JP2003268269A

JP2003268269A - 水性インクおよびインクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2003268269A
Application number: JP2002070905A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Inoue; 智博井上
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】顔料を含有する水性インクであって、インク
の初期物性、保存安定性を保った上で、インクジェット
記録装置の各種構成部材を腐食することのない、水性イ
ンクの提供、さらにそのようなインクを用いた耐久性の
高いインクジェット記録装置、および記録方法を提供す
る【解決手段】色材と、これを分散する水および／また
は水溶性有機溶剤を含有する水性インクにおいて、前記
水性インクは、前記色材が顔料であり、ベンゾトリアゾ
ール、またはベンゾトリアゾール誘導体を含有し、２５
℃における粘度が５〜１５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨが８
〜１１である水性インクとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録用に適した水性インク、特に所謂普通紙に対する画像
形成に有用な水性インクに関する。また、この水性イン
クを用いたインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット記録方式は本体が
小型で価格が安く、低ランニングコスト、低騒音といっ
た利点から急速に普及しており、電子写真用転写紙、印
刷用紙、タイプライター用紙、ワイヤードットプリンタ
用紙、ワードプロセッサー用紙、レター用紙、レポート
用紙等種々のノンコートの普通紙に印字可能なインクジ
ェットプリンタが市場に投入されている。最近では、耐
光性、耐水性などの向上のために色材に顔料を用いた顔
料インクも検討され、実用化されている。

【０００３】このようなインクジェットプリンタにおい
て、各種構成部材がインクとの接触により、腐食劣化す
るという問題があった。特に、シリコンやガラス部材及
び／またはニッケル、ＳＵＳ等の金属部材からなる液室
・供給部を有するヘッドなどの構成部材に腐食・侵食が
発生し、インク吐出特性等に悪影響を及ぼしていた。こ
のため、構成部材の溶出を防止するために、構成部材側
からの対策として、特開平３−７９３５０号公報、特開
平９−８５９４９号公報、特開平１０−２６４３８３号
公報、特開平１０−２９１３２２号公報、ＷＯ９８−４
２５１３号公報等に記されているように、シリコンある
いはガラス部材の上にＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ
Ｏ_２等の層を設けて防止する方法が挙げられている。こ
れらの層を設けることにより、シリコンやガラス部材に
直接インクが接する場合に比べて構成部材の溶出が抑え
られるものもあるが、その効果は不十分であった。

【０００４】一方、インク側からの対策としては、特許
３１７５３６６号公報に記載されているように、インク
のｐＨを調整することが提案されているが、ｐＨ調整だ
けでは、複数の構成部材の溶出を抑えることが困難であ
った。さらに特開平７−２２８８０８号公報に記載され
ているように、水溶性染料を用いたインクについては、
ベンゾトリアゾールのような防錆剤を添加して構成部材
の溶出を防ぐことも提案されているが、この場合、水に
難溶性のベンゾトリアゾールを添加することによるイン
クの初期物性や保存安定性への悪影響の問題が懸念され
る。加えて、顔料を用いたインクでは、ｐＨを調整した
り、腐食溶出を防止する添加剤を加えると、染料インク
の場合よりもさらにインク物性に悪影響を与えるという
問題があり、構成部材の腐食溶出防止対策が困難であっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、本
発明は、顔料を含有する水性インクであって、インクの
初期物性、保存安定性を保った上で、インクジェット記
録装置の各種構成部材を腐食することのない、水性イン
クの提供、さらにそのようなインクを用いた耐久性の高
いインクジェット記録装置、および記録方法を提供する
ことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、色材と、これを分散する
水および／または水溶性有機溶剤を含有する水性インク
において、前記水性インクは、前記色材が顔料であり、
ベンゾトリアゾール、またはベンゾトリアゾール誘導体
を含有し、２５℃における粘度が５〜１５ｍＰａ・ｓで
あり、ｐＨが８〜１１である水性インクとする。請求項
２に記載の発明は、請求項１に記載の水性インクにおい
て、前記顔料は、自己分散顔料である水性インクとす
る。請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載
の水性インクにおいて、前記ベンゾトリアゾール、また
はベンゾトリアゾール誘導体の含有量が０．０１〜０．
５重量％である水性インクとする。請求項４に記載の発
明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の水性インク
において、前記水性インクは、ｐＨ調整のために、グッ
ド緩衝剤から選択される有機ｐＨ緩衝剤と、アミノプロ
パンジオール誘導体から選択される化合物とを含有する
水性インクとする。

【０００７】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれかに記載の水性インクにおいて、前記水性イ
ンクは、振動板の部材の少なくとも一部がニッケルを含
む材料から形成されるインクジェット記録装置における
記録に用いられる水性インクとする。請求項６に記載の
発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の水性イン
クにおいて、前記水性インクは、ノズルの部材の少なく
とも一部がニッケルを含む材料から形成されたインクジ
ェット記録装置における記録に用いられる水性インクと
する。請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記
載の水性インクにおいて、前記水性インクは、前記振動
板または前記ノズル部材に用いるニッケルを含む材料
が、ニッケルおよびフッ素系高分子の共析メッキから形
成される材料であるインクジェット記録装置における記
録に用いられる水性インクとする。

【０００８】請求項８に記載の発明は、請求項１ないし
７のいずれかに記載の水性インクを使用するインクジェ
ット記録方法とする。請求項９に記載の発明は、インク
を収容したインク収容器を備えるインクカートリッジに
おいて、前記インクは、請求項１ないし７のいずれかに
記載の水性インクであるインクカートリッジとする。請
求項１０に記載の発明は、インクを収容したインク収容
部と、インク滴を吐出させるための記録ヘッド部とを備
える記録ユニットにおいて、前記インクは、請求項１な
いし７のいずれかに記載の水性インクである記録ユニッ
トとする。請求項１１に記載の発明は、インクを収容し
たインク収容部と、インク滴を吐出させるための記録ヘ
ッド部とを有する記録ユニットを備えるインクジェット
記録装置において、前記インクは、請求項１ないし７の
いずれかに記載の水性インクであるインクジェット記録
装置とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を説
明する。本発明に係る水性インクの構成の特徴は、色材
に顔料を用い、粘度およびｐＨをある特定範囲に規定し
て、腐食溶出防止機能を持つベンゾトリアゾール、また
はその誘導体を含有させるところにある。これにより、
顔料を用いたインクにおいても、インク物性を保った上
でインクジェット記録装置の各種構成部材がインクとの
接触による腐食劣化を起こさない水生インクとすること
ができる。以下にその構成を示す。

【００１０】本発明で用いられる顔料としては、有機顔
料としてアゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン
系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペ
リレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、ア
ゾメチン系、ローダミンＢレーキ顔料、カーボンブラッ
ク等が挙げられ、無機顔料として酸化鉄、酸化チタン、
炭酸カルシウム硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バ
リウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエ
ロー、金属粉が挙げられる。より具体的には、黒用顔料
として、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（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、又は銅酸化
物、鉄酸化物（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、若
しくは酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．
Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料を挙げること
ができる。カラーインク用顔料としては、黄色インク用
として、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１（ファストイエ
ローＧ）、３、１２（ジスアゾイエローＡＡＡ）、１
３、１４、１７、２３、２４、３４、３５、３７、４２
（黄色酸化鉄）、５３、５５、７４、８１、８３（ジス
アゾイエローＨＲ）、９５、９７、９８、１００、１０
１、１０４、１０８、１０９、１１０、１１７、１２
０、１２８、１３８、１５０、１５３等が挙げられる。
マゼンタ用として、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１、２、
３、５、１７、２２（ブリリアントファーストスカーレ
ット）、２３、３１、３８、４８：２（パーマネントレ
ッド２Ｂ（Ｂａ））、４８：２（パーマネントレッド２
Ｂ（Ｃａ））、４８：３（パーマネントレッド２Ｂ
（Ｓｒ））、４８：４（パーマネントレッド２Ｂ（Ｍ
ｎ））、４９：１、５２：２、５３：１、５７：１（ブ
リリアントカーミン６Ｂ）、６０：１、６３：１、６
３：２、６４：１、８１（ローダミン６Ｇレーキ）、８
３、８８、９２、１０１（べんがら）、１０４、１０
５、１０６、１０８（カドミウムレッド）、１１２、１
１４、１２２（ジメチルキナクリドン）、１２３、１４
６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７
７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０
９、２１９が挙げられる。シアン用として、Ｃ．Ｉ．ピ
グメントブルー１、２、１５（銅フタロシアニンブルー
Ｒ）、１５：１、１５：２、１５：３（フタロシアニン
ブルーＧ）、１５：４、１５：６（フタロシアニンブル
ーＥ）、１６、１７：１、５６、６０、６３等が挙げら
れる。また、中間色としてはレッド、グリーン、ブルー
用として下記顔料を単独もしくは混合して用いることが
できる。

【００１１】本発明においては、顔料の表面にスルホン
基やカルボキシル基等の官能基を付加し、水中に分散可
能とした自己分散顔料の場合に腐食劣化防止効果が非常
に大きく現れる。顔料の粒径に特に制限は無いが、最大
個数換算で最大頻度が２０〜１５０ｎｍの粒径の顔料イ
ンクを用いることが本発明では好ましい。粒径が１５０
ｎｍを超えると、記録液としての顔料分散安定性が悪く
なるばかりでなく、記録液の吐出安定性も劣化し、画像
濃度などの画像品質も低くなり好ましくない。粒径が２
０ｎｍ未満では、記録液の保存安定性、プリンタでの噴
射特性は安定するが、そのように細かな粒径にまで分散
せしめるのは、分散操作や、分級操作が複雑となり、経
済的に記録液を製造することが困難となる。

【００１２】本発明において顔料分散剤を用いる場合に
は、従来公知のインクジェットに用いられるものであれ
ばいずれも使用することができる。たとえば、高分子分
散剤、水溶性界面活性剤などが挙げられる。

【００１３】次に、本発明の水生インクは、インクジェ
ット記録装置の各種構成部材に対して腐食溶出防止機能
を有するベンゾトリアゾール、およびその誘導体を含有
する。ベンゾトリアゾールは、それ自体は水に難溶性で
あるため、その水溶性を改善するため、さらには防錆機
能を向上するために種々の誘導体を用いることができ
る。ベンゾトリアゾール誘導体とは、構造中にベンゾト
リアゾール骨格を有し、種々の置換基を有したり、高分
子鎖をグラフト化した化合物およびその塩などを意味す
る。具体例としては、1,2,3-ベンゾトリアゾールナトリ
ウム塩、4-メチルベンゾトリアゾール、トリルトリアゾ
ール、トリルトリアゾールアミン、2-(2-ヒドロキ
シ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾールなどが挙げら
れる。

【００１４】ベンゾトリアゾール、またはベンゾトリア
ゾール誘導体の含有量は、０．０１〜０．５重量％であ
ることが好ましい。この範囲において、本発明の水性イ
ンクは、優れた腐食溶出防止機能を発揮する。含有量が
０．０１重量％未満では、ベンゾトリアゾール等が顔料
粒子に吸着するため、その分腐食溶出防止の効果を得る
ことができない。また、含有量が０．５重量％を超える
と、インク物性への影響が起こり易いため好ましくな
い。

【００１５】本発明の水性インクの粘度は、２５℃にお
ける粘度が５〜１５ｍＰａ・ｓの範囲である。従来のイ
ンクジェットプリンタに用いられてきた３ｍＰａ・ｓ程
度の低粘度インクでは、普通紙に着弾した際に普通紙の
繊維に沿ってインクが流れて広がる傾向が強いため、画
像の輪郭が滲んだような形状になるフェザリング現象が
発生する。したがって、本発明の水性インクは、このよ
うな現象を抑えて普通紙に対しても良好な画質を得るた
めに、５〜１５ｍＰａ・ｓの粘度範囲とする。尚、１５
ｍＰａ・ｓを超える高粘度のインクでは、ノズルからの
インク吐出が不安定になったり、普通紙への浸透性が低
下して、画像の定着性が低下するため好ましくない。上
記に規定した所望のインク粘度への調整は、インク中の
固形分濃度を上げたり、水溶性高分子などの粘度調整剤
の添加、水溶性有機溶剤の種類、添加量の調節などによ
って達成される。固形分濃度では、特に顔料濃度を上げ
ることにより、粘度調整が可能であるが、それにともな
って、顔料分散のバランスを維持するためにその他の含
有物の含有量も調整する必要がある。これら物質の詳細
については後述する。

【００１６】次に、水性インクのｐＨは、８〜１１とす
る。ｐＨをこの範囲とするのは、インクジェット記録装
置の構成部材に対する腐食溶出を低減するためであり、
腐食溶出防止機能を有するベンゾトリアゾールおよびそ
の誘導体の水系溶剤に対する溶解性を改善することもで
きるため、非常に好適であるからである。上記のｐＨ
は、通常用いられる無機、有機アルカリ化合物、および
必要に応じてｐＨ緩衝剤を用いて調整される。

【００１７】本発明では、特に、ｐＨ緩衝剤として、グ
ッド緩衝剤から選択される有機ｐＨ緩衝剤を用い、アル
カリ化合物として、アミノプロパンジオール誘導体から
選択される化合物を用いることが好ましい。これによっ
て得られる水性インクは、インク物性を維持しつつ、イ
ンクジェット記録装置の各種構成部材に対する腐食溶出
防止に大きな効果を示す。グッド緩衝剤とは生化学用の
有機緩衝剤であり、具体的な構造は、表１及び表２に示
す通りである。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】アミノプロパンジオール誘導体としては、
1-アミノ-2,3-プロパンジオール、1-メチルアミノ-2,3-
プロパンジオール、2-アミノ-2-メチル-1,3-プロパンジ
オール、2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオールなど
が好ましい例として挙げられるが、これらに限定される
ものではない。

【００２１】本発明の水性インクの溶剤としては、水が
主成分として使用されることが多いが、インクを所望の
物性にするため、インクの乾燥を防止するため、またイ
ンクの溶解安定性を向上させるため等の目的で水溶性有
機溶剤を使用することができる。水溶性有機溶剤として
は、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、ポリプ
ロピレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−へ
キサンジオール、グリセリン、1,2,6−へキサントリオ
ール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオ
ール、ペトリオール等の多価アルコール類、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、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、テトラエチレン
グリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール
モノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテ
ル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチ
レングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコー
ルアリールエーテル類、Ｎ−メチル−2−ピロリドン、
Ｎ−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、2−ピロリド
ン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラク
タム等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、Ｎ−メチ
ルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のア
ミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルア
ミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホ
キシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合
物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブ
チロラクトン等を用いることができる。これらの溶剤
は、水とともに単独もしくは、複数混合して使用するこ
とができる。これらの中で特に好ましいものはジエチレ
ングリコール、チオジエタノール、ポリエチレングリコ
ール２００〜６００、トリエチレングリコール、グリセ
リン、1,2,6−へキサントリオール、1,2,4−ブタントリ
オール、ペトリオール、1,5−ペンタンジオール、Ｎ−
メチル−2−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチルピロリ
ドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン
であり、これらを用いることによりインクの乾燥による
目詰まりすなわち水分蒸発による噴射特性不良の防止、
及び本発明のインクの溶解安定性向上する上で優れた効
果が得られる。

【００２２】さらに、本発明の水性インクは、以下に示
すような従来から知られている添加剤を加えることがで
きる。インクの表面張力を調整する目的で浸透剤を添加
することができ、このような浸透剤としては、2,2,4−
トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−エチル−1,3
−ヘキサンジオールなどの多価アルコール類、ジエチレ
ングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコー
ルモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノアリ
ルエーテル、ジ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ブチルエーテル、プロピ
レングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレング
リコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコールの
アルキル及びアリールエーテル類、ポリオキシエチレン
ポリオキシプロピレンブロック共重合体、フッ素系界面
活性剤、エタノール、2−プロパノール等の低級アルコ
ール類が挙げられる。

【００２３】さらに、インクには表面張力を調整して被
記録材に対する浸透性を改良し、またインクジェットプ
リンタのヘッド部材に対するインクの濡れ性を向上させ
ることによりインクの吐出安定性を改良する等の目的で
界面活性剤を添加することができる。例えば、アニオン
界面活性剤としては、アルキルアリル又はアルキルナフ
タレンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、アルキル硫酸
塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、
アルキルスルホコハク酸塩、アルキルエステル硫酸塩、
アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエ
ーテルジスルホン酸塩、アルキルアリールエーテルリン
酸塩、アルキルアリールエーテル硫酸塩、アルキルアリ
ールエーテルエステル硫酸塩、オレフィンスルホン酸
塩、アルカンオレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンア
ルキルエーテル硫酸エステル塩、エーテルカルボキシレ
ート、スルホコハク酸塩、α−スルホ脂肪酸エステル、
脂肪酸塩、高級脂肪酸とアミノ酸の縮合物、ナフテン酸
塩等がある。カチオン界面活性剤としては、アルキルア
ミン塩、ジアルキルアミン塩、脂肪族アミン塩、ベンザ
ルコニウム塩、第４級アンモニウム塩、アルキルピリジ
ニウム塩、イミダゾリニウム塩、スルホニウム塩、ホス
ホニウム塩等がある。ノニオン系界面活性剤としては、
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチ
レンアルキルアリルエーテル、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グリコール
エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキ
シエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオ
キシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソル
ビタンエステル、ショ糖エステル、グリセリンエステル
のポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルの
ポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルの
ポリオキシエチレンエーテル、脂肪酸アルカノールアミ
ド、アミンオキシド、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、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ソルビトール脂肪酸エステル、アル
キル（ポリ）グリコキシド等がある。両性界面活性剤と
しては、イミダゾリニウムベタイン等のイミダゾリン誘
導体、ジメチルアルキルラウリルベタイン、アルキルグ
リシン、アルキルジ（アミノエチル）グリシン等があ
る。インク組成物中でのこれら界面活性剤の添加量は
０．０１重量％〜５．０重量％であり、好ましくは０．
５重量％〜３重量％である。０．０１重量％未満では添
加した効果は無く、５．０重量％より多い添加では記録
媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下
や裏抜けの発生といった問題がある。前記界面活性剤
は、単独または二種以上を混合して用いることができ
る。

【００２４】その他の添加剤としては、防腐防黴剤、水
溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線吸収剤等が挙げられ
る。防腐防黴剤としては、1,2−ベンズイソチアゾリン-
3-オン、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウ
ム、ソルビン酸ナトリウム、ぺンタクロロフェノールナ
トリウム、2−ピリジンチオール−１−オキサイドナト
リウム等が挙げられる。

【００２５】次に、上記した本発明の水性インクを用い
て記録を行うのに好適な、本発明のインクジェット記録
装置の一例を以下に説明する。先ず、熱エネルギーを利
用したインクジェット記録装置の主要部であるヘッド構
成の一例を図１に示す。図１は、インク流路に沿ったヘ
ッド１３の断面図であり、ヘッド１３はインクを通す流
路（ノズル）１４を有するガラス、セラミック、シリコ
ン、ニッケル又はプラスチック板等と発熱素子基板１５
とを接着して得られる。発熱素子基板１５は、酸化シリ
コン、窒化シリコン、炭化シリコン等で形成される保護
層１６、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金等で
形成される電極１７−１及び１７−２、ＨｆＢ_２、Ｔａ
Ｎ、ＴａＡｌ等の高融点材料から形成される発熱抵抗体
層１８、熱酸化シリコン、酸化アルミニウム等で形成さ
れる蓄熱層１９、シリコン、アルミニウム、窒化アルミ
ニウム等の放熱性のよい材料で形成される基板２０より
なっている。上記ヘッド１３の電極１７−１及び１７−
２にパルス状の電気信号が印加されると、発熱素子基板
１５のｎで示される領域が急速に発熱し、この表面に接
しているインク２１に気泡が発生し、その圧力でメニス
カス２３が突出し、インク２１がヘッドのノズル１４を
通して吐出し、吐出オリフィス２２よりインク小滴２４
となり、被記録材２５に向かって飛翔する。

【００２６】図２に、このヘッドを組み込んだインクジ
ェット記録装置の一例を示す。図２において、６１はワ
イピング部材としてのブレードであり、その一端はブレ
ード保持部材によって保持固定されており、カンチレバ
ーの形態をなす。ブレード６１は記録ヘッド６５による
記録領域に隣接した位置に配置され、又、本例の場合、
記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持され
る。６２は記録ヘッド６５の突出口面のキャップであ
り、ブレード６１に隣接するホームポジションに配置さ
れ、記録ヘッド６５の移動方向と垂直な方向に移動し
て、インク吐出口面と当接し、キャッピングを行う構成
を備える。更に、６３はブレード６１に隣接して設けら
れるインク吸収体であり、ブレード６１と同様、記録ヘ
ッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。上
記ブレード６１、キャップ６２及びインク吸収体６３に
よって吐出回復部６４が構成され、ブレード６１及びイ
ンク吸収体６３によって吐出口面に水分、塵埃等の除去
が行われる。６５は、吐出エネルギー発生手段を有し、
吐出口を配した吐出口面に対向する被記録材にインクを
吐出して記録を行う記録ヘッド、６６は記録ヘッド６５
を搭載して記録ヘッド６５の移動を行うためのキャリッ
ジである。キャリッジ６６はガイド軸６７と摺動可能に
係合し、キャリッジ６６の一部はモーター６８によって
駆動されるベルト６９と接続している（図示されていな
い）。これによりキャリッジ６６はガイド軸６７に沿っ
た移動が可能となり、記録ヘッド６５による記録領域及
びその隣接した領域の移動が可能となる。５１は被記録
材を挿入するための紙給部、５２は不図示のモーターに
より駆動される紙送りローラーである。これらの構成に
より記録ヘッドの６５吐出口面と対向する位置へ被記録
材が給紙され、記録が進行するにつれて排紙ローラー５
３を配した排紙部へ排紙される。以上の構成において記
録ヘッド６５が記録終了してホームポジションへ戻る
際、吐出回復部６４のキャップ６２は記録ヘッド６５の
移動経路から退避しているが、ブレード６１は移動経路
中に突出している。その結果、記録ヘッド６５の吐出口
がワイピングされる。尚、キャップ６２が記録ヘッド６
５の吐出面に当接してキャッピングを行う場合、キャッ
プ６２は記録ヘッドの移動経路中に突出するように移動
する。記録ヘッド６５がホームポジションから記録開始
位置へ移動する場合、キャップ６２及びブレード６１は
上記したワイピングの時の位置と同一の位置にある。こ
の結果、この移動においても記録ヘッド６５の吐出口面
はワイピングされる。上述の記録ヘッドのホームポジシ
ョンへの移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでな
く、記録ヘッドが記録のために記録領域を移動する間に
所定の間隔で記録領域に隣接したホームポジションへ移
動し、この移動に伴って上記ワイピングが行われる。

【００２７】図３は、記録ヘッドにインク供給部材、例
えば、チューブを介して供給されるインクを収容したイ
ンクカートリッジの一例を示す図である。ここで４０は
供給用インクを収納したインク収容部、例えば、インク
袋であり、その先端にはゴム製の栓４２が設けられてい
る。この栓４２に針（不図示）を挿入することにより、
インク袋４０中のインクをヘッドに供給可能にする。４
４は廃インクを受容するインク吸収体である。インク収
容部としてはインクとの接液面がポリオレフィン、特に
ポリエチレンで形成されているものが好ましい。

【００２８】本発明で使用されるインクジェット記録装
置としては、上述のように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、図４に示すようなそれ
らが一体になったものにも好適に用いられる。図４にお
いて、７０は記録ユニットであり、この中にはインクを
収容したインク収容部、例えば、インク吸収体が収納さ
れており、かかるインク吸収体中のインクが複数オリフ
ィスを有するヘッド部７１から液滴として吐出される構
成になっている。インク吸収体の材料としてはポリウレ
タン、セルロース、ポリビニルアセテート又はポリオレ
フィン系樹脂を用いることが本発明にとって好ましい。
又、インク吸収体を用いず、インク収容部が内部にバネ
等を仕込んだインク袋であるような構造でもよい。７２
はカートリッジ内部を大気に連通させるための大気連通
口である。この記録ユニット７０は図２に示す記録ヘッ
ド６５に換えて用いられるものであって、キャリッジ６
６に対して着脱自在になっている。

【００２９】次に、力学的エネルギーを利用したインク
ジェット記録装置の好ましい一例としては、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、印加電圧に
より圧力発生素子を変位させ、インクの小液滴をノズル
から吐出させるオンデマンドインクジェット記録装置を
挙げることができる。図５は、オンデマンドインクジェ
ット記録装置の主要部である記録ヘッドの構成の一例を
示す図である。ヘッドは、図示されていないインク室に
連通したインク流路８０と、所望の体積のインク滴を吐
出するためのオリフィスプレート８１と、インクに直接
圧力を作用させる振動板８２と、この振動板８２に接合
され、電気信号により変位する圧電素子８３と、オリフ
ィスプレート８１、振動板８２等を支持固定するための
基板８４とから構成されている。図５において、インク
流路８０は、感光性樹脂等で形成され、オリフィスプレ
ート８１は、ステンレス、ニッケル等の金属を電鋳やプ
レス加工による穴あけ等により吐出口８５が形成され、
表面にニッケル／ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレ
ン）の共析メッキ等の撥インク層が設けられている。こ
のように構成部材がニッケルとフッ素系高分子の共析メ
ッキにより形成されている場合、本発明の水性インクを
用いると、腐食劣化防止の非常に高い効果を得ることが
できる。振動板８２はステンレス、ニッケル、チタン等
の金属フィルム及び高弾性樹脂フィルム等で形成され、
圧電素子８３は、チタン酸バリウム、ＰＺＴ（チタン酸
ジルコン酸鉛）等の誘電体材料で形成される。以上のよ
うな構成の記録ヘッドは、圧電素子８３にパルス状の電
圧を与え、歪み応力を発生させ、そのエネルギーが圧電
素子８３に接合された振動板８２を変形させ、インク流
路８０内のインクを垂直に加圧しインク滴（不図示）を
オリフィスプレート８１の吐出口８５より吐出して記録
を行うように動作する。このような記録ヘッドは、図４
に示したものと同様なインクジェット記録装置に組み込
んで使用される。インクジェット記録装置の細部の動作
は、先述と同様に行うもので差しつかえない。

【００３０】他の力学的エネルギーを利用したインクジ
ェット記録装置の好ましい一例として、図６に、静電ア
クチュエータを用いた記録ヘッドの構成の一例を示す。
図６は、記録ヘッドの断面図である。図６に示すよう
に、記録ヘッド１は、シリコン基板２を挟み、上側に同
じくシリコン製のノズルプレート３、下側にシリコンと
熱膨張率が近いホウ珪酸ガラス基板４がそれぞれ積層さ
れた３層構造となっている。中央のシリコン基板２に
は、それぞれ独立した複数のインク室５、これらに共通
に設けられた共通インク室６及びこの共通インク室６を
複数のインク室５にそれぞれ接続しているインク供給路
７としてそれぞれ機能する溝が、その表面（図中、上
面）からエッチングを施すことにより形成されている。
これらの溝がノズルプレート３によって塞がれて、各部
分５、６、７が区画形成されている。ノズルプレート３
には、各インク室５の先端側の部分に対応する位置に、
インクノズル１１が形成されており、これらが各インク
室５に連通している。また、ノズルプレート３には共通
インク室６に連通するインク供給口が形成されている。
インクは、外部の図示しないインクタンクから、インク
供給口を通って共通インク室６に供給される。共通イン
ク室６に供給されたインクは、インク供給路７を通っ
て、互いに独立したインク室５にそれぞれ供給される。
インク室５は、その底壁８が図６の上下方向に弾性変位
可能なダイヤフラムとして機能するように薄肉に形成さ
れている。したがって、この底壁８の部分を、以後の説
明の都合上、ダイヤフラム８と称して説明することもあ
る。次に、シリコン基板２の下面に接しているガラス基
板４においては、その上面、即ちシリコン基板２との接
合面には、シリコン基板２の各インク室５に対応した位
置に、浅くエッチングされた凹部９が形成されている。
したがって、各インク室５の底壁８は、非常に僅かの隙
間を隔てて、ガラス基板４の凹部９の表面９２と対峙し
ている。なお、ガラス基板４の凹部９はインク室５の底
壁８に対向しているので、振動板対向壁あるいは単に対
向壁９１と称する。ここで、各インク室５の底壁８は、
それぞれ電荷を蓄えるための電極として機能する。そし
て、各インク室５の底壁８に対峙するように、ガラス基
板４の凹部表面９２には、セグメント電極１０が形成さ
れている。各セグメント電極１０の表面は無機ガラスか
らなる厚さＧの絶縁層により覆われている。このよう
に、セグメント電極１０と各インク室底壁８とは、絶縁
層を挟んで互いに対向電極（電極間距離をＧとする）を
形成している。

【００３１】

【実施例】以下に、実施例を示し、本発明をより詳しく
説明する。（自己分散顔料の製造例１）スルホン化剤処理したカーボンブラック市販のカーボンブラック顔料（プリンテックス＃８５；
デグサ社製）２００ｇをスルホラン５００ｍｌ中によく
混合し、ビーズミルで微分散後、アミド硫酸１５ｇを添
加して１４０〜１５０℃で１０時間攪拌した。得られた
スラリーをイオン交換水１０００ｍｌ中に投入し、１２
０００ｒｐｍで遠心分離機により表面処理カーボンブラ
ックウエットケーキを得る。このカーボンブラックウエ
ットケーキを１０００ｍｌのイオン交換水中に再分散
し、水酸化リチウムにてｐＨを調整し、限外濾過膜によ
り脱塩濃縮し、１μｍのナイロンフィルターで濾過し顔
料濃度２０重量％のブラック顔料分散液Ｂとした。

【００３２】（自己分散顔料の製造例２）表面化学処理したカラー顔料分散液イエロー顔料としてＣ．Ｉ．ピグメントイエロー１２８
を低温プラズマ処理しカルボン酸基を導入した顔料を作
製した。これをイオン交換水に分散したものを、限外濾
過膜にて脱塩濃縮し顔料濃度１５％のイエロー顔料分散
液Ｙとした。なお、マゼンタ顔料、シアン顔料について
も、同様に表面処理を施し、それぞれマゼンタ顔料分散
液Ｍ、シアン顔料分散液Ｃとした。

【００３３】（実施例１）下記組成物を混合攪拌後、
０．８μｍポリプロピレンフィルターにて濾過し、ブラ
ックインクを作製した。なお、このブラックインクの粘
度は８．７ｍＰａ・ｓ、ｐＨは９．７であった。ブラック顔料分散液Ｂ５０重量部ジエチレングリコール２０重量部グリセリン６．５重量部 2-ピロリドン５重量部 2-エチル-１，３-ヘキサンジオール５重量部グッド緩衝剤ＣＨＥＳ０．０５重量部 2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール０．８重量部ベンゾトリアゾール０．０１重量部イオン交換水１２．６４重量部

【００３４】（実施例２）実施例１において、ベンゾト
リアゾールの添加量を０．０５重量部、イオン交換水１
２．６重量部とした以外は同様にしてブラックインクを
作製した。なお、このブラックインクの粘度は８．７ｍ
Ｐａ・ｓ、ｐＨは９．６であった。

【００３５】（実施例３）実施例１において、ベンゾト
リアゾールの添加量を０．１重量部、イオン交換水１
２．５５重量部とした以外は同様にしてブラックインク
を作製した。なお、このブラックインクの粘度は８．８
ｍＰａ・ｓ、ｐＨは９．５であった。

【００３６】（実施例４）下記組成物を用いて混合攪拌
後、０．８μｍポリプロピレンフィルターにて濾過しイ
エローインクを作製した。このイエローインクの粘度は
１４．３ｍＰａ・ｓ、ｐＨは１０．２であった。ＣＡＢ-Ｏ-ＪＥＴ２００（スルホン基付加型）４０重量部ジエチレングリコール２４重量部グリセリン８重量部 2-エチル-1,3-ヘキサンジオール５重量部 2-ピロリドン５重量部グッド緩衝剤ＣＡＰＳ０．０５重量部 2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール１．２重量部ベンゾトリアゾール０．０８重量部イオン交換水１６．６７重量部

【００３７】（実施例５）下記組成物を用いて混合攪拌
後、０．８μｍポリプロピレンフィルターにて濾過しイ
エローインクを作製した。このイエローインクの粘度は
９．７ｍＰａ・ｓ、ｐＨは９．０であった。イエロー顔料分散液Ｙ４０重量部ジエチレングリコール２０重量部グリセリン６．５重量部 2-ピロリドン５重量部 2-エチル-1,3-ヘキサンジオール５重量部グッド緩衝剤ＣＡＰＳＯ０．１重量部 2-アミノ-2-メチル-1,3-プロパンジオール０．７重量部ベンゾトリアゾール０．３重量部イオン交換水２２．４重量部

【００３８】（実施例６）下記組成物を用いて混合攪拌
後、０．８μｍポリプロピレンフィルターにて濾過しマ
ゼンタインクを作製した。このマゼンタインクの粘度は
１０．８ｍＰａ・ｓ、ｐＨは１０．５であった。マゼンタ顔料分散液Ｍ４０重量部ジエチレングリコール２２重量部グリセリン７．０重量部 2-ピロリドン５重量部 2-エチル-1,3-ヘキサンジオール５重量部グッド緩衝剤ＴＡＰＳ０．２重量部メチルアミノ-2,3-プロパンジオール１．２重量部 4-メチルベンゾトリアゾールトリメチルアンモニウム塩０．５重量部イオン交換水１９．１重量部

【００３９】（実施例７）下記組成物を用いて混合攪拌
後、０．８μｍポリプロピレンフィルターにて濾過しシ
アンインクを作製した。このシアンインクの粘度は６．
６ｍＰａ・ｓ、ｐＨは８．５であった。シアン顔料分散液Ｃ３０重量部ジエチレングリコール１５重量部グリセリン５重量部 2-ピロリドン５重量部 2-エチル-1,3-ヘキサンジオール５重量部グッド緩衝剤Ｂｉｃｉｎｅ０．１重量部 1-アミノ-2,3-プロパンジオール０．６重量部 4-メチルベンゾトリアゾールトリメチルアンモニウム塩０．７重量部イオン交換水３８．６重量部

【００４０】（比較例１）実施例１において、ベンゾト
リアゾールを添加せず、イオン交換水を１２．６５重量
部とした以外は同様にしてブラックインクを作製した。
なお、インクの粘度は８．７ｍＰａ・ｓ、ｐＨは９．７
であった。

【００４１】（比較例２）実施例２において、2-アミノ
-2-メチル-1,3-プロパンジオールを０．３重量部、イオ
ン交換水を１２．１４重量部とした以外は同様にしてブ
ラックインクを作製した。なお、インクの粘度は８．４
ｍＰａ・ｓ、ｐＨは７．５であった。

【００４２】（比較例３）実施例２において、2-アミノ
-2-メチル-1,3-プロパンジオールを添加せずに、トリエ
タノールアミン０．４重量部、イオン交換水を１２．２
４重量部とした以外は同様にしてブラックインクを作製
した。なお、インクの粘度は８．５ｍＰａ・ｓ、ｐＨは
１１．４であった。

【００４３】（比較例４）下記組成物を混合攪拌後、
０．８μｍポリプロピレンフィルターにて濾過しブラッ
クインクを作製した。なお、このブラックインクの粘度
は４．４ｍＰａ・ｓ、ｐＨは９．６であった。ブラック顔料分散液Ｂ２５重量部ジエチレングリコール１０重量部グリセリン３重量部 2-ピロリドン１重量部 2-エチル-1,3-ヘキサンジオール１重量部グッド緩衝剤ＣＨＥＳ０．０５重量部 2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール０．８重量部ベンゾトリアゾール０．１重量部イオン交換水５９．０５重量部

【００４４】（比較例５）下記組成物を用いて混合攪拌
後、０．８μｍポリプロピレンフィルターにて濾過しイ
エローインクを作製した。このイエローインクの粘度は
１６．１ｍＰａ・ｓ、ｐＨは１０．２であった。ＣＡＢ-Ｏ-ＪＥＴ２００（スルホン基付加型）４５重量部ジエチレングリコール２５重量部グリセリン８重量部 2-エチル-1,3-ヘキサンジオール２重量部 2-ピロリドン２重量部グッド緩衝剤ＣＡＰＳ０．０５重量部 2-アミノ-2-エチル-1,3-プロパンジオール１．２重量部ベンゾトリアゾール０．０８重量部イオン交換水１６．６７重量部

【００４５】（比較例６）実施例５において、ベンゾト
リアゾールを添加しないで、イオン交換水を２２．１重
量部とした以外は同様にしてイエローインクを作製し
た。なお、インクの粘度は９．７ｍＰａ・ｓ、ｐＨは
９．２であった。

【００４６】（比較例７）実施例６において、4-メチル
ベンゾトリアゾールトリメチルアンモニウム塩を添加し
ないで、イオン交換水を１８．６重量部とした以外は同
様にしてマゼンタインクを作製した。なお、インクの粘
度は１０．４ｍＰａ・ｓ、ｐＨは１０．６であった。

【００４７】（比較例８）実施例７において、4-メチル
ベンゾトリアゾールトリメチルアンモニウム塩を添加し
ないで、イオン交換水を３７．９重量部とした以外は同
様にしてシアンインクを作製した。なお、インクの粘度
は６．２ｍＰａ・ｓ、ｐＨは８．７であった。

【００４８】以上のようにして作製したインクについ
て、初期粘度、顔料の平均粒径を測定後、以下の評価を
行った。ノズル径３０μｍのＮｉ／ＰＴＦＥ共析メッキ
を施したノズルを有し、圧電素子（ＰＺＴ）で駆動する
ヘッドを有するプリンタを使用し、インクを脱気後、カ
ートリッジに充填し初期印字を行った後、プリンタにイ
ンクを充填したまま、５０℃、６０％ＲＨの環境下で1
ヶ月間プリンタを放置した。この後、インクをカートリ
ッジから抜き取り、抜き取ったインクのＮｉ溶存量、粘
度および顔料の平均粒径変化を測定した。なお、粘度お
よび平均粒径変化については、それぞれの変化率が５％
未満を○、５％以上１０未満を△、１０％以上を×とし
て表した。結果を表３に示す。

【００４９】

【表３】

【００５０】表３に示すように、ベンゾトリアゾールま
たはその誘導体を含有し、初期粘度が５〜１５ｍＰａ・
ｓ（＠２５℃）で、ｐＨが８〜１１の範囲であった実施
例１〜７の本発明に係る水性インクは、放置後も、粘度
変化、顔料の平均粒径変化がほとんどなく、インクの物
性を維持していた。なおかつ、記録ヘッドの構成部材で
あるＮｉの溶出も見られず、ベンゾトリアゾールまたは
その誘導体による腐食溶出防止効果が十分得られている
ことが確認できた。一方、ベンゾトリアゾールまたはそ
の誘導体を添加しなかった比較例１および比較例６〜８
では、いずれも高いＮｉ溶存量を示しており、記録ヘッ
ド構成部材の腐食劣化が進行していることがわかった。
また、インクのｐＨが８より小さかった比較例２では、
ベンゾトリアゾールを添加したにもかかわらず、Ｎｉ溶
存量は高く、その腐食溶出防止効果が十分得られなかっ
た。また、インクのｐＨが１１より大きかった比較例３
では、Ｎｉ溶存量は少ないものの、放置後のインクの物
性、すなわち、粘度および顔料の平均粒径の変化が大き
いことがわかった。さらには、初期粘度が５〜１５ｍＰ
ａ・ｓ（＠２５℃）の範囲外であった比較例４および５
においても、放置後のインクの物性変化が大きかった。

【００５１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によ
り、色材に顔料を用い、ベンゾトリアゾールまたはその
誘導体を含有し、２５℃における粘度が５〜１５ｍＰａ
・ｓで、ｐＨを８〜１１とすることで、インクの初期物
性、保存安定性を保った上で、インクジェット記録装置
の各種構成部材を腐食することのない、水性インクを提
供することができる。さらに、このような水性インクを
用いることで、耐久性の高いインクジェット記録装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱エネルギーを利用したインクジェット記録装
置の主要部であるヘッド構成の一例を示す図である。

【図２】熱エネルギーを利用したインクジェット記録装
置の一例を示す図である。

【図３】インクを収容したインクカートリッジの一例を
示す図である。

【図４】記録ユニットの構成の一例を示す図である。

【図５】オンデマンドインクジェット記録装置の主要部
である記録ヘッドの構成の一例を示す図である。

【図６】静電アクチュエータを用いた記録ヘッドの構成
の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

２シリコン基板３ノズルプレート４ガラス基板１１インクノズル１３ヘッド１４ノズル１５発熱素子基板４０インク収容部４５インクカートリッジ６５記録ヘッド７０記録ユニット７１ヘッド部８１オリフィスプレート８２振動板８３圧電素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C056 EA21 FA04 FA07 FC02 2H086 BA02 BA52 BA53 BA55 BA59 BA60 BA61 BA62 4J039 BC33 BC36 BC52 BC53 BC54 BC64 BE01 BE12 BE22 BE30 CA06 EA40 GA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】色材と、これを分散する水および／また
は水溶性有機溶剤を含有する水性インクにおいて、前記水性インクは、前記色材が顔料であり、ベンゾトリアゾール、またはベンゾトリアゾール誘導体
を含有し、２５℃における粘度が５〜１５ｍＰａ・ｓであり、ｐＨが８〜１１であることを特徴とする水性インク。
【請求項２】請求項１に記載の水性インクにおいて、前記顔料は、自己分散顔料であることを特徴とする水性
インク。
【請求項３】請求項１または２に記載の水性インクに
おいて、前記ベンゾトリアゾール、またはベンゾトリアゾール誘
導体の含有量が０．０１〜０．５重量％であることを特
徴とする水性インク。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の水性
インクにおいて、前記水性インクは、ｐＨ調整のために、グッド緩衝剤か
ら選択される有機ｐＨ緩衝剤と、アミノプロパンジオー
ル誘導体から選択される化合物とを含有することを特徴
とする水性インク。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の水性
インクにおいて、前記水性インクは、振動板の部材の少なくとも一部がニ
ッケルを含む材料から形成されるインクジェット記録装
置における記録に用いられることを特徴とする水性イン
ク。
【請求項６】請求項１から４のいずれかに記載の水性
インクにおいて、前記水性インクは、ノズルの部材の少なくとも一部がニ
ッケルを含む材料から形成されたインクジェット記録装
置における記録に用いられることを特徴とする水性イン
ク。
【請求項７】請求項５または６に記載の水性インクに
おいて、前記水性インクは、前記振動板または前記ノズル部材に
用いるニッケルを含む材料が、ニッケルおよびフッ素系
高分子の共析メッキから形成される材料であるインクジ
ェット記録装置における記録に用いられることを特徴と
する水性インク。
【請求項８】請求項１から７のいずれかに記載の水性
インクを使用することを特徴とするインクジェット記録
方法。
【請求項９】インクを収容したインク収容器を備える
インクカートリッジにおいて、前記インクは、請求項１から７のいずれかに記載の水性
インクであることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項１０】インクを収容したインク収容部と、イ
ンク滴を吐出させるための記録ヘッド部とを備える記録
ユニットにおいて、前記インクは、請求項１から７のいずれかに記載の水性
インクであることを特徴とする記録ユニット。
【請求項１１】インクを収容したインク収容部と、イ
ンク滴を吐出させるための記録ヘッド部とを有する記録
ユニットを備えるインクジェット記録装置において、前記インクは、請求項１から７のいずれかに記載の水性
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。