JP2000290556A

JP2000290556A - 撥インク処理ノズルプレート使用ヘッド用インク

Info

Publication number: JP2000290556A
Application number: JP10175399A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Itano; 雅明板野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】ノズルプレートの表面に均一に形成された撥
インク性皮膜を有するノズルプレートを備えたプリンタ
ヘッドを有するインクジェット記録装置用のインクであ
って、吐出安定性の優れたインクを提供する。【解決手段】後退動的接触角が１５度以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特定の撥インク処
理ノズルプレートを備えたプリンタヘッドを有するイン
クジェット記録装置用のインクに関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−１１６３２７号公報には、イ
ンクジェット記録装置のプリンタヘッドに設けるノズル
プレートとして、撥インク性皮膜を、ノズルプレートの
表面に形成した撥インク処理ノズルプレートが記載され
ている。この撥インク処理ノズルプレートは、ノズルプ
レート表面上のインクの濡れを抑えてインク滴の飛翔方
向を一定にすることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記特開
平５−１１６３２７号公報に記載の撥インク処理ノズル
プレートを備えたプリンタヘッドに関する研究を行って
いたところ、特定の物性を有するインクを用いると、前
記の撥インク処理ノズルプレートを備えたプリンタヘッ
ドからの吐出安定性を更に有効に実現することができる
ことを見出した。すなわち、撥インク処理ノズルプレー
トを備えたプリンタヘッドを用いてインクジェット記録
を行う際に使用するインクにおいて、その表面張力や静
的接触角を種々に変化させても吐出安定性に有意な変化
が現れないのに対し、後退動的接触角を一定の角度以上
にすると、吐出安定性が著しく向上することを見出し
た。本発明は、こうした知見に基づくものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】従って、本発明は、ノズ
ルプレートの表面に均一に形成された撥インク性皮膜を
有するノズルプレートを備えたプリンタヘッドを有する
インクジェット記録装置用のインクであって、後退動的
接触角が１５度以上であることを特徴とする、前記のイ
ンクに関する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本明細書において「動的接触角」
とは、図１に示すとおり、水平面１に対して一定角度θ
で傾斜させた斜面２上を液滴３が上方から下方へ（図１
の矢印Ａの方向へ）落ちる際に形成される接触角を意味
し、液滴の前進方向（図１の矢印Ａの方向）に対して後
退側に形成される「後退動的接触角」（図１の角ａ）
と、液滴の前進側に形成される「前進動的接触角」（図
１の角ｂ）とがある。本明細書の「後退動的接触角」
は、具体的には、動的濡れ性試験器Ｗｅｔ−６０００
〔（株）レスカ製〕によって測定した値である。

【０００６】本発明においては、前記撥インク処理プレ
ートにおける動的濡れ性試験器Ｗｅｔ−６０００
〔（株）レスカ製〕によって測定した後退動的接触角が
１５度以上、好ましくは２０度以上のインクを用いる。
後退動的接触角が１５度以上のインクを用いると、吐出
安定性が確保され、２０度以上のインクを用いると、更
に良好となる。

【０００７】本発明によるインクは、ノズルプレートの
表面に均一に形成した撥インク性皮膜を有するインクジ
ェット記録装置用プリンタヘッドのノズルプレート（以
下、単に「撥インク処理ノズルプレート」と称すること
がある）に対する専用のインクである。前記の撥インク
処理ノズルプレートは、ノズルプレートの表面上に撥イ
ンク性皮膜を担持し、貫通孔として設けられた複数個の
ノズル孔を含む。ノズル孔は、ノズルプレートの外側の
表面に比較的小さい口径で開口し、ノズルプレートの裏
側で比較的大きい口径で開口しているので、ノズル孔の
内側壁面は漏斗状（あるいはコーン状）となる。前記の
撥インク性皮膜は、ノズルプレートの少なくとも外側表
面に形成されている。

【０００８】ノズルプレートは、従来公知のノズルプレ
ート基板と同様の材料から形成することができ、例え
ば、金属、セラミックス、シリコン、ガラス、又はプラ
スチック等で形成され、好ましくはチタン、クロム、
鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、スズ、又は金等の
単一金属、あるいはニッケルーリン合金、スズー銅−リ
ン合金（リン青銅）、銅−亜鉛合金、又はステンレス鋼
等の合金や、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ＡＢ
Ｓ樹脂（アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重
合体）、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセター
ル、又は各種の感光性樹脂から形成することができる。

【０００９】前記のノズルプレートに撥インク性皮膜を
形成する方法も特に限定されるものではないが、特に
は、前記特開平５−１１６３２７号公報に記載の方法に
よって形成するのが好ましい。前記の撥インク処理層の
厚さは、特に限定されるものではないが、好ましくは１
〜１０μmである。

【００１０】本発明のインクは、水系又は有機系である
ことができ、水系であることが好ましい。本発明のイン
クでは着色剤として、前記の後退動的接触角の点以外で
は特別な制限なしに、任意の着色剤、すなわち、染料と
して、例えば、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性
染料、若しくは反応性染料等を用いることができ、顔料
として、例えば、無機顔料及び／又は有機顔料を用いる
ことができる。

【００１１】染料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅ
ｃｔＢｌａｃｋ１７、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＢｌ
ａｃｋ１９、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＢｌａｃｋ６
２、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＢｌａｃｋ１５４、Ｃ．
Ｉ．ＦｏｏｄＢｌａｃｋ２、Ｃ．Ｉ．Ｒｅａｃｔｉｖ
ｅＢｌａｃｋ５、Ｃ．Ｉ．ＡｃｉｄＢｌａｃｋ
５２、Ｃ．Ｉ．ＰｒｏｊｅｔＦａｓｔＢｌａｃｋ
２等のブラック染料；Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＹｅｌｌ
ｏｗ１１、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＹｅｌｌｏｗ４
４、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＹｅｌｌｏｗ８６、Ｃ．
Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＹｅｌｌｏｗ１４２、Ｃ．Ｉ．Ｄ
ｉｒｅｃｔＹｅｌｌｏｗ３３０、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ
Ｙｅｌｌｏｗ３、Ｃ．Ｉ．ＡｃｉｄＹｅｌｌｏｗ
３８、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＹｅｌｌｏｗ１１、Ｃ．
Ｉ．ＢａｓｉｃＹｅｌｌｏｗ５１、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｓｐ
ｅｒｓｅＹｅｌｌｏｗ３、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｓｐｅｒｓ
ｅＹｅｌｌｏｗ５、Ｃ．Ｉ．ＲｅａｃｔｉｖｅＹ
ｅｌｌｏｗ２等のイエロー染料；Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃ
ｔＲｅｄ２２７、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＲｅｄ
２３、Ｃ．Ｉ．ＡｃｉｄＲｅｄ１８、Ｃ．Ｉ．Ａｃ
ｉｄＲｅｄ５２、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＲｅｄ１
４、Ｃ．Ｉ．ＢａｓｉｃＲｅｄ３９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉ
ｓｐｅｒｓｅＲｅｄ６０等のマゼンタ染料；あるい
はＣ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＢｌｕｅ１５、Ｃ．Ｉ．Ｄ
ｉｒｅｃｔＢｌｕｅ１９９、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ
Ｂｌｕｅ１６８、Ｃ．Ｉ．ＡｃｉｄＢｌｕｅ９、
Ｃ．Ｉ．ＡｃｉｄＢｌｕｅ４０、Ｃ．Ｉ．Ｂａｓｉ
ｃＢｌｕｅ４１、Ｃ．Ｉ．ＡｃｉｄＢｌｕｅ７
４、Ｃ．Ｉ．ＲｅａｃｔｉｖｅＢｌｕｅ１５等のシア
ン染料を挙げることができる。

【００１２】無機顔料としては、酸化チタン及び酸化鉄
に加え、コンタクト法、ファーネスト法、又はサーマル
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
クを利用することができる。また、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、又は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、ベリレン顔料、ベリノ
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、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔
料、又はキノフタロン顔料など）、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
どを利用することができる。

【００１３】具体例として、イエロー顔料として、Ｃ．
Ｉ．ピグメントイエロー７４、１０９、１１０、１３
８、マゼンタ顔料として、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１
２２、２０２、２０９、シアン顔料として、Ｃ．Ｉ．ピ
グメントブルー１５：３、６０、ブラック顔料として、
Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７、オレンジ顔料として、
Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３６、４３、グリーン顔料
として、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７、３６等を用い
ることができる。

【００１４】上記着色剤のインク中における濃度として
は、０．１〜１０重量％が好ましい。

【００１５】顔料の粒径は、累積平均径が好ましくは２
０ｎｍ〜２５０ｎｍであり、より好ましくは５０ｎｍ〜
２００ｎｍである。

【００１６】以下、本発明を顔料インクに関して説明す
るが、以下の記載において特に断らない限り、それらの
説明は染料インクにも当てはまる。

【００１７】好ましい分散剤としては、従来公知の顔料
分散液を調製するのに用いられている公知の分散剤、例
えば高分子分散剤、又は界面活性剤を利用することがで
きる。

【００１８】高分子分散剤の例としては、天然高分子化
合物、例えば、にかわ、ゼラチン、ガゼイン、アルブミ
ンなどのタンパク質類；アラビアゴム、トラガントゴム
などの天然ゴム類；サボニンなどのグルコシド類；アル
ギン酸及びアルギン酸プロピレングリコールエステル、
アルギン酸トリエタノールアミン、アルギン酸アンモニ
ウムなどのアルギン酸誘導体；メチルセルロース、カル
ボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、エチルヒドロキシエチルセルロースなどのセルロー
ス誘導体などを挙げることができる。

【００１９】更に、高分子分散剤として、合成高分子化
合物を用いることもできる。合成高分子化合物として
は、例えば、ポリビニルアルコール類；ポリビニルピロ
リドン類；ポリアクリル酸、アクリル酸−アクリロニト
リル共重合体、アクリル酸カリウム−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など
のアクリル系樹脂；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−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
ステル共重合体などのスチレン−アクリル酸樹脂；スチ
レン−マレイン酸；スチレン−無水マレイン酸；ビニル
ナフタレン−アクリル酸共重合体；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などの酢酸ビ
ニル系共重合体及びこれらの塩を挙げることができる。

【００２０】これらの中で、特に疎水性基を持つモノマ
ーと親水性基を持つモノマーとの共重合体、及び、疎水
性基と親水性基とを併せもつモノマーからなる重合体が
好ましい。

【００２１】上記の塩としては、ジエチルアミン、アン
モニア、エチルアミン、トリエチルアミン、プロピルア
ミン、イソプロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチル
アミン、イソブチルアミン、トリエタノールアミン、ジ
エタノールアミン、アミノメチルプロパノール、モルホ
リンなどとの塩を挙げることができる。これらの共重合
体の重量平均分子量は、好ましくは３，０００〜３０，
０００、より好ましくは５，０００〜１５，０００であ
る。

【００２２】また、分散剤として好ましい界面活性剤の
例としては、脂肪酸塩類、高級アルキルジカルボン酸
塩、高級アルコール硫酸エステル塩類、高級アルキルス
ルホン酸塩、高級脂肪酸とアミノ酸の縮合物、スルホ琥
珀酸エステル塩、ナフテン酸塩、液体脂肪油硫酸エステ
ル塩類、アルキルアリルスルホン酸塩類などの陰イオン
界面活性剤；脂肪酸アミン塩、第四アンモニウム塩、ス
ルホニウム塩、ホスホニウムなどのカチオン界面活性
剤；ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキ
シエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエ
ステル類、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエス
テル類などのノニオン性界面活性剤などを挙げることが
できる。

【００２３】これらの分散剤の添加量は、顔料１重量％
に対して、好ましくは０．０６〜３重量％の範囲、より
好ましくは０．１２５〜３重量％の範囲である。

【００２４】また、本発明のインクは更に湿潤剤を含ん
でなるのが好ましい。湿潤剤の好ましい例としては、ジ
エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプ
ロピレングリコール、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、チオグリコー
ル、ヘキシレングリコール、グリセリン、トリメチロー
ルエタン、トリメチロールプロパン、尿素、２−ピロリ
ドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル
−２−イミダゾリジノンなどが挙げられ、特にエチレン
オキサイド基を有するものが好ましく、ジエチレングリ
コールが最も好ましい。更に、これらの湿潤剤に加え
て、低沸点有機溶剤を更に添加するのが好ましい。

【００２５】低沸点有機溶剤の好ましい例としては、メ
タノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−プ
ロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ
ｅｒｔ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、ｎ−ペンタ
ノール、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、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、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など
が挙げられる。特に一価アルコールが好ましい。

【００２６】これらの湿潤剤の添加量はインクの０．５
〜４０重量％、好ましくは２〜２０重量％の範囲が適当
である。また、低沸点有機溶剤の添加量はインクの０．
５〜１０重量％、好ましくは１．５〜６重量％の範囲が
適当である。

【００２７】本発明のインクは、界面活性剤を含むこと
ができる。好ましい界面活性剤の例としては、アニオン
性界面活性剤（例えばドデシルベンゼルスルホン酸ナト
リウム、ラウリル酸ナトリウム、ポリオキシエチレンア
ルキルエーテルサルフェートのアンモニウム塩など）、
ノニオン性界面活性剤（例えば、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フェニルエーテル、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
ルアミドなど）を挙げることができ、これらを単独又は
二種以上を混合して用いることができる。また、アセチ
レングリコール〔オレフィンＹ、並びにサーフィノール
８２、１０４、４４０、４６５、４８５、及びＴＧ（い
ずれもＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓａｎｄＣｈｅｍｉｃ
ａｌｓＩｎｃ．製）〕系界面活性剤を用いることも可
能である。

【００２８】本発明のインクは、その他に、必要に応じ
て、ｐＨ調整剤、防腐剤、及び／又は防かび剤等を含ん
でいることもできる。

【００２９】本発明のインクは、前記成分を適当な方法
で分散、混合することによって製造することができる。
好ましくは、有機溶剤及び揮発性成分を除いた混合物
を、適当な分散機（例えば、ボールミル、サンドミル、
アトライター、ロールミル、アジテーターミル、ヘンシ
ェルミキサー、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、
ジェットミル、オングミルなど）で混合して均質な組成
物としてから、有機溶剤及び揮発性成分を添加するのが
好ましい。その後、目詰まりの原因となる粗大粒子及び
異物を除去するためにろ過（好ましくは金属フィルタ
ー、メンブランフィルターなどを用いた減圧又は加圧ろ
過）又は遠心分離に付すのが好ましい。

【００３０】本発明のインクにおいて、前記の撥インク
処理プレートにおける後退動的接触角は、任意の方法で
調節することができる。例えば、インク組成において、
添加剤の選択及び／又は添加量の調節によって、その後
退動的接触角を１５度以上にすることができる。

【００３１】後退動的接触角を調節する目的で加える添
加剤としては、以下に限定されるものではないが、例え
ば前記のカチオン系、アニオン系あるいはノニオン系の
各種界面活性剤、第２若しくは第３アルコール及び／又
はそのエチレンオキサイド付加物等のアセチレングリコ
ール系界面活性剤、更に、顔料分散液を調製する際に用
いられる各種高分子分散剤、また、エチレングリコール
メチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチル（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低級ア
ルキルエーテル類等を挙げることできる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、これらは本発明の範囲を限定するものではな
い。

【００３３】以下の実施例において、前記撥インク処理
プレートにおける後退動的接触角は、動的濡れ性試験器
Ｗｅｔ−６０００〔（株）レスカ製〕に従って測定し
た。

【００３４】＜実施例１＞顔料：カーボンブラックＭＡ７（三菱化成株式会社製）５重量％スチレンアクリル酸共重合体（分散剤）１重量％エチレングリコール１０重量％グリセリン１０重量％トリエタノールアミン０．５重量％トリエチレングリコールモノブチルエーテル５重量％オルフィンＥ１０１０（日信化学株式会社製）０．５重量％ベンゾトリアゾール０．０３重量％純水残量顔料と分散剤とを混合し、サンドミル（安川製作所製）
中でガラスビーズ〔直径１．７ｍｍ、混合物の１．５倍
量（重量）〕と共に２時間分散させた。その後、ガラス
ビーズを取り除き、他の成分を加え、常温で６０分間撹
拌し、５μｍのメンブランフィルターでろ過して、イン
クジェット記録用インクを得た。

【００３５】＜実施例２〜４及び比較例１〜４＞実施例
１に準じて、下記の表１に記載のインクを調製した。な
お、染料を用いる場合は、一度に全ての成分を加え、常
温で６０分間撹拌し、５μｍのメンブランフィルターで
ろ過して、インクジェット記録用インクを得た。

【００３６】

【表１】

【００３７】＜インク評価試験＞上記各インクについ
て、以下の評価を行った。

【００３８】評価１：接触角測定上記各インクの前記撥インク処理プレートにおける後退
動的接触角を表２に示す。

【００３９】評価２：吐出安定性上記各インクを、評価機としてＭＪ−８０００Ｃ〔セイ
コーエプソン（株）製〕を用い、そのインクカートリッ
ジに充填して、評価を行った。評価として、キャラクタ
ー及びグラフィックが混在するパターンをＡ４紙に連続
１０，０００枚印刷し、その間での印字曲がり及び抜け
の発生を観察した。曲がり及び抜けが発生する毎にクリ
ーニング操作を行って回復させ、そのクリーニング回数
をもって吐出安定性を判断した。評価判断は以下の基準
とした。評価Ａ：曲がり・抜け回復クリーニング回数２０回未満評価Ｂ：曲がり・抜け回復クリーニング回数２０回以上以上の結果は表２に示されるとおりであった。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【発明の効果】本発明のインクを、撥インク性皮膜を有
するノズルプレートを備えたプリンタヘッドを有するイ
ンクジェット記録装置で用いると、吐出安定性が著しく
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】動的接触角の測定方法を模式的に示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１・・・水平面２・・・傾斜板３・・・液滴ａ・・・後退動的接触角ｂ・・・前進動的接触角 θ・・・傾斜角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C056 EA21 FC01 HA24 2H086 BA51 BA60 4J039 AD03 AD09 BA04 BA13 BA35 BA37 BC06 BC07 BC10 BC12 BC19 BC33 BC35 BC36 BC54 BC56 BE01 BE03 BE04 BE05 BE12 BE22 EA44 GA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルプレートの表面に均一に形成され
た撥インク性皮膜を有するノズルプレートを備えたプリ
ンタヘッドを有するインクジェット記録装置用のインク
であって、後退動的接触角が１５度以上であることを特
徴とする撥インク処理ノズルプレート使用ヘッド用イン
ク。