JP3974452B2 - インクジェット記録用インク、並びに該インクを備えたインクカートリッジ及び記録装置 - Google Patents
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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に好適なインクジェット記録用インク、インクカートリッジ及び記録装置に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェット記録に用いられるインクとして、色材（染料又は顔料）と、保湿剤と、水とを含有したものがよく知られている。ところが、色材を含有したインクにより記録紙等の記録媒体上に画像を形成すると、その画像の耐水性、すなわち画像が水に濡れると色材が水中に染み出してしまうことが問題となる。特に普通紙（広範な市販の紙で、とりわけ電子写真方式の複写機に用いられる紙であって、インクジェット記録用として最適な構造、組成、特性等を有するように意図して製造されてはいない紙）に記録した場合は、耐水性が非常に悪くなる。
【０００３】
そこで、従来、例えば特開平１０−２１２４３９号公報、特開平１１−２９３１６７号公報及び特開平１１−３１５２３１号公報に示されているように、インクに加水分解性シラン化合物（有機ケイ素化合物）を含有させることにより、記録媒体上の画像の耐水性を向上させるようにすることが提案されている。このようにインクにシラン化合物を含有させることによって、インク滴が記録媒体上に付着して水分（溶媒）が蒸発したり記録媒体内に浸透したりしたときには、上記記録媒体上に残ったシラン化合物が縮重合反応し、この縮重合反応したシラン化合物が色材を取り囲むことになる。その結果、記録媒体上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すことを防止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のインクでは、耐水性の向上という有効な効果が得られるものの、上記インクにより画像を形成した記録媒体を室内で長期保存をしたときには、日光等の光に曝されなくても画像が退色してしまうという不都合があった。これは、熱、湿度、及び／又は化学物質等による熱酸化の課程で発生するペルオキシラジカルやオゾンによって、色材のアゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）が攻撃されて、その二重結合が一重結合に変化したり、二重結合が開裂したりして色素構造が分解され、これにより、色相の変化や画質濃度の低下を招いて画像が退色するためと考えられる。
【０００５】
例えば特開２００１−２４０７７８号公報には、耐水性を有しない通常のインク（有機ケイ素化合物が含有されていないインク）に、チオシアン酸塩を添加することにより、インクの耐オゾン性を向上させるようにしたものが記載されている。そこで、上記の耐水性インクの耐候性を向上させるべく、この耐水性インクに上記チオシアン酸塩を添加することが考えられる。
【０００６】
ところが、耐水性インクにチオシアン酸塩を添加しただけでは、画像の耐候性はそれ程向上せず、また、上記画像が水に濡れた後には、耐候性が大幅に劣化してしまうことが確認された。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクによる記録媒体上の画像の耐水性を維持しつつ、高レベルの耐候性を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、色材と、保湿剤と、水と、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクに係り、酸性基を有するラジカル捕捉剤をさらに含有するものとする。
【０００９】
この構成によると、インクがインク滴として記録媒体（例えば紙）上に付着すると、水分が蒸発したり記録媒体内に浸透したりして水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）が縮重合反応をし、この縮重合反応物が色材を取り囲む。こうして、上記インク滴により形成された記録媒体上の画像が水に濡れても色材が水中に染み出すことが回避され、画像の耐水性が確保される。
【００１０】
そして、上記インクにはラジカル捕捉剤が含有されていることで、上記インクにより形成された記録媒体上の画像がペルオキシラジカルやオゾンに曝されても、上記ラジカル捕捉剤が、これらペルオキシラジカルやオゾンを捕捉し、これにより、色材が攻撃されることを防止する。その結果、色材の変質が抑制されて耐候性の劣化が抑制される。
【００１１】
特に、上記ラジカル捕捉剤は酸性基を有しているため、このラジカル捕捉剤と水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）とは、相互作用によってインク中において互いに近傍に位置している。尚、色材も、水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）との相互作用によって、インク中において水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）の近傍に位置している。このため、上記水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）が縮重合反応をしたときには、色材と共にラジカル捕捉剤も、その縮重合反応物に取り囲まれる。これにより、記録媒体上では、ラジカル捕捉剤は、色材の近傍に位置するようになるため、色材がペルオキシラジカルやオゾンに攻撃されることを効率よくブロックして、耐候性が大幅に向上する。
【００１２】
しかも、ラジカル捕捉剤が水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）に取り囲まれていることで、記録媒体上の画像が水に濡れても、色材と同様に、ラジカル捕捉剤が水に流れ出すことが回避される。これにより、記録媒体上の画像が水に濡れた後においても、耐候性の劣化を継続して抑制することが可能になる。
【００１３】
つまり、ラジカル捕捉剤が酸性基を有しないものであれば、このラジカル捕捉剤と水溶性物質との相互作用が弱いため、ラジカル捕捉剤は水溶性物質に取り囲まれず、これにより、記録媒体上の画像が水に濡れるとラジカル捕捉剤が流れ出してしまい、耐候性が劣化してしまうと考えられる。
【００１４】
これに対し、本発明では、ラジカル捕捉剤を酸性基を有するものとすることによって、色材及びラジカル捕捉剤が共に水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）に取り囲まれて、色材とラジカル捕捉剤とが互いに近傍に位置するようになり、これにより、画像の耐水性を確保することは勿論のこと、高レベルの耐候性が得られると共に、記録媒体上の画像が水に濡れた後における耐候性の劣化も抑制される。
【００１５】
ここで、水溶性物質は、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物である。つまり、シラン化合物は耐水性を向上させる点で非常に好ましく、ラジカル捕捉剤が確実に取り込まれて、耐候性の向上も図られる。
【００１６】
また、上記ラジカル捕捉剤は、フェノール系化合物、又はイオウ系化合物とすればよい。尚、ラジカル捕捉剤が有する酸性基としては、例えばスルホン酸ナトリウム、又はカルボン酸ナトリウムとすればよく、この内でも、水に対する溶解性からはスルホン酸ナトリウムが好ましい。
【００１７】
上記インクには、浸透剤をさらに含有させることが好ましい。こうすることで、保湿剤と浸透剤と水とからなるインクの溶媒は、インクが記録媒体（例えば紙）上に付着した後、速やかに該記録媒体内に浸透するようになる。これにより、水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）の縮重合反応が速やかに行われて色材（及びラジカル捕捉剤）を確実に取り囲む。その結果、画像の耐水性がより一層向上する。
【００１８】
第２の発明は、色材と、保湿剤と、水と、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備えたインクカートリッジに係り、上記インクは、酸性基を有するラジカル捕捉剤をさらに含有したものとする。
【００１９】
第３の発明は、色材と、保湿剤と、水と、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備え、該インクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置に係り、上記インクは、酸性基を有するラジカル捕捉剤をさらに含有したものとする。
【００２０】
これら第２又は第３の発明によると、上記第１の発明と同様の作用効果が得られる。
【００２１】
また、第２又は第３の発明においても、インクには浸透剤をさらに含有させることによって、保湿剤と浸透剤と水とからなるインクの溶媒を速やかに記録媒体内に浸透させて、耐水性をさらに向上させることが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明におけるインクジェット記録用インク、並びに該インクを備えたインクカートリッジ及び記録装置によれば、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物および酸性基を有するラジカル捕捉剤をインクに含有させることにより、インクが記録媒体上に付着して水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）が縮重合反応をしたときには、色材及びラジカル捕捉剤が共にその縮重合反応物に取り囲まれるため、記録媒体上の画像の耐水性を維持しつつ、高レベルの耐候性が得られ、さらには、記録媒体上の画像が水に濡れた後においても、耐候性の劣化を抑制することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを備えたインクジェット式記録装置Ａの概略を示し、この記録装置Ａは、上面に上記インクを有するインクカートリッジ３５が装着されかつ該インクを後述の如く記録媒体としての記録紙４１に吐出するインクジェットヘッド１を備えている。このインクジェットヘッド１はキャリッジ３１に支持固定され、このキャリッジ３１には、図示を省略するキャリッジモータが設けられ、このキャリッジモータにより上記インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１が主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸３２にガイドされてその方向に往復動するようになっている。
【００２４】
上記記録紙４１は、図示を省略する搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ４２に挟まれていて、この搬送モータ及び各搬送ローラ４２により、上記インクジェットヘッド１の下側において上記主走査方向と垂直な副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。
【００２５】
このように、上記キャリッジ３１、キャリッジ軸３２及びキャリッジモータ、並びに各搬送ローラ４２及び搬送モータにより、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを相対移動させるようにしている。
【００２６】
上記インクジェットヘッド１は、図２〜図４に示すように、インクを供給するための供給口３ａ及びインクを吐出するための吐出口３ｂを有する複数の圧力室用凹部３が形成されたヘッド本体２を備えている。このヘッド本体２の各凹部３は、該ヘッド本体２の上面に上記主走査方向に延びるように開口されていて、互いに上記副走査方向に略等間隔をあけた状態で並設されている。上記各凹部３の開口の全長は約１２５０μｍに、幅は約１３０μｍにそれぞれ設定されている。尚、上記各凹部３の開口の両端部は、略半円形状をなしている。
【００２７】
上記ヘッド本体２の各凹部３の側壁部は、約２００μｍ厚の感光性ガラス製の圧力室部品６で構成され、各凹部３の底壁部は、この圧力室部品６の下面に接着固定されかつ６枚のステンレス鋼薄板を積層してなるインク流路部品７で構成されている。このインク流路部品７内には、上記各凹部３の供給口３ａとそれぞれ接続された複数のオリフィス８と、この各オリフィス８と接続されかつ上記副走査方向に延びる１つの供給用インク流路１１と、上記吐出口３ｂとそれぞれ接続された複数の吐出用インク流路１２とが形成されている。
【００２８】
上記各オリフィス８は、インク流路部品７において板厚が他よりも小さい上から２番目のステンレス鋼薄板に形成されており、その径は約３８μｍに設定されている。また、上記供給用インク流路１１は上記インクカートリッジ３５と接続されており、このインクカートリッジ３５より供給用インク流路１１内にインクが供給されるようになっている。
【００２９】
上記インク流路部品７の下面には、インク滴を上記記録紙４１に向けて吐出するための複数のノズル１４が形成されたステンレス鋼からなるノズル板９が接着固定されている。このノズル板９の下面は、撥水膜９ａで被覆されている。上記各ノズル１４は、上記吐出用インク流路１２とそれぞれ接続されていて、この吐出用インク流路１２を介して上記各凹部３の吐出口３ｂにそれぞれ連通されており、インクジェットヘッド１の下面において、上記副走査方向に列状に並ぶように設けられている。尚、上記各ノズル１４は、ノズル径がノズル先端側に向かって小さくなるテーパ部と、該テーパ部のノズル先端側に連続して設けられたストレート部とからなり、このストレート部のノズル径は約２０μｍに設定されている。
【００３０】
上記ヘッド本体２の各凹部３の上側には、圧電アクチュエータ２１がそれぞれ設けられている。この各圧電アクチュエータ２１は、上記ヘッド本体２の上面に接着固定された状態で該ヘッド本体２の各凹部３を塞いで該凹部３と共に圧力室４を構成するＣｒ製振動板２２を有している。この振動板２２は、全ての圧電アクチュエータ２１に共通の１つのものからなっていて、後述の全圧電素子２３に共通の共通電極としての役割をも果たしている。
【００３１】
また、上記各圧電アクチュエータ２１は、上記振動板２２の上記圧力室４と反対側面（上面）において圧力室４に対応する部分（凹部３開口に対向する部分）にＣｕ製の中間層２５を介してそれぞれ設けられかつチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電素子２３と、この各圧電素子２３の上記振動板２２と反対側面（上面）にそれぞれ接合され、該振動板２２と共に各圧電素子２３に電圧（駆動電圧）をそれぞれ印加するためのＰｔ製個別電極２４とを有している。
【００３２】
上記振動板２２，各圧電素子２３、各個別電極２４及び各中間層２５は、全て薄膜で形成されてなっており、振動板２２の厚みは約６μｍに、各圧電素子２３の厚みは８μｍ以下（例えば約３μｍ）に、各個別電極２４の厚みは約０．２μｍに、各中間層２５の厚みは約３μｍにそれぞれ設定されている。
【００３３】
上記各圧電アクチュエータ２１は、その振動板２２と各個別電極２４とを介して各圧電素子２３に駆動電圧を印加することにより該振動板２２の圧力室４に対応する部分（凹部３開口部分）を変形させることで、該圧力室４内のインクを吐出口３ｂないしノズル１４から吐出させるようになっている。すなわち、振動板２２と個別電極２４との間にパルス状の電圧を印加すると、そのパルス電圧の立ち上がりにより圧電素子２３が圧電効果によりその厚み方向と垂直な幅方向に収縮するのに対し、振動板２２、個別電極２４及び中間層２５は収縮しないので、いわゆるバイメタル効果により振動板２２の圧力室４に対応する部分が圧力室４側へ凸状に撓んで変形する。この撓み変形により圧力室４内の圧力が高まり、この圧力で圧力室４内のインクが吐出口３ｂ及び吐出用インク流路１２を経由してノズル１４から押し出される。そして、上記パルス電圧の立ち下がりにより圧電素子２３が伸長して振動板２２の圧力室４に対応する部分が元の状態に復帰し、このとき、上記ノズル１４から押し出されていたインクがインク流路１２内のインクから引きちぎられて、インク滴（例えば３ｐｌ）として記録紙４１へ吐出され、該記録紙４１面にドット状に付着することとなる。また、上記振動板２２が凸状に撓んで変形した状態から元の状態に復帰する際に、圧力室４内には上記インクカートリッジ３５より供給用インク流路１１及び供給口３ａを介してインクが充填される。尚、各圧電素子２３に印加するパルス電圧としては、上記のように押し引きタイプのものでなくても、第１の電圧から該第１の電圧よりも低い第２の電圧まで立ち下がった後に上記第１の電圧まで立ち上がる引き押しタイプのものであってもよい。
【００３４】
上記各圧電素子２３への駆動電圧の印加は、インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向において記録紙４１の一端から他端まで略一定速度で移動させているときに所定時間（例えば５０μｓ程度：駆動周波数２０ｋＨｚ）毎に行われ（但し、インクジェットヘッド１が記録紙４１におけるインク滴を着弾させない箇所に達したときには電圧が印加されない）、このことで、記録紙４１の所定位置にインク滴を着弾させる。そして、１走査分の記録が終了すると、搬送モータ及び各搬送ローラ４２により記録紙４１を副走査方向に所定量搬送し、再度、インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向に移動させながらインク滴を吐出させて、新たな１走査分の記録を行う。この動作を繰り返すことによって、記録紙４１全体に所望の画像が形成される。
【００３５】
上記記録装置Ａに用いるインクは、色材と、上記インクジェットヘッド１のノズル１４等での乾きを抑制する保湿剤と、該インク（溶媒）の記録紙４１内への浸透性を高める浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する水溶性物質とを含有している。
【００３６】
上記色材としての染料は、どのようなものであってもよいが、水溶性の酸性染料又は直接染料であることが好ましい。
【００３７】
一方、色材としての顔料は、次のものが好ましい。つまり、黒顔料としては、カーボンブラック表面をジアゾニウム塩で処理したものや、ポリマーをグラフト重合して表面処理したものが好適である。
【００３８】
また、カラー顔料としては、顔料を、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、リグニスルホン酸、ジオクチルスルホサクシネート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、又は脂肪酸エステル等の界面活性剤で処理したものが好ましい。具体的には、シアン顔料では、例えばピグメントブルー１５：３、ピグメントブルー１５：４、又はアルミニウムフタロシアニン等が挙げられる。また、マジェンタ顔料では、例えばピグメントレッド１２２、又はピグメントバイオレット１９等が挙げられる。さらに、イエロー顔料としては、例えばピグメントイエロー７４、ピグメントイエロー１０９、ピグメントイエロー１１０、又はピグメントイエロー１２８等が挙げられる。
【００３９】
上記保湿剤は、グリセリン、１，３−ブタンジオール等の多価アルコール、又は２−ピロリドンやＮ−メチル−２−ピロリドンのような水溶性の窒素複素環化合物であることが望ましい。
【００４０】
上記浸透剤は、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、２−ブトキシエタノール等のような、多価アルコールのモノアルキルエーテルであることが好ましい。
【００４１】
上記水溶性物質は、上記インクジェットヘッド１のノズル１４から吐出されたインク滴が記録紙４１上に付着して、水分（溶媒）が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりしたときに上記記録紙４１上で縮重合反応をし、このときに色材を取り囲むことにより、記録紙４１上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すのを防止して、その画像の耐水性を向上させる働きをするものである。具体的には、加水分解性シラン化合物や、加水分解性チタン化合物等が一例として挙げられる。この内でも、安定性の観点から、加水分解性シラン化合物（有機ケイ素化合物）が特に好ましい。
【００４２】
また、水溶性物質としてはさらに、アミノ基を有する化合物とした方が、後述する酸性基を有するラジカル捕捉剤との相互作用が強くなるため、より好ましい。
【００４３】
こうした水溶性物質（有機ケイ素化合物）としては、アミノ基を有する有機基を含有するアルコキシシランとアミノ基を含有しないアルコキシシランとの加水分解反応物、又はアミノ基を含有する加水分解性シランに有機モノエポキシ化合物を反応させた加水分解性シランと窒素原子を含有しない加水分解性シランとを加水分解することにより得られる有機ケイ素化合物が好ましい。
【００４４】
そして、本実施形態に係るインクジェット記録用インクには、酸性基を有するラジカル捕捉剤がさらに含有されている。このラジカル捕捉剤は、熱酸化の過程において発生するペルオキシラジカルやオゾンを捕捉する働きを有する。
【００４５】
上記ラジカル捕捉剤としては、具体的には、フェノール系化合物、又はイオウ系化合物等が挙げられる。
【００４６】
また、ラジカル捕捉剤が有する酸性基としては、スルホン酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウムが一例として挙げられるが、水に対する溶解性からはスルホン酸ナトリウムが好ましい。
【００４７】
上記フェノール系化合物としては、具体的に以下の「化１」〜「化６」の化合物が一例として挙げられる。尚、これらの化合物は、酸化防止剤として上市されているフェノール系化合物を、スルホン化又はカルボキシル化することにより、容易に得ることができる。
【００４８】
【化１】
【００４９】
【化２】
【００５０】
【化３】
【００５１】
【化４】
【００５２】
【化５】
【００５３】
【化６】
【００５４】
また、イオウ系化合物としては、具体的に以下の「化７」〜「化１６」の化合物が一例として挙げられる。尚、これらの化合物は酸化防止剤として上市されているイオウ系化合物を、スルホン化又はカルボキシル化することにより、容易に得ることができる。
【００５５】
【化７】
【００５６】
【化８】
【００５７】
【化９】
【００５８】
【化１０】
【００５９】
【化１１】
【００６０】
【化１２】
【００６１】
【化１３】
【００６２】
【化１４】
【００６３】
【化１５】
【００６４】
【化１６】
【００６５】
このように、上記実施形態においては、インクジェット記録用インクが、色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する水溶性物質としての加水分解性シラン化合物とを含有しているため、このインクを用いて記録装置Ａにより記録紙４１に画像を形成した場合には、インク滴が記録紙４１上に付着したときに、保湿剤と浸透剤と水とからなる溶媒がこの記録紙４１内に速やかに浸透するようになる。これにより、シラン化合物が縮重合反応してこの縮重合反応したシラン化合物が色材を取り囲むことになり、記録紙４１上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すことが防止される。
【００６６】
そして、本実施形態に係るインクには、酸性基を有するラジカル捕捉剤がさらに含有されている。このラジカル捕捉剤は酸性基を有していることで、アミノ基を有するシラン化合物との相互作用が強く、このため、色材と同様にインク中においてシラン化合物の近傍に位置するようになる。これにより、シラン化合物が縮重合反応したときには、色材のみならず上記ラジカル捕捉剤も縮重合反応したシラン化合物に取り囲まれ、その結果、記録紙４１上では、ラジカル捕捉剤が色材の近傍に位置するようになる。このため、記録紙４１上の画像が、ペルオキシラジカルやオゾンに曝されても、このペルオキシラジカル及びオゾンは、色材の近傍に位置しているラジカル捕捉剤に捕捉され、これにより、色材が攻撃されることが防止される。こうして、色材の変質が抑制されて、耐候性の劣化を効果的に抑制することができる。
【００６７】
また、上記ラジカル捕捉剤が縮重合反応したシラン化合物に取り囲まれていることで、記録紙４１上の画像が水に濡れても、ラジカル捕捉剤が水中に流れ出すことが防止される。これにより、画像が水に濡れた後においても、ラジカル捕捉剤によるラジカル捕捉効果が得られ、耐候性の劣化を継続して抑制することができる。
【００６８】
こうして、本実施形態に係るインクジェット記録用インクでは、記録媒体上の画像の耐水性を維持しつつ、高レベルの耐候性が得られることになる。
【００６９】
尚、上記実施形態では、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質として、加水分解性シラン化合物を含有させたが、インクジェットヘッド１のノズル１４から吐出されたインク滴が記録紙４１上に付着して水分（溶媒）が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりしたときに縮重合反応して色材を取り囲むものであれば、どのようなものであってもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、インクに浸透剤を含有させたが、浸透剤は本実施形態に係るインクの必須の成分ではない。但し、インクに浸透剤を含有させた方が、インクの溶媒が速やかに記録紙４１内に浸透するようになり、これにより、画像の耐水性をより一層向上させることができる。
【００７１】
【実施例】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。
【００７２】
先ず、以下の組成（各組成物の含有量は質量百分率である）からなる８種類のインクジェット記録用インクを作製した（実施例１〜実施例８）。
【００７３】
尚、上記実施例１〜実施例８の全てにおいて、保湿剤としてグリセリンを含有させた。
【００７４】
また、色材としては染料を含有させることとし、実施例１〜５においてはＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製）を含有させる一方、実施例６〜８においては、異なる色の染料を含有させた。
【００７５】
さらに、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質として、実施例１〜８の全てにおいて有機ケイ素化合物を含有させた。この有機ケイ素化合物は、以下の方法により作製した。すなわち、冷却器を取り付けた反応容器内に、１２０ｇ（６．６７モル）の水を入れ、これを撹拌しながら、３５ｇ（０．２モル）の１−トリメトキシシリル−３−アミノプロパンと、１５．２ｇ（０．１モル）のテトラメトキシシランとの混合物を一滴ずつ加えた。その全量滴下後に、反応容器の温度を６０℃に高めて１時間撹拌を続け、その後、反応容器の温度を９０℃に高めた上で、２時間撹拌しながら反応を継続させた。反応後に、生成したメタノールを蒸留により除いた。こうして生成した有機ケイ素化合物が、各実施例に含有させた有機ケイ素化合物である。
【００７６】
（実施例１）
ラジカル捕捉剤として「化１」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００７７】
（実施例２）
ラジカル捕捉剤として「化２」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化２） …５％
純水 …７３％。
【００７８】
（実施例３）
ラジカル捕捉剤として「化５」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化５） …５％
純水 …７３％。
【００７９】
（実施例４）
ラジカル捕捉剤として「化９」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化９） …５％
純水 …７３％。
【００８０】
（実施例５）
ラジカル捕捉剤として「化１４」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化１４） …５％
純水 …７３％。
【００８１】
（実施例６）
実施例１に対して染料を変えた。
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９ …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００８２】
（実施例７）
実施例１に対して染料を変えた。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９ …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００８３】
（実施例８）
実施例１に対して染料を変えた。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１５４ …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００８４】
続いて、比較のために、以下の組成（各組成物の含有量は質量百分率である）からなるインクを作製した（比較例１，２）。この内、比較例１は、ラジカル捕捉剤を添加しないものである。また、比較例２は、実施例１において、酸性基を有するラジカル捕捉剤に代えて、チオシアン酸ナトリウムを含有させたものである。
【００８５】
（比較例１）
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
純水 …７８％。
【００８６】
（比較例２）
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
チオシアン酸ナトリウム …５％
純水 …７３％。
【００８７】
次に、上記各実施例１〜８及び比較例１，２のインクによる耐候性試験として、耐オゾン性試験、耐熱性試験及び耐高温高湿性試験を行った。
【００８８】
これらの試験に用いた印字サンプルは、上記の各インクを用いて、市販のプリンタ（上記実施形態と同様の圧電アクチュエータ（但し、圧電素子の厚みは上記実施形態のものよりもかなり大きい）によりインクを吐出させるもの）で普通紙（商品名「Ｘｅｒｏｘ４０２４」：ゼロックス社製）に１５ｍｍ角のベタ印字を行ったものである。そして、印字から１０分経過後の各印字サンプルを、その印字面を下にして蒸留水に５分間浸漬し、その浸漬後３０分間自然乾燥させた後の各印字サンプルのＯＤ値を測定した（これを、耐オゾン性、耐熱性、耐高温高湿性試験前のＯＤ値とする）。この耐水試験後の各印字サンプルを初期サンプルとして、以下の各試験を行った。
【００８９】
耐オゾン性試験としては、上記各初期サンプルを、２５℃、６０％ＲＨで、１ｐｐｍのオゾン雰囲気環境中に５００時間投入し、その後にＯＤ値を測定した。
【００９０】
耐熱性試験としては、上記各初期サンプルを、８０℃のオーブンに５００時間投入し、その後にＯＤ値を測定した。
【００９１】
耐高温高湿性試験としては、上記各初期サンプルを、７０℃、８０％ＲＨの雰囲気環境中に５００時間投入し、その後にＯＤ値を測定した。
【００９２】
また、耐オゾン性、耐熱性及び耐高温高湿性試験の評価は、試験前後に測定したＯＤ値の比（％）により行った。その結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】
【００９４】
表１より、実施例１〜８の各インクは、耐オゾン性、耐熱性及び耐高温高湿性がそれぞれ９５％以上であるのに対し、比較例１，２の各インクは、耐オゾン性、耐熱性及び耐高温高湿性がそれぞれ８０％以下であった。
【００９５】
この結果より、比較例１のインクでは、ラジカル捕捉剤が含有されていないため、耐候性がほとんど無いことが判る。
【００９６】
また、比較例２のインクでは、チオシアン酸ナトリウムは水溶性物質（有機ケイ素化合物）との相互作用が弱いことで、水溶性物質が縮重合反応をしたときに、チオシアン酸ナトリウムが縮重合反応物に取り囲まれないと推測される。また、チオシアン酸ナトリウムは水に対する溶解性が高いため、印字サンプルを水に浸漬しているときにこのチオシアン酸ナトリウムが水に溶解してしまい、その結果、浸漬後の耐候性が劣化したものと考えられる。
【００９７】
これに対し、各実施例のインクでは、ラジカル捕捉剤が酸性基を有していることで、このラジカル捕捉剤と水溶性物質との間に強い相互作用がある。このため、水溶性物質が縮重合反応をしたときに、ラジカル捕捉剤が、色材と一緒に縮重合反応物に取り囲まれるようになると推測される。これにより、各実施例のインクにより形成した画像が水に濡れたときでも、ラジカル捕捉剤が水に流されず、その結果、耐候性が飛躍的に向上したと考えられる。
【００９８】
尚、上記各実施例及び各比較例のインクにより耐水性試験を行ったところ、いずれのインクでも、高い耐水性が得られることが確認された。
【００９９】
また、上記「化１」〜「化１６」の内、実施例としては示していない、他のラジカル捕捉剤を含有させたインクにおいても、上記各実施例と同様の耐候性が得られることが確認された。さらに、各実施例のインクにおいて、染料の代わりに色材として顔料を含有させたインクにおいても、同様の結果が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを備えたインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図２】インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドの部分底面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
１４ ノズル
２１ 圧電アクチュエータ
２３ 圧電素子
３５ インクカートリッジ
４１ 記録紙（記録媒体）
Ａ インクジェット式記録装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録に好適なインクジェット記録用インク、インクカートリッジ及び記録装置に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェット記録に用いられるインクとして、色材（染料又は顔料）と、保湿剤と、水とを含有したものがよく知られている。ところが、色材を含有したインクにより記録紙等の記録媒体上に画像を形成すると、その画像の耐水性、すなわち画像が水に濡れると色材が水中に染み出してしまうことが問題となる。特に普通紙（広範な市販の紙で、とりわけ電子写真方式の複写機に用いられる紙であって、インクジェット記録用として最適な構造、組成、特性等を有するように意図して製造されてはいない紙）に記録した場合は、耐水性が非常に悪くなる。
【０００３】
そこで、従来、例えば特開平１０−２１２４３９号公報、特開平１１−２９３１６７号公報及び特開平１１−３１５２３１号公報に示されているように、インクに加水分解性シラン化合物（有機ケイ素化合物）を含有させることにより、記録媒体上の画像の耐水性を向上させるようにすることが提案されている。このようにインクにシラン化合物を含有させることによって、インク滴が記録媒体上に付着して水分（溶媒）が蒸発したり記録媒体内に浸透したりしたときには、上記記録媒体上に残ったシラン化合物が縮重合反応し、この縮重合反応したシラン化合物が色材を取り囲むことになる。その結果、記録媒体上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すことを防止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のインクでは、耐水性の向上という有効な効果が得られるものの、上記インクにより画像を形成した記録媒体を室内で長期保存をしたときには、日光等の光に曝されなくても画像が退色してしまうという不都合があった。これは、熱、湿度、及び／又は化学物質等による熱酸化の課程で発生するペルオキシラジカルやオゾンによって、色材のアゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）が攻撃されて、その二重結合が一重結合に変化したり、二重結合が開裂したりして色素構造が分解され、これにより、色相の変化や画質濃度の低下を招いて画像が退色するためと考えられる。
【０００５】
例えば特開２００１−２４０７７８号公報には、耐水性を有しない通常のインク（有機ケイ素化合物が含有されていないインク）に、チオシアン酸塩を添加することにより、インクの耐オゾン性を向上させるようにしたものが記載されている。そこで、上記の耐水性インクの耐候性を向上させるべく、この耐水性インクに上記チオシアン酸塩を添加することが考えられる。
【０００６】
ところが、耐水性インクにチオシアン酸塩を添加しただけでは、画像の耐候性はそれ程向上せず、また、上記画像が水に濡れた後には、耐候性が大幅に劣化してしまうことが確認された。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクによる記録媒体上の画像の耐水性を維持しつつ、高レベルの耐候性を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、色材と、保湿剤と、水と、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクに係り、酸性基を有するラジカル捕捉剤をさらに含有するものとする。
【０００９】
この構成によると、インクがインク滴として記録媒体（例えば紙）上に付着すると、水分が蒸発したり記録媒体内に浸透したりして水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）が縮重合反応をし、この縮重合反応物が色材を取り囲む。こうして、上記インク滴により形成された記録媒体上の画像が水に濡れても色材が水中に染み出すことが回避され、画像の耐水性が確保される。
【００１０】
そして、上記インクにはラジカル捕捉剤が含有されていることで、上記インクにより形成された記録媒体上の画像がペルオキシラジカルやオゾンに曝されても、上記ラジカル捕捉剤が、これらペルオキシラジカルやオゾンを捕捉し、これにより、色材が攻撃されることを防止する。その結果、色材の変質が抑制されて耐候性の劣化が抑制される。
【００１１】
特に、上記ラジカル捕捉剤は酸性基を有しているため、このラジカル捕捉剤と水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）とは、相互作用によってインク中において互いに近傍に位置している。尚、色材も、水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）との相互作用によって、インク中において水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）の近傍に位置している。このため、上記水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）が縮重合反応をしたときには、色材と共にラジカル捕捉剤も、その縮重合反応物に取り囲まれる。これにより、記録媒体上では、ラジカル捕捉剤は、色材の近傍に位置するようになるため、色材がペルオキシラジカルやオゾンに攻撃されることを効率よくブロックして、耐候性が大幅に向上する。
【００１２】
しかも、ラジカル捕捉剤が水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）に取り囲まれていることで、記録媒体上の画像が水に濡れても、色材と同様に、ラジカル捕捉剤が水に流れ出すことが回避される。これにより、記録媒体上の画像が水に濡れた後においても、耐候性の劣化を継続して抑制することが可能になる。
【００１３】
つまり、ラジカル捕捉剤が酸性基を有しないものであれば、このラジカル捕捉剤と水溶性物質との相互作用が弱いため、ラジカル捕捉剤は水溶性物質に取り囲まれず、これにより、記録媒体上の画像が水に濡れるとラジカル捕捉剤が流れ出してしまい、耐候性が劣化してしまうと考えられる。
【００１４】
これに対し、本発明では、ラジカル捕捉剤を酸性基を有するものとすることによって、色材及びラジカル捕捉剤が共に水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）に取り囲まれて、色材とラジカル捕捉剤とが互いに近傍に位置するようになり、これにより、画像の耐水性を確保することは勿論のこと、高レベルの耐候性が得られると共に、記録媒体上の画像が水に濡れた後における耐候性の劣化も抑制される。
【００１５】
ここで、水溶性物質は、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物である。つまり、シラン化合物は耐水性を向上させる点で非常に好ましく、ラジカル捕捉剤が確実に取り込まれて、耐候性の向上も図られる。
【００１６】
また、上記ラジカル捕捉剤は、フェノール系化合物、又はイオウ系化合物とすればよい。尚、ラジカル捕捉剤が有する酸性基としては、例えばスルホン酸ナトリウム、又はカルボン酸ナトリウムとすればよく、この内でも、水に対する溶解性からはスルホン酸ナトリウムが好ましい。
【００１７】
上記インクには、浸透剤をさらに含有させることが好ましい。こうすることで、保湿剤と浸透剤と水とからなるインクの溶媒は、インクが記録媒体（例えば紙）上に付着した後、速やかに該記録媒体内に浸透するようになる。これにより、水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）の縮重合反応が速やかに行われて色材（及びラジカル捕捉剤）を確実に取り囲む。その結果、画像の耐水性がより一層向上する。
【００１８】
第２の発明は、色材と、保湿剤と、水と、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備えたインクカートリッジに係り、上記インクは、酸性基を有するラジカル捕捉剤をさらに含有したものとする。
【００１９】
第３の発明は、色材と、保湿剤と、水と、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備え、該インクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置に係り、上記インクは、酸性基を有するラジカル捕捉剤をさらに含有したものとする。
【００２０】
これら第２又は第３の発明によると、上記第１の発明と同様の作用効果が得られる。
【００２１】
また、第２又は第３の発明においても、インクには浸透剤をさらに含有させることによって、保湿剤と浸透剤と水とからなるインクの溶媒を速やかに記録媒体内に浸透させて、耐水性をさらに向上させることが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明におけるインクジェット記録用インク、並びに該インクを備えたインクカートリッジ及び記録装置によれば、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物および酸性基を有するラジカル捕捉剤をインクに含有させることにより、インクが記録媒体上に付着して水溶性物質（アミノ基を有する加水分解性シラン化合物）が縮重合反応をしたときには、色材及びラジカル捕捉剤が共にその縮重合反応物に取り囲まれるため、記録媒体上の画像の耐水性を維持しつつ、高レベルの耐候性が得られ、さらには、記録媒体上の画像が水に濡れた後においても、耐候性の劣化を抑制することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを備えたインクジェット式記録装置Ａの概略を示し、この記録装置Ａは、上面に上記インクを有するインクカートリッジ３５が装着されかつ該インクを後述の如く記録媒体としての記録紙４１に吐出するインクジェットヘッド１を備えている。このインクジェットヘッド１はキャリッジ３１に支持固定され、このキャリッジ３１には、図示を省略するキャリッジモータが設けられ、このキャリッジモータにより上記インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１が主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸３２にガイドされてその方向に往復動するようになっている。
【００２４】
上記記録紙４１は、図示を省略する搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ４２に挟まれていて、この搬送モータ及び各搬送ローラ４２により、上記インクジェットヘッド１の下側において上記主走査方向と垂直な副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。
【００２５】
このように、上記キャリッジ３１、キャリッジ軸３２及びキャリッジモータ、並びに各搬送ローラ４２及び搬送モータにより、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを相対移動させるようにしている。
【００２６】
上記インクジェットヘッド１は、図２〜図４に示すように、インクを供給するための供給口３ａ及びインクを吐出するための吐出口３ｂを有する複数の圧力室用凹部３が形成されたヘッド本体２を備えている。このヘッド本体２の各凹部３は、該ヘッド本体２の上面に上記主走査方向に延びるように開口されていて、互いに上記副走査方向に略等間隔をあけた状態で並設されている。上記各凹部３の開口の全長は約１２５０μｍに、幅は約１３０μｍにそれぞれ設定されている。尚、上記各凹部３の開口の両端部は、略半円形状をなしている。
【００２７】
上記ヘッド本体２の各凹部３の側壁部は、約２００μｍ厚の感光性ガラス製の圧力室部品６で構成され、各凹部３の底壁部は、この圧力室部品６の下面に接着固定されかつ６枚のステンレス鋼薄板を積層してなるインク流路部品７で構成されている。このインク流路部品７内には、上記各凹部３の供給口３ａとそれぞれ接続された複数のオリフィス８と、この各オリフィス８と接続されかつ上記副走査方向に延びる１つの供給用インク流路１１と、上記吐出口３ｂとそれぞれ接続された複数の吐出用インク流路１２とが形成されている。
【００２８】
上記各オリフィス８は、インク流路部品７において板厚が他よりも小さい上から２番目のステンレス鋼薄板に形成されており、その径は約３８μｍに設定されている。また、上記供給用インク流路１１は上記インクカートリッジ３５と接続されており、このインクカートリッジ３５より供給用インク流路１１内にインクが供給されるようになっている。
【００２９】
上記インク流路部品７の下面には、インク滴を上記記録紙４１に向けて吐出するための複数のノズル１４が形成されたステンレス鋼からなるノズル板９が接着固定されている。このノズル板９の下面は、撥水膜９ａで被覆されている。上記各ノズル１４は、上記吐出用インク流路１２とそれぞれ接続されていて、この吐出用インク流路１２を介して上記各凹部３の吐出口３ｂにそれぞれ連通されており、インクジェットヘッド１の下面において、上記副走査方向に列状に並ぶように設けられている。尚、上記各ノズル１４は、ノズル径がノズル先端側に向かって小さくなるテーパ部と、該テーパ部のノズル先端側に連続して設けられたストレート部とからなり、このストレート部のノズル径は約２０μｍに設定されている。
【００３０】
上記ヘッド本体２の各凹部３の上側には、圧電アクチュエータ２１がそれぞれ設けられている。この各圧電アクチュエータ２１は、上記ヘッド本体２の上面に接着固定された状態で該ヘッド本体２の各凹部３を塞いで該凹部３と共に圧力室４を構成するＣｒ製振動板２２を有している。この振動板２２は、全ての圧電アクチュエータ２１に共通の１つのものからなっていて、後述の全圧電素子２３に共通の共通電極としての役割をも果たしている。
【００３１】
また、上記各圧電アクチュエータ２１は、上記振動板２２の上記圧力室４と反対側面（上面）において圧力室４に対応する部分（凹部３開口に対向する部分）にＣｕ製の中間層２５を介してそれぞれ設けられかつチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電素子２３と、この各圧電素子２３の上記振動板２２と反対側面（上面）にそれぞれ接合され、該振動板２２と共に各圧電素子２３に電圧（駆動電圧）をそれぞれ印加するためのＰｔ製個別電極２４とを有している。
【００３２】
上記振動板２２，各圧電素子２３、各個別電極２４及び各中間層２５は、全て薄膜で形成されてなっており、振動板２２の厚みは約６μｍに、各圧電素子２３の厚みは８μｍ以下（例えば約３μｍ）に、各個別電極２４の厚みは約０．２μｍに、各中間層２５の厚みは約３μｍにそれぞれ設定されている。
【００３３】
上記各圧電アクチュエータ２１は、その振動板２２と各個別電極２４とを介して各圧電素子２３に駆動電圧を印加することにより該振動板２２の圧力室４に対応する部分（凹部３開口部分）を変形させることで、該圧力室４内のインクを吐出口３ｂないしノズル１４から吐出させるようになっている。すなわち、振動板２２と個別電極２４との間にパルス状の電圧を印加すると、そのパルス電圧の立ち上がりにより圧電素子２３が圧電効果によりその厚み方向と垂直な幅方向に収縮するのに対し、振動板２２、個別電極２４及び中間層２５は収縮しないので、いわゆるバイメタル効果により振動板２２の圧力室４に対応する部分が圧力室４側へ凸状に撓んで変形する。この撓み変形により圧力室４内の圧力が高まり、この圧力で圧力室４内のインクが吐出口３ｂ及び吐出用インク流路１２を経由してノズル１４から押し出される。そして、上記パルス電圧の立ち下がりにより圧電素子２３が伸長して振動板２２の圧力室４に対応する部分が元の状態に復帰し、このとき、上記ノズル１４から押し出されていたインクがインク流路１２内のインクから引きちぎられて、インク滴（例えば３ｐｌ）として記録紙４１へ吐出され、該記録紙４１面にドット状に付着することとなる。また、上記振動板２２が凸状に撓んで変形した状態から元の状態に復帰する際に、圧力室４内には上記インクカートリッジ３５より供給用インク流路１１及び供給口３ａを介してインクが充填される。尚、各圧電素子２３に印加するパルス電圧としては、上記のように押し引きタイプのものでなくても、第１の電圧から該第１の電圧よりも低い第２の電圧まで立ち下がった後に上記第１の電圧まで立ち上がる引き押しタイプのものであってもよい。
【００３４】
上記各圧電素子２３への駆動電圧の印加は、インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向において記録紙４１の一端から他端まで略一定速度で移動させているときに所定時間（例えば５０μｓ程度：駆動周波数２０ｋＨｚ）毎に行われ（但し、インクジェットヘッド１が記録紙４１におけるインク滴を着弾させない箇所に達したときには電圧が印加されない）、このことで、記録紙４１の所定位置にインク滴を着弾させる。そして、１走査分の記録が終了すると、搬送モータ及び各搬送ローラ４２により記録紙４１を副走査方向に所定量搬送し、再度、インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向に移動させながらインク滴を吐出させて、新たな１走査分の記録を行う。この動作を繰り返すことによって、記録紙４１全体に所望の画像が形成される。
【００３５】
上記記録装置Ａに用いるインクは、色材と、上記インクジェットヘッド１のノズル１４等での乾きを抑制する保湿剤と、該インク（溶媒）の記録紙４１内への浸透性を高める浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する水溶性物質とを含有している。
【００３６】
上記色材としての染料は、どのようなものであってもよいが、水溶性の酸性染料又は直接染料であることが好ましい。
【００３７】
一方、色材としての顔料は、次のものが好ましい。つまり、黒顔料としては、カーボンブラック表面をジアゾニウム塩で処理したものや、ポリマーをグラフト重合して表面処理したものが好適である。
【００３８】
また、カラー顔料としては、顔料を、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、リグニスルホン酸、ジオクチルスルホサクシネート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、又は脂肪酸エステル等の界面活性剤で処理したものが好ましい。具体的には、シアン顔料では、例えばピグメントブルー１５：３、ピグメントブルー１５：４、又はアルミニウムフタロシアニン等が挙げられる。また、マジェンタ顔料では、例えばピグメントレッド１２２、又はピグメントバイオレット１９等が挙げられる。さらに、イエロー顔料としては、例えばピグメントイエロー７４、ピグメントイエロー１０９、ピグメントイエロー１１０、又はピグメントイエロー１２８等が挙げられる。
【００３９】
上記保湿剤は、グリセリン、１，３−ブタンジオール等の多価アルコール、又は２−ピロリドンやＮ−メチル−２−ピロリドンのような水溶性の窒素複素環化合物であることが望ましい。
【００４０】
上記浸透剤は、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、２−ブトキシエタノール等のような、多価アルコールのモノアルキルエーテルであることが好ましい。
【００４１】
上記水溶性物質は、上記インクジェットヘッド１のノズル１４から吐出されたインク滴が記録紙４１上に付着して、水分（溶媒）が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりしたときに上記記録紙４１上で縮重合反応をし、このときに色材を取り囲むことにより、記録紙４１上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すのを防止して、その画像の耐水性を向上させる働きをするものである。具体的には、加水分解性シラン化合物や、加水分解性チタン化合物等が一例として挙げられる。この内でも、安定性の観点から、加水分解性シラン化合物（有機ケイ素化合物）が特に好ましい。
【００４２】
また、水溶性物質としてはさらに、アミノ基を有する化合物とした方が、後述する酸性基を有するラジカル捕捉剤との相互作用が強くなるため、より好ましい。
【００４３】
こうした水溶性物質（有機ケイ素化合物）としては、アミノ基を有する有機基を含有するアルコキシシランとアミノ基を含有しないアルコキシシランとの加水分解反応物、又はアミノ基を含有する加水分解性シランに有機モノエポキシ化合物を反応させた加水分解性シランと窒素原子を含有しない加水分解性シランとを加水分解することにより得られる有機ケイ素化合物が好ましい。
【００４４】
そして、本実施形態に係るインクジェット記録用インクには、酸性基を有するラジカル捕捉剤がさらに含有されている。このラジカル捕捉剤は、熱酸化の過程において発生するペルオキシラジカルやオゾンを捕捉する働きを有する。
【００４５】
上記ラジカル捕捉剤としては、具体的には、フェノール系化合物、又はイオウ系化合物等が挙げられる。
【００４６】
また、ラジカル捕捉剤が有する酸性基としては、スルホン酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウムが一例として挙げられるが、水に対する溶解性からはスルホン酸ナトリウムが好ましい。
【００４７】
上記フェノール系化合物としては、具体的に以下の「化１」〜「化６」の化合物が一例として挙げられる。尚、これらの化合物は、酸化防止剤として上市されているフェノール系化合物を、スルホン化又はカルボキシル化することにより、容易に得ることができる。
【００４８】
【化１】
【化２】
【化３】
【化４】
【化５】
【化６】
また、イオウ系化合物としては、具体的に以下の「化７」〜「化１６」の化合物が一例として挙げられる。尚、これらの化合物は酸化防止剤として上市されているイオウ系化合物を、スルホン化又はカルボキシル化することにより、容易に得ることができる。
【００５５】
【化７】
【化８】
【化９】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
【化１６】
このように、上記実施形態においては、インクジェット記録用インクが、色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する水溶性物質としての加水分解性シラン化合物とを含有しているため、このインクを用いて記録装置Ａにより記録紙４１に画像を形成した場合には、インク滴が記録紙４１上に付着したときに、保湿剤と浸透剤と水とからなる溶媒がこの記録紙４１内に速やかに浸透するようになる。これにより、シラン化合物が縮重合反応してこの縮重合反応したシラン化合物が色材を取り囲むことになり、記録紙４１上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すことが防止される。
【００６６】
そして、本実施形態に係るインクには、酸性基を有するラジカル捕捉剤がさらに含有されている。このラジカル捕捉剤は酸性基を有していることで、アミノ基を有するシラン化合物との相互作用が強く、このため、色材と同様にインク中においてシラン化合物の近傍に位置するようになる。これにより、シラン化合物が縮重合反応したときには、色材のみならず上記ラジカル捕捉剤も縮重合反応したシラン化合物に取り囲まれ、その結果、記録紙４１上では、ラジカル捕捉剤が色材の近傍に位置するようになる。このため、記録紙４１上の画像が、ペルオキシラジカルやオゾンに曝されても、このペルオキシラジカル及びオゾンは、色材の近傍に位置しているラジカル捕捉剤に捕捉され、これにより、色材が攻撃されることが防止される。こうして、色材の変質が抑制されて、耐候性の劣化を効果的に抑制することができる。
【００６７】
また、上記ラジカル捕捉剤が縮重合反応したシラン化合物に取り囲まれていることで、記録紙４１上の画像が水に濡れても、ラジカル捕捉剤が水中に流れ出すことが防止される。これにより、画像が水に濡れた後においても、ラジカル捕捉剤によるラジカル捕捉効果が得られ、耐候性の劣化を継続して抑制することができる。
【００６８】
こうして、本実施形態に係るインクジェット記録用インクでは、記録媒体上の画像の耐水性を維持しつつ、高レベルの耐候性が得られることになる。
【００６９】
尚、上記実施形態では、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質として、加水分解性シラン化合物を含有させたが、インクジェットヘッド１のノズル１４から吐出されたインク滴が記録紙４１上に付着して水分（溶媒）が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりしたときに縮重合反応して色材を取り囲むものであれば、どのようなものであってもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、インクに浸透剤を含有させたが、浸透剤は本実施形態に係るインクの必須の成分ではない。但し、インクに浸透剤を含有させた方が、インクの溶媒が速やかに記録紙４１内に浸透するようになり、これにより、画像の耐水性をより一層向上させることができる。
【００７１】
【実施例】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。
【００７２】
先ず、以下の組成（各組成物の含有量は質量百分率である）からなる８種類のインクジェット記録用インクを作製した（実施例１〜実施例８）。
【００７３】
尚、上記実施例１〜実施例８の全てにおいて、保湿剤としてグリセリンを含有させた。
【００７４】
また、色材としては染料を含有させることとし、実施例１〜５においてはＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製）を含有させる一方、実施例６〜８においては、異なる色の染料を含有させた。
【００７５】
さらに、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質として、実施例１〜８の全てにおいて有機ケイ素化合物を含有させた。この有機ケイ素化合物は、以下の方法により作製した。すなわち、冷却器を取り付けた反応容器内に、１２０ｇ（６．６７モル）の水を入れ、これを撹拌しながら、３５ｇ（０．２モル）の１−トリメトキシシリル−３−アミノプロパンと、１５．２ｇ（０．１モル）のテトラメトキシシランとの混合物を一滴ずつ加えた。その全量滴下後に、反応容器の温度を６０℃に高めて１時間撹拌を続け、その後、反応容器の温度を９０℃に高めた上で、２時間撹拌しながら反応を継続させた。反応後に、生成したメタノールを蒸留により除いた。こうして生成した有機ケイ素化合物が、各実施例に含有させた有機ケイ素化合物である。
【００７６】
（実施例１）
ラジカル捕捉剤として「化１」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００７７】
（実施例２）
ラジカル捕捉剤として「化２」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化２） …５％
純水 …７３％。
【００７８】
（実施例３）
ラジカル捕捉剤として「化５」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化５） …５％
純水 …７３％。
【００７９】
（実施例４）
ラジカル捕捉剤として「化９」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化９） …５％
純水 …７３％。
【００８０】
（実施例５）
ラジカル捕捉剤として「化１４」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化１４） …５％
純水 …７３％。
【００８１】
（実施例６）
実施例１に対して染料を変えた。
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９ …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００８２】
（実施例７）
実施例１に対して染料を変えた。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９ …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００８３】
（実施例８）
実施例１に対して染料を変えた。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１５４ …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
ラジカル捕捉剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００８４】
続いて、比較のために、以下の組成（各組成物の含有量は質量百分率である）からなるインクを作製した（比較例１，２）。この内、比較例１は、ラジカル捕捉剤を添加しないものである。また、比較例２は、実施例１において、酸性基を有するラジカル捕捉剤に代えて、チオシアン酸ナトリウムを含有させたものである。
【００８５】
（比較例１）
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
純水 …７８％。
【００８６】
（比較例２）
ＪＰＤ Ｙｅｌｌｏｗ ＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
チオシアン酸ナトリウム …５％
純水 …７３％。
【００８７】
次に、上記各実施例１〜８及び比較例１，２のインクによる耐候性試験として、耐オゾン性試験、耐熱性試験及び耐高温高湿性試験を行った。
【００８８】
これらの試験に用いた印字サンプルは、上記の各インクを用いて、市販のプリンタ（上記実施形態と同様の圧電アクチュエータ（但し、圧電素子の厚みは上記実施形態のものよりもかなり大きい）によりインクを吐出させるもの）で普通紙（商品名「Ｘｅｒｏｘ４０２４」：ゼロックス社製）に１５ｍｍ角のベタ印字を行ったものである。そして、印字から１０分経過後の各印字サンプルを、その印字面を下にして蒸留水に５分間浸漬し、その浸漬後３０分間自然乾燥させた後の各印字サンプルのＯＤ値を測定した（これを、耐オゾン性、耐熱性、耐高温高湿性試験前のＯＤ値とする）。この耐水試験後の各印字サンプルを初期サンプルとして、以下の各試験を行った。
【００８９】
耐オゾン性試験としては、上記各初期サンプルを、２５℃、６０％ＲＨで、１ｐｐｍのオゾン雰囲気環境中に５００時間投入し、その後にＯＤ値を測定した。
【００９０】
耐熱性試験としては、上記各初期サンプルを、８０℃のオーブンに５００時間投入し、その後にＯＤ値を測定した。
【００９１】
耐高温高湿性試験としては、上記各初期サンプルを、７０℃、８０％ＲＨの雰囲気環境中に５００時間投入し、その後にＯＤ値を測定した。
【００９２】
また、耐オゾン性、耐熱性及び耐高温高湿性試験の評価は、試験前後に測定したＯＤ値の比（％）により行った。その結果を表１に示す。
【００９３】
【表１】
表１より、実施例１〜８の各インクは、耐オゾン性、耐熱性及び耐高温高湿性がそれぞれ９５％以上であるのに対し、比較例１，２の各インクは、耐オゾン性、耐熱性及び耐高温高湿性がそれぞれ８０％以下であった。
【００９５】
この結果より、比較例１のインクでは、ラジカル捕捉剤が含有されていないため、耐候性がほとんど無いことが判る。
【００９６】
また、比較例２のインクでは、チオシアン酸ナトリウムは水溶性物質（有機ケイ素化合物）との相互作用が弱いことで、水溶性物質が縮重合反応をしたときに、チオシアン酸ナトリウムが縮重合反応物に取り囲まれないと推測される。また、チオシアン酸ナトリウムは水に対する溶解性が高いため、印字サンプルを水に浸漬しているときにこのチオシアン酸ナトリウムが水に溶解してしまい、その結果、浸漬後の耐候性が劣化したものと考えられる。
【００９７】
これに対し、各実施例のインクでは、ラジカル捕捉剤が酸性基を有していることで、このラジカル捕捉剤と水溶性物質との間に強い相互作用がある。このため、水溶性物質が縮重合反応をしたときに、ラジカル捕捉剤が、色材と一緒に縮重合反応物に取り囲まれるようになると推測される。これにより、各実施例のインクにより形成した画像が水に濡れたときでも、ラジカル捕捉剤が水に流されず、その結果、耐候性が飛躍的に向上したと考えられる。
【００９８】
尚、上記各実施例及び各比較例のインクにより耐水性試験を行ったところ、いずれのインクでも、高い耐水性が得られることが確認された。
【００９９】
また、上記「化１」〜「化１６」の内、実施例としては示していない、他のラジカル捕捉剤を含有させたインクにおいても、上記各実施例と同様の耐候性が得られることが確認された。さらに、各実施例のインクにおいて、染料の代わりに色材として顔料を含有させたインクにおいても、同様の結果が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを備えたインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図２】インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドの部分底面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
１４ ノズル
２１ 圧電アクチュエータ
２３ 圧電素子
３５ インクカートリッジ
４１ 記録紙（記録媒体）
Ａ インクジェット式記録装置
Claims (7)
- 色材と、保湿剤と、水と、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクであって、
酸性基を有するラジカル捕捉剤をさらに含有している
ことを特徴とするインクジェット記録用インク。 - 請求項１において、
ラジカル捕捉剤は、フェノール系化合物又はイオウ系化合物である
ことを特徴とするインクジェット記録用インク。 - 請求項１において、
浸透剤をさらに含有している
ことを特徴とするインクジェット記録用インク。 - 色材と、保湿剤と、水と、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備えたインクカートリッジであって、
上記インクは、酸性基を有するラジカル捕捉剤をさらに含有している
ことを特徴とするインクカートリッジ。 - 請求項４において、
インクは、浸透剤をさらに含有している
ことを特徴とするインクカートリッジ。 - 色材と、保湿剤と、水と、アミノ基を有する加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備え、該インクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置であって、
上記インクは、酸性基を有するラジカル捕捉剤をさらに含有している
ことを特徴とする記録装置。 - 請求項６において、
インクは、浸透剤をさらに含有している
ことを特徴とする記録装置。
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