときでもインクが流動しているため、定常的にインクが流動することになる。定常的にインクが流動すると、水が蒸発しやすく、循環しているインクの濃度が上昇しやすくなる。そのため、インクジェット記録装置に、インクの濃度上昇を抑えるために、一定の時間が経過すると、インクに水を加える装置を備えたり、インクの濃度を検出する検出器によりインクの濃度上昇を検出し、インクに水を加える装置を備えることができる。

図７は、吐出口近傍におけるインクの流動状態を示す模式図である。流路の吐出口近傍におけるインクの流動形態は２つに大別される。１つ目は（ａ）で示すようにメニスカス近傍に循環流が生じない態様であり、２つ目は（ｂ）で示すようにメニスカス近傍に循環流が生じる態様である。流路におけるインクの流速が同等であっても、メニスカス近傍におけるインクの流動状態は上記２種類のいずれかの態様を取る。これらの態様のいずれを取るかは流路におけるインクの流速よりも、吐出口形成部材の厚さ（μｍ）（ｃ）、流路の高さ（μｍ）（ｄ）、及び吐出口の直径（μｍ）（ｅ）の３つの値の方が支配的である。ｄとｅの大きさが同じである場合、ｃが大きいと、メニスカス近傍に循環流が生じやすくなる。

インクを流動させる別の方法としては、インクを間欠的に流動させる方法がある。ラインヘッドの断面図である図８を参照して、インクを間欠的に流動させる方法について説明する。インクの流入口２１０からインクが流入すると、インク流動手段としての循環ポンプ２０６により図８中の矢印の方向にインクが流動し、流出口２１２からインクが流出する。つまりインクは、吐出口１１６と吐出素子２１６との間を流動する。この循環ポンプは、インクを間欠的に流動させる。インクを間欠的に流動させる場合、インクの流速（ｍ／ｓ）は、１．０ｍ／ｓ以上１０．０ｍ／ｓ以下であることが好ましい。

第２流路を具備せず、第１流路を具備する記録ヘッドを用いる場合は、図１（ａ）中、第１流路１７内の基板３と吐出口形成部材５との間の部分のインクの流速を測定する。その際、図１（ａ）中の矢印の方向とは別の方向に流動するインクの流速は含めない。

＜インク＞
インクは、色材、及び、炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している化合物を含有する必要がある。本発明で用いるインクは、紫外線などのエネルギーにより硬化するものである必要はない。以下、インクを構成する成分について説明する。

（色材）
色材としては、顔料、及び染料が挙げられる。顔料、及び染料としては、従来公知のものをいずれも使用することができる。なかでも、顔料を用いることが好ましい。顔料としては、例えば、カーボンブラック、有機顔料などが挙げられる。また、顔料は１種のみを単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。インク中の色材の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．１０質量％以上１５．００質量％以下であることが好ましく、１．００質量％以上１０．００質量％以下であることがより好ましい。

顔料の分散方法としては、分散剤として樹脂を用いる樹脂分散タイプの顔料（樹脂分散剤を用いた樹脂分散顔料；顔料の粒子表面が樹脂で被覆されたマイクロカプセル型顔料）；などが挙げられる。また、樹脂分散タイプの顔料としては、顔料の粒子表面に樹脂を含む有機基が化学的に結合された樹脂結合型の自己分散顔料が挙げられる。さらに、顔料の粒子表面に親水性基が導入された自己分散タイプの顔料（自己分散顔料）が挙げられる。勿論、水性インクにおいては、分散方法が異なる顔料を併用することも可能である。

樹脂分散タイプの顔料において分散剤として用いる樹脂は、親水性部位と疎水性部位を共に有することが好ましい。具体的には、（メタ）アクリル酸などの親水性の単量体と、スチレン、エチル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレートなどの疎水性の単量体を用いて重合した樹脂などが挙げられる。分散剤として用いる樹脂の酸価は、５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上３００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましい。また、分散剤として用いる樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により得られるポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）は、１，０００以上１５，０００以下であることが好ましい。インク中の樹脂分散剤の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．１０質量％以上１０．００質量％以下、さらには、０．２０質量％以上４．００質量％以下であることが好ましい。また、樹脂分散剤の含有量（質量％）は、顔料の含有量（質量％）に対して、質量比率で０．１０倍以上１．００倍以下であることが好ましい。

自己分散タイプの顔料において、顔料の粒子表面と親水性基との間には、他の原子団が存在していてもよい。他の原子団（−Ｒ−）としては、炭素原子数１乃至１２の直鎖又は分岐のアルキレン基、フェニレン基やナフチレン基などのアリーレン基、アミド基、スルホニル基、アミノ基、イミノ基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、及びこれらの基を組み合わせた基などを挙げることができる。

顔料の粒子表面に導入される親水性基としては、例えば、−ＣＯＯＭ、−ＳＯ_３Ｍ、−ＰＯ_３Ｍ_２などのアニオン性基、−ＯＨなどのノニオン性基が挙げられる。式中のＭは、それぞれ独立に、Ｈ、Ｎａ、Ｋ、又はＮＨ_４である。アニオン性基が塩を形成している場合、水性インク中の塩は、その一部が解離した状態、及びすべてが解離した状態のいずれであってもよい。

なかでも、顔料は、顔料の粒子表面に親水性基が導入された自己分散タイプの顔料であることが好ましい。親水性基は極性を有するので、分散剤により顔料を分散させる場合よりも、インク中での顔料の凝集が効果的に抑制されるため、インクの間欠吐出安定性が向上する。

（化合物）
化合物は、炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している。アニオン性基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、ホスホン酸基などが挙げられる。なかでも、カルボン酸基を用いることが好ましい。カルボン酸基は、水分が蒸発した場合でも、ヒドロキシ基や他のアニオン性基と比べて、水分子と結合しやすく、顔料が凝集しにくいため、インクの間欠吐出安定性が向上する。化合物としては、ラウリルアルコールなどのヒドロキシ基を有する化合物、オクタン酸、ステアリン酸、オレイン酸などのカルボン酸基を有する化合物などが挙げられる。なかでも、オレイン酸を用いることが好ましい。これは、常温で液体であるオレイン酸は、常温で固体であるステアリン酸と比べて、メニスカスに配向した物質が固体ではないため、インクの吐出そのものが抑制されにくいからである。インク中の化合物の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、０．０５質量％以上０．５０質量％以下であることが好ましく、０．１０質量％以上０．３０質量％以下であることがより好ましい。前記含有量が、０．０５質量％未満であると、インク中の化合物の量が少なく、メニスカスで化合物の膜を形成しにくくなることで、インク中の水分蒸発が抑制できず、インクの間欠吐出安定性が十分に得られない場合がある。前記含有量が、０．５０質量％より大きいと、形成される化合物の膜が厚くなるため、インクの吐出そのものを抑制しやすくなり、インクの間欠吐出安定性が十分に得られない場合がある。

（樹脂）
インクは、さらに樹脂を含有することが好ましい。樹脂の疎水性部位が、色材の表面に吸着し、顔料の分散を補助することで、インクの間欠吐出安定性を向上することが可能となる。顔料の粒子表面に親水性基が導入された自己分散タイプの顔料を使用する場合、親水性基が結合していない部位に、樹脂が物理的に吸着し、顔料の分散を補助することができる。インク中の樹脂の含有量（質量％）は、インク全質量を基準として、１．００質量％以上３．００質量％以下であることが好ましく、１．００質量％以上２．００質量％以下であることがより好ましい。

樹脂は、親水性ユニット、及び疎水性ユニットを有することが好ましい。親水性ユニットとは、親水性基を有する単量体に由来するユニットである。疎水性ユニットとは、疎水性基を有する単量体に由来するユニットである。樹脂に占める親水性ユニットの割合（質量％）は、樹脂全質量を基準として、１０．００質量％以上３０．００質量％以下であることが好ましい。樹脂に占める疎水性ユニットの割合（質量％）は、樹脂全質量を基準として、７０．００質量％以上９０．００質量％以下であることが好ましい。

親水性基を有する単量体は、カルボン酸基を有する単量体、ホスホン酸基を有する単量体、ヒドロキシ基を有する単量体、及びエチレンオキサイド構造を有する単量体からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。カルボン酸基を有する単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸などのα，β−エチレン性不飽和結合を有する単量体が挙げられる。ホスホン酸基を有する単量体としては、例えば、２−ホスホン酸エチル（メタ）アクリレートなどのα，β−エチレン性不飽和結合を有する単量体が挙げられる。カルボン酸、及びホスホン酸は、その無水物、及びその塩であってもよい。塩としては、例えば、リチウム、ナトリウム及びカリウムなどのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、及び有機アンモニウム塩が挙げられる。ヒドロキシ基を有する単量体としては、例えば、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートなどのヒドロキシ基を有するアルキル（メタ）アクリレートが挙げられる。さらに、エチレンオキサイド構造を有する単量体としては、例えば、メトキシエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレートなどの１〜３のエチレンオキサイド構造を有するアルコキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート類が挙げられる。これらは必要に応じて１種のみを単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも親水性基を有する単量体は、（メタ）アクリル酸であることが好ましい。

疎水性基を有する単量体としては、芳香族基を有する単量体、アルキル（メタ）アクリレート類などが挙げられる。芳香族基を有する単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ベンジル（メタ）アクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレートが挙げられる。なかでも芳香族基を有する単量体は、スチレンであることが好ましい。アルキル（メタ）アクリレート類としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレートなどの炭素数１以上４以下のアルキル（メタ）アクリレートが挙げられる。これらは必要に応じて１種のみを単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。なかでもアルキル（メタ）アクリレート類は、ブチル（メタ）アクリレートであることが好ましい。

（水性媒体）
本発明のインクは、水性媒体として少なくとも水を含有する水性のインクである。水性媒体はさらに水溶性有機溶剤を含有してもよい。水としては脱イオン水（イオン交換水）を用いることが好ましい。水溶性有機溶剤としては特に限定されるものではなく、アルコール類、グリコール類、グリコールエーテル類、及び含窒素化合物類などのインクジェット用のインクに使用可能なものをいずれも用いることができる。また、これらの水溶性有機溶剤の１種又は２種以上をインクに含有させることができる。

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、５０．００質量％以上９５．００質量％以下であることが好ましい。また、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、３．００質量％以上５０．００質量％以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤の含有量が３．００質量％未満であると、インクをインクジェット記録装置に用いる場合に耐固着性などの信頼性が十分に得られない場合がある。また、水溶性有機溶剤の含有量が５０．００質量％超であると、インクの粘度が上昇して、インク吐出性が十分に得られない場合がある。

（その他の成分）
本発明のインクには、上記成分の他に、尿素やその誘導体、トリメチロールプロパン、及びトリメチロールエタンなどの温度２５℃で固体の水溶性有機化合物を含有させてもよい。また、本発明のインクには、必要に応じて、界面活性剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、及びキレート剤などの種々の添加剤を含有させてもよい。

（インクの物性）
本発明においては、インクの温度２５℃における粘度は、１．０ｍＰａ・ｓ以上５．０ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、１．０ｍＰａ・ｓ以上３．５ｍＰａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。また、インクの温度２５℃における静的表面張力は、２８．０ｍＮ／ｍ以上４５．０ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。さらに、インクのｐＨは、７．０以上９．０以下であることが好ましい。

以下、実施例、及び比較例を挙げて本発明をさら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、成分量に関して「部」、及び「％」と記載しているものは特に断らない限り質量基準である。

＜顔料分散液Ａの調製＞
水５．５０ｇに濃塩酸５．００ｇを溶かした溶液に、温度５℃で、４−アミノフタル酸４．００ｇを加えた。温度１０℃以下を維持するために、アイスバスで撹拌しながら、上記で得られた溶液に、水９．００ｇに亜硝酸ナトリウム１．８０ｇを溶かした溶液を加えた。１５分撹拌後、比表面積が２２０ｍ^２／ｇであり、ＤＢＰ吸油量が１０５ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラック６．００ｇを加え、混合した。さらに、１５分撹拌後、得られたスラリーをろ紙（標準用ろ紙Ｎｏ．２、アドバンテック製）でろ過し、カーボンブラックを十分に水洗し、温度１１０℃のオーブンで乾燥させた。得られたカーボンブラックに水を添加して、カーボンブラックの含有量（固形分）が２０．００％である顔料分散液Ａを得た。

＜顔料分散液Ｂの調製＞
比表面積が２２０ｍ^２／ｇであり、ＤＢＰ吸油量が１０５ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラック３００．００ｇ、及び水２，０００．００ｇを簡易型オートクレーブ（ＴＥＭ−Ｕ１０００Ｎ、耐圧工業製）に入れて、撹拌した。オゾン発生器（ＫＱＳ−１２０、コトヒラ工業製）を使用して発生させたオゾンガスを、１１．４ｇ／時間の流量でオートクレーブに導入し、撹拌下で１０時間、カーボンブラックのオゾン酸化処理を行い、分散液を得た。水酸化カリウムを用いて、分散液のｐＨを８〜９に調整した後、限外ろ過を行って、カーボンブラックの含有量（固形分）が２０．００％である顔料分散液Ｂを得た。

＜顔料分散液Ｃの調製＞
酸価が１２０ｍｇＫＯＨ／ｇで重量平均分子量が８，０００のスチレン−アクリル酸共重合体８．００部を、共重合体の酸価と等モル量の水酸化ナトリウム水溶液で中和し、イオン交換水に溶解させた。この溶液に、比表面積が２２０ｍ^２／ｇであり、ＤＢＰ吸油量が１０５ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラック２０．００部、及びイオン交換水７２．００部を混合した。この混合物を、粒径０．３ｍｍのジルコニアビーズ２００．００部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、３時間分散した。その後、この分散液を遠心分離処理して粗大粒子を除去し、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）にて加圧ろ過を行った。前記の方法により、カーボンブラックが樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液Ｂ（顔料の含有量が１５．００％、樹脂の含有量が６．４０％）を得た。

＜樹脂の合成＞
常法により、酸価が１２０ｍｇＫＯＨ／ｇで重量平均分子量が５，０００のスチレン−ｎ−ブチルアクリレート−アクリル酸共重合体（モル比が、３３：４４：２３である）を、共重合体の酸価と等モル量の水酸化カリウムで中和した。適量のイオン交換水を加えた後、樹脂の含有量（固形分）が１０．００％である樹脂の水溶液を得た。

＜インク１〜１７の調製＞
表１に示す各成分を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズ３．０μｍのミクロフィルター（富士フイルム製）にて加圧ろ過を行い、インク１〜１７を調製した。ここで、アセチレノールＥ１００は、川研ファインケミカル製のノニオン性界面活性剤である。

＜評価＞
インク１〜１７を、図５に示す主要部を有するインクジェット記録装置のインク収容部（不図示）にそれぞれ充填し、評価を行った。画像を記録する際に、記録ヘッド１〜４を使用した。記録ヘッド１〜３は、第１流路及び第２流路を具備する。記録ヘッド４は、第１流路を具備する。記録ヘッド１は、図８の構成を有する記録ヘッドを使用して、インクを間欠的に流動させる。記録ヘッド１内のインクの流速は、５．０ｍ／ｓである。記録ヘッド２は、図６の構成を有する記録ヘッドを使用して、インクを連続的に流動させるが、図７（ａ）で示すようにメニスカス近傍に循環流を生じさせないものである。記録ヘッド２内のインクの流速は、５．０ｍｍ／ｓである。記録ヘッド３は、図６の構成を有する記録ヘッドに使用して、インクを連続的に流動させるが、図７（ｂ）で示すようにメニスカス近傍に循環流を生じさせるものである。記録ヘッド３内のインクの流速は、５．０ｍｍ／ｓである。記録ヘッド１〜３は、第１流路及び第２流路を具備するが、記録ヘッド４は、第２流路を具備せず、第１流路を具備し、インクを間欠的に流動させる。記録ヘッド４内のインクの流速は、５．０ｍ／ｓである。記録ヘッド４においては、図１（ａ）中、第１流路１７内の基板３と吐出口形成部材５との間の部分のインクの流速を測定した。その際、図１（ａ）中の矢印の方向とは別の方向に流動するインクの流速は含めなかった。比較例１で使用する記録ヘッド１は、循環ポンプを作動させなかったため、インクは流動しなかった。記録ヘッド１〜３は、温度４５℃を維持した状態で、１０分間放置した後、図２の吐出素子基板１０の有する１色のインクに対応するすべての吐出口から、吐出を行い、横一列に幅１ドット分の罫線を記録した。つまり、記録媒体の搬送方向と直交する方向に、罫線を記録した。記録した罫線を目視で確認して、下記の基準で評価した。本発明においては、下記の各項目の評価基準で、ＡＡ、Ａ、又はＢを許容できるレベルとし、Ｃを許容できないレベルとした。評価結果は、表２に記載する。比較例３及び５は、インク中の化合物が溶解せず、インクがゲル化したため、評価できなかった。
ＡＡ：罫線に乱れがなかった。
Ａ：罫線にところどころヨレがあったが、不吐出はなかった。
Ｂ：罫線のところどころに不吐出があったが、罫線として認識できた。
Ｃ：罫線に不吐出が多く、罫線として認識できない部分もあった。

Claims (18)

1. インクを吐出する吐出口と、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する吐出素子と、前記吐出口と前記吐出素子との間の部分に連通する第１流路と、を具備する記録ヘッドからインクを吐出して、画像を記録するインクジェット記録方法であって、
   前記吐出口からインクを吐出する吐出工程と、
   前記吐出工程とは別に、前記第１流路内のインクを前記吐出口と前記吐出素子との間の部分に流動させる流動工程と、を有し、
   前記インクが、色材、及び、炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している化合物を含有する水性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。
2. 前記流動工程が、前記インクを前記吐出口と前記吐出素子との間の部分に充填する充填工程とは別に行われる請求項１に記載のインクジェット記録方法。
3. 前記記録ヘッドが、前記吐出口と前記吐出素子との間の部分に連通する第２流路を具備し、
   前記吐出口と前記吐出素子との間の部分の前記インクを前記第２流路に流動させる流動工程とを有する請求項１に記載のインクジェット記録方法。
4. 前記流動工程が、前記吐出口から前記インクを排出することなく、前記インクを流動させる工程である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
5. 前記流動工程における前記インクが、前記吐出素子とは別の流動手段により、流動する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
6. 前記吐出口と前記吐出素子との間の部分の前記インクが、前記吐出口と前記吐出素子との間の部分の外部との間で循環される請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
7. 前記色材が、顔料である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
8. 前記顔料が、自己分散顔料である請求項７に記載のインクジェット記録方法。
9. 前記化合物が、カルボン酸基を有する請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
10. 前記化合物が、オレイン酸である請求項１乃至９のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
11. 前記化合物の含有量（質量％）が、インク全質量を基準として、０．０５質量％以上０．５０質量％以下である請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
12. 前記インクがさらに、樹脂を含有する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
13. 前記流動工程を、前記インクを連続的に流動させる、又は前記インクを間欠的に流動させることにより行う請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
14. 前記流動工程において、前記インクを連続的に流動させる場合、前記インクの流速（ｍｍ／ｓ）が、０．１ｍｍ／ｓ以上１０．０ｍｍ／ｓ以下であり、前記インクを間欠的に流動させる場合、前記インクの流速（ｍ／ｓ）が、１．０ｍ／ｓ以上１０．０ｍ／ｓ以下である請求項１３に記載のインクジェット記録方法。
15. 前記流動工程を、前記インクを間欠的に流動させることにより行う請求項１３又は１４に記載のインクジェット記録方法。
16. 前記エネルギーが、熱エネルギーである請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
17. インクを吐出する吐出口と、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する吐出素子と、前記吐出口と前記吐出素子との間の部分に連通する第１流路及び第２流路と、前記吐出素子とは別に、前記第１流路から前記第２流路へ前記インクを流動させる流動手段と、を具備する記録ヘッドであって、
    前記インクが、色材、及び、炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している化合物を含有する水性インクであることを特徴とする記録ヘッド。
18. インクを吐出する吐出口と、インクを吐出するために利用されるエネルギーを発生する吐出素子と、前記吐出口と前記吐出素子との間の部分に連通する第１流路及び第２流路と、を具備する記録ヘッドを備えるインクジェット記録装置であって、
    前記インクジェット記録装置が、さらに、前記吐出素子とは別に、前記第１流路から前記第２流路へ前記インクを流動させる流動手段を有し、
    前記インクが、色材、及び、炭素数８以上１８以下の鎖状炭化水素に、ヒドロキシ基又はアニオン性基が置換している化合物を含有する水性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。