JP4170907B2

JP4170907B2 - インクジェット記録用ヘッド、インクカートリッジ及び記録装置

Info

Publication number: JP4170907B2
Application number: JP2003530508A
Authority: JP
Inventors: 眞守曽我; 孝敏蓑田; 秀和荒瀬; 雅一郎立川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: US20040085420A1; WO2003026895A1; US6955429B2; JPWO2003026895A1

Description

本発明は、インクジェット記録用ヘッド、インクカートリッジ及び記録装置に関し、特に、インクの特性変化を防止する対策に係るものである。

従来より、インクが入ったインクカートリッジ、インクを記録紙に吐出するインクジェットヘッド及び記録装置が知られている。この種の記録装置では、インクカートリッジ、インクジェットヘッドにインクを導くためのチューブ、及びインクジェットヘッド内で使用される接着剤等のインクが接する部材を樹脂、ゴム等で構成するのが一般的である。

これら樹脂、ゴム等には、信頼性及び加工性を向上させるために熱安定剤、安定化助剤、可塑剤、酸化防止剤、光安定剤、滑剤等を添加している。例えば、熱安定剤としてBa/Zn系金属せっけん、ステアリン酸鉛、有機モノメチルスズ等の金属せっけん系、鉛系、有機スズ系がある。安定化助剤として、例えばトリアルキルホスファイト、エポキシ化大豆油、アセチルアセトン等のホスファイト、エポキシ化合物、β-ジケトンがある。可塑剤として、例えばフタル酸ジブチル、アジピン酸２エチルヘキシル、塩素化パラフィン（塩素化率５０％）、エポキシ化大豆油等の脂肪族二塩基酸エステル、塩素化パラフィン、ポリエステル系、エポキシ系がある。酸化防止剤として、例えば2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、ジラウリル-3,3'-チオジプロピオネート、トリスノニルフェニルホスファイト等のフェノール系、イオウ系、リン酸系がある。光安定剤として、例えば紫外線吸収剤とヒンダードアミン系とがある。紫外線吸収剤として、例えば2-(2'-ヒドロキシ-5'-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,4-ジヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系がある。ヒンダードアミン系光安定剤として、例えばビス-(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジニル)セバケイト等がある。滑剤として、例えばアルキルナフテン炭化水素、ステアリルアルコール、ステアリン酸、ステアリン酸アミド、ステアリン酸Ca、ステアリン酸ブチル等の炭化水素系、脂肪酸系、脂肪族アルコール系、脂肪族アマイド系、金属せっけん系、エステル系がある。基本的に上記添加剤を添加しないと、所望の特性を維持する事は難しくなる。

また、接着剤についても、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等があるが、これら樹脂についても上記樹脂、ゴム同様に熱安定性、酸化防止剤、光安定性、耐薬品性等を得るために添加剤を加えている。

一方、インクジェット記録用インクとして、色材としての水溶性染料と、保湿剤と、浸透剤と、水とを含有したものがよく知られている。そして、インク中に耐水剤として、加水分解性のシラン化合物のような、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質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ことが提案されている（特許文献１及び２）。このインクでは、インク滴が記録媒体に付着した後、そのインク滴中の水が蒸発したり記録媒体内に浸透したりしたときに、上記水溶性物質が縮重合反応を行う。そして、この縮重合反応した水溶性物質は、染料分子の周りでいわゆるネットワーク（網目構造）を形成する。その結果、記録媒体上の画像が水に濡れても、染料分子は上記ネットワークの外に出ていきにくいため、水中に染み出しにくくなり、画像の耐水性が向上する。
特開平１１‐２９３１６７号公報特開平１０‐２１２４３９号公報

しかしながら、従来のものでは、インクがインクカートリッジ等を構成する樹脂、ゴム等の部材に接触して流動するために、温度変化や経時変化によりこれら部材中の成分がインクに溶出することがあった。そして、この溶出成分がインク中の成分と化学反応を起こし、インク中に不純物を作ったり、インクの特性を変化させたりするという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、インクジェット記録用ヘッド、インクカートリッジ及び記録装置において、インクが接する部位に用いられる材料に添加された添加剤の含有率を特定することで、インクの特性が変化するのを防止することを目的とするものである。

本願発明者は、鋭意研究の結果、インクが接する樹脂、ゴム等からなる材料に所定割合以上の添加物が含有されていると、この材料中の成分が溶出することによりインク中に水素イオンが生じ、この水素イオンの作用によってインクがゲル化状態になってしまうことを見出した。つまり、図５に示すように、例えばインクはシラン化合物のアミノ基と染料の親水性を示すアニオン基との相互作用によって、染料のアニオン基のイオン化が抑制されており、耐水性が向上されると推測される。ところが、図６に示すように、インクが接した樹脂、ゴム等の材料から溶出した成分によりインク中に水素イオンが生じることがあり、この水素イオンはシラン化合物のアミノ基に吸着すると考えられる。そして、水素イオン濃度が所定の濃度以上になると、シラン化合物のアミノ基と染料のアニオン基との相互作用が強められ、シラン化合物と染料との結合が強くなって凝集し、これにより、インクがゲル化状態になると推測される。

特に、上記インクはアルカリ性であるために、インクが接する樹脂、ゴム等の材料から水素イオンを生じやすい成分が溶出され易いと推察される。

そこで、上記の目的を達成するため、本発明は、インクが接する部材に添加された添加剤の含有率を所定範囲内に特定することにより、インクがゲル化状態になるのを防止するようにしたものである。

具体的に、本発明では、色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられるインクジェット記録用ヘッドを前提とする。

そして、上記前提のインクジェット記録用ヘッドにおいて、上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたゴムまたは樹脂が用いられており、上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられている。

この場合、インクが接する部位の少なくとも一部に用いられるゴムまたは樹脂から溶出した成分によってインク中に水素イオンが生じるが、上記ゴムまたは樹脂に含有される酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤の含有率が質量百分率で０．１％以下に抑えられているので、インクの水素イオン濃度が所定範囲内に抑えられる。したがって、インクが上記ゴムまたは樹脂に長期間接した状態であっても、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質と色材との相互作用を強める程の水素イオンが吸着しにくく、インクはゲル化しない。

また、上記酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤の含有率は、質量百分率で０．００１％以上とするのが好ましい。

この場合には、上記ゴムまたは樹脂に０．００１％以上の添加剤を含有することで、このゴムまたは樹脂の例えば熱安定性、光安定性、成型性等を確保することができる。

また、水溶性物質は、加水分解性シラン化合物とするのがよい。

この場合には、インクが上記ゴムまたは樹脂に長期間接した状態であっても、加水分解性シラン化合物と色材との相互作用を強める程の水素イオンが吸着しにくく、インクはゲル化しない。

また、色材は、アニオン基を有する染料であり、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のが好ましい。

この場合には、加水分解性シラン化合物のアミノ基と染料のアニオン基とが弱く相互作用している。しかしながら、インクが接する部位の少なくとも一部の部位のゴムまたは樹脂から溶出した成分によって生ずる水素イオンの濃度が所定範囲内に抑えられるために、上記相互作用が強められる程の水素イオンがアミノ基に吸着しにくく、インクはゲル化しない。

本発明では、色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられるインクカートリッジを前提とする。

そして、上記前提のインクカートリッジにおいて、上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたゴムまたは樹脂が用いられており、上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられている。

この場合には、インクが接する部位の少なくとも一部に用いられるゴムまたは樹脂から溶出した成分によってインク中に水素イオンが生じるが、上記ゴムまたは樹脂に含有される酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤の含有率が質量百分率で０．１％以下に抑えられているので、インクの水素イオン濃度が所定範囲内に抑えられる。したがって、インクが上記ゴムまたは樹脂に長期間接した状態であっても、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質と色材との相互作用を強める程の水素イオンが吸着しにくく、インクはゲル化しない。

この場合には、上記ゴムまたは樹脂に添加剤が含有されることで、このゴムまたは樹脂の例えば熱安定性、光安定性、成型性等を確保することができる。

本発明では、色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられる記録装置を前提とする。

そして、上記前提の記録装置において、上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたゴムまたは樹脂が用いられており、上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられている。

以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。

請求項１〜４、８〜１１及び１５〜１８の発明では、インクが接する部位の少なくとも一部に用いられるゴムまたは樹脂から溶出した成分によってインク中に水素イオンが生じるが、上記ゴムまたは樹脂に含有される酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤の含有率が質量百分率で０．１％以下に抑えられているので、インクの水素イオン濃度が所定範囲内に抑えられる。したがって、本発明によれば、インクが上記ゴムまたは樹脂に長期間接した状態であっても、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質と色材との相互作用を強める程の水素イオンが吸着しにくく、インクはゲル化しない。

また、請求項５、１２及び１９の発明によれば、上記ゴムまたは樹脂に０．００１％以上の添加剤を含有することで、このゴムまたは樹脂の例えば熱安定性、光安定性、成型性等を確保することができる。

また、請求項６、１３及び２０の発明によれば、水溶性物質が加水分解性シラン化合物であるので、インクが上記ゴムまたは樹脂に長期間接した状態であっても、加水分解性シラン化合物と色材との相互作用を強める程の水素イオンが吸着しにくく、インクはゲル化しない。

また、請求項７、１４及び２１の発明によれば、加水分解性シラン化合物のアミノ基と染料のアニオン基とが弱く相互作用するが、インクが接する部位の少なくとも一部の部位のゴムまたは樹脂から溶出した成分によって生ずる水素イオンの濃度が所定範囲内に抑えられるために、上記相互作用が強められる程の水素イオンがアミノ基に吸着しにくく、インクはゲル化しない。

本発明を実施するための最良の形態を図１以下の図面により説明する。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を概略的に示している。この記録装置Ａは、上面に上記インクを有する樹脂製の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。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。このキャリッジ３１、キャリッジ軸３２及びキャリッジモータにより、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを主走査方向に相対移動させる相対移動手段が構成されている。

上記記録紙４１は、図外の搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ４２，４２に挟まれていて、上記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。この搬送モータ及び各搬送ローラ４２により、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを副走査方向に相対移動させる相対移動手段が構成されている。

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４が形成されたヘッド本体２を備えている。ヘッド本体２の各圧力室４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、各圧力室４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。

圧力室部品６には、各圧力室４を区画形成するための複数の開口３が形成されている。各開口３は、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。各開口３の全長は約１２５０μｍに、幅は約１３０μｍにそれぞれ設定されている。尚、各開口３の両端部は、略半円形状をなしている。

インク流路部品７内には、供給口３ａをそれぞれ構成する複数のオリフィス８と、この各オリフィス８に連続し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、吐出口３ｂにそれぞれ連続する複数の吐出用インク流路１２とが形成されている。

各オリフィス８は、インク流路部品７を構成する６枚のステンレス鋼薄板のうちで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、供給用インク流路１１は上記インクカートリッジ３５と連通しており、このインクカートリッジ３５から図外の樹脂製のチューブを介して供給用インク流路１１内にインクが供給されるようになっている。

インク流路部品７の下面には、インク滴を記録紙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製のノズル板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。各ノズル１４は、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を介して圧力室４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、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。

インクカートリッジ３５、インクジェットヘッド１の供給用インク流路１１にインクを導くためのチューブ及びインクジェットヘッド１内で使用される接着剤等のインクが接する部位の少なくとも一部には、水素イオン放出性の添加剤、即ちインクに溶出する成分によりインク中に水素イオンが生じる添加剤を含有する材料としての樹脂又はゴムが用いられている。そして、本発明の特徴として、上記材料に含有される添加剤の含有率は、質量百分率で０．００１％以上で且つ０．１％以下に調整されている。特にインクカートリッジ３５については、インクジェットヘッド１及びチューブ等と比較して長期間インクと接するため、インクカートリッジ３５に使われる材料については重要となる。尚、インクが接する部位の少なくとも一部に上記添加剤が含有される材料が用いられる構成としては、例えば、樹脂成形によりインクカートリッジ３５を構成するものや、金属板により成形されたインクカートリッジ本体に樹脂コーティングすることによりインクカートリッジ３５を構成するもの、あるいは一部に樹脂又はゴムからなる部材が使用されるもの等、どのような構成であってもよい。

ヘッド本体２の各開口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、ヘッド本体２の上面に接着固定された状態でヘッド本体２の各開口３を塞いでおり、当該開口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。

また、各圧電アクチュエータ２１は、圧電素子２３とＰｔ製の個別電極２４とを有している。圧電素子２３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなっており、振動板２２の上側にＣｕ製の中間層２５を介してそれぞれ設けられている。そして、各圧電素子２３は、振動板２２の圧力室４と反対側面（上面）において圧力室４に対応する部分（開口３に対向する部分）に位置している。個別電極２４は、振動板２２と共に圧電素子２３に電圧（駆動電圧）をそれぞれ印加するものである。

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。

各圧電アクチュエータ２１は、その振動板２２ないし各中間層２５と、各個別電極２４とを介して各圧電素子２３に駆動電圧を印加し、振動板２２の圧力室４に対応する部分を変形させる。これにより、圧力室４内のインクはノズル１４から吐出される。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が圧電効果によって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内に圧力が生じ、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よりインク滴として記録紙４１へ吐出されて、該記録紙４１上にドット状に付着することとなる。

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、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等、他のものであってもよい。

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において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。

上記記録装置Ａに用いるインクは、色材としての水溶性染料と、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、該インクの記録紙４１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しての加水分解性シラン化合物とを含有している。

上記水溶性染料には、アニオン基、即ちアニオン含有官能基を有する染料、例えば酸性染料や直接染料等が用いられている。なお、一般的に、水溶性の酸性染料や直接染料には親水性を与えるために、−ＳＯ３Ｍまたは−ＣＯＯＭ（ただし、Ｍ＝Ｈ，ＮＨ４，アルカリ金属等）が一つ以上含まれる。尚、上記インクは、色材として顔料を含有するようにしてもよい。

上記保湿剤には、グリセリン等の多価アルコールや、水溶性の窒素複素環化合物等を好適に用いることができる。

上記浸透剤には、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のような、多価アルコールのモノアルキルエーテル等を好適に用いることができる。なお、多価アルコールのモノアルキルエーテルの含有量は、インク全体に対して、質量百分率で１〜５０％であることが好ましい。これは、１％よりも少ないと、インクを記録紙４１へ浸透させる効果が十分に得られない一方、５０％よりも多いと、染料及びシラン化合物の水に対する溶解性が悪化するからである。

上記シラン化合物は、インクの耐水性を向上させる働きをするものである。すなわち、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に付着すると、そのインク滴中の水が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりすることにより、インク滴中のシラン化合物は縮重合反応を行い、染料分子の一部または全部を取り囲む。このことにより、記録紙４１上の画像が水に濡れても、染料がその水中に染み出すのが防止される。

上記シラン化合物としては、例えば、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や、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、等を好適に用いることができる（例えば、特開平１１‐２９３１６７号公報、特開平１０‐２１２４３９号公報）。

したがって、上記の如く構成した実施形態に係る記録装置Ａでは、インクが接する部位の少なくとも一部に用いられる樹脂又はゴムからなる材料の添加剤の含有率を０．１％以下に抑えるようにしたので、インクが長時間接した状態で保管されるような場合に上記材料からの成分溶出によりインク中に水素イオンが生じることがあり得る。しかし、このような場合であっても、インク中の水素イオン濃度が所定範囲内となるために、水素イオンが、シラン化合物のアミノ基と染料のアニオン基との相互作用を強める程には上記アミノ基に吸着しにくく、インクのゲル化を防止することができる。即ち、上記材料からの成分溶出によってインク中に水素イオンが生じるが、シラン化合物の水溶性が維持され、インクのゲル化が防止される。また、上記添加剤を０．００１％以上含有することとしたので、上記樹脂又はゴムからなる材料の例えば熱安定性、光安定性、成型性等を確保することができる。

《実施例》
次に、具体的に実施した実施例について説明する。

先ず、接液用のインクを２種類準備した。１種類目のインクは、組成割合が質量百分率で以下に示す通りの耐水インク（以下、耐水インクＡ）である。
純水７５％
C.I.アシッドブラック２５％
有機ケイ素化合物（Ａ）５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
グリセリン１０％
上記有機ケイ素化合物（Ａ）は、反応容器に水１２０ｇ（６．６７モル）を入れ、この水に(ＣＨ₃)₂ＮＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂Si(ＯＣＨ₃)₃を０．２モルとＣＨ₃Si(ＯＣＨ₃)₃を０．１モルとを混合したものを一滴ずつ滴下して、６０℃で１時間反応させることにより合成した。

もう１種類のインクは、組成割合が質量百分率で以下に示す通りの耐水インク（以下、耐水インクＢ）である。
純水７５％
C.I.アシッドブラック２５％
有機ケイ素化合物（Ｂ）５％
ジエチレングリコールモノブチルエーテル５％
グリセリン１０％
上記有機ケイ素化合物（Ｂ）は、反応容器に水１２０ｇ（６．６７モル）を入れ、この水にＨ₂ＮＣＨ₂ＣＨ₂ＨＮＣＨ₂ＣＨ₂ＣＨ₂Si(ＯＣＨ₃)₃を０．２モルとSi(ＯＣＨ₃)₄を０．１モルとを混合したものを一滴ずつ滴下して、６０℃で１時間反応させることにより合成した。

表１〜表６に示すように、上記インクが接する構成部材の材料として、記録装置Ａを構成する代表的な材料を５種類選択した。具体的には、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリスチレン、ポリウレタンの５種類である。添加剤として、単体で酸性を示す脂肪酸系のステアリン酸、ケトン系のアセチルアセトン、アルカリ側で加水分解を起こす脂肪酸エステル系のステアリン酸ブチルを準備し、更に比較用として中性を示すアルコール系のステアリルアルコールを準備した。尚、添加剤として、特に反応性の高い添加剤を選んでいる。

実施例１〜６として、エチレンプロピレンゴムに１種類の添加剤（ステアリン酸、アセチルアセトン又はステアリン酸ブチル）を質量百分率で０．１％添加した試料を作製した。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸し、後述する接液試験を行った。

実施例７及び８として、エチレンプロピレンゴムにより添加剤を添加することなく試料を作製した。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

実施例９〜１４として、エチレンプロピレンゴムに２種類の添加剤（ステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルの何れか２種類）をそれぞれ質量百分率で０．０５％ずつ添加した試料を作製した。つまり、これら実施例では、添加剤が合計して０．１％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

実施例１５〜２０として、ブチルゴムに上記同様に２種類の添加剤をそれぞれ質量百分率で０．０５％ずつ添加した試料を作製した。つまり、これら実施例では、添加剤が合計して０．１％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

実施例２１〜２３として、ニトリルゴムに上記同様に２種類の添加剤をそれぞれ質量百分率で０．０５％ずつ添加した試料を作製した。つまり、これら実施例では、添加剤が合計して０．１％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡに浸して接液試験を行った。

実施例２４〜２６として、ポリスチレンに上記同様に２種類の添加剤をそれぞれ質量百分率で０．０５％ずつ添加して試料を作製した。つまり、これら実施例では、添加剤が合計して０．１％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡに浸して接液試験を行った。

実施例２７〜２９として、ポリウレタンに上記同様に２種類の添加剤をそれぞれ質量百分率で０．０５％ずつ添加して試料を作製した。つまり、これら実施例では、添加剤が合計して０．１％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡに浸して接液試験を行った。

表４から表６に示すように、比較例１〜４として、エチレンプロピレンゴムに添加剤としてステアリン酸を質量百分率で０．２〜１．０％添加して試料を作製した。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

比較例５〜８として、エチレンプロピレンゴムに添加剤としてアセチルアセトンを質量百分率で０．２〜１．０％添加して試料を作製した。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

比較例９〜１２として、エチレンプロピレンゴムに添加剤としてステアリン酸ブチルを質量百分率で０．２〜１．０％添加して試料を作製した。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

比較例１３として、エチレンプロピレンゴムに添加剤としてステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルをそれぞれ質量百分率で０．２％添加して試料を作製した。つまり、比較例１３では、添加剤が合計して０．６％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡに浸して接液試験を行った。

比較例１４として、エチレンプロピレンゴムに添加剤としてステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルをそれぞれ質量百分率で０．１％添加して試料を作製した。つまり、比較例１４では、添加剤が合計して０．３％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡに浸して接液試験を行った。

比較例１５〜１７として、エチレンプロピレンゴムに添加剤としてステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルの何れか２種類を、それぞれ質量百分率で０．１％添加して試料を作製した。つまり、これら比較例では、添加剤が合計して０．２％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡに浸して接液試験を行った。

比較例１８及び１９として、ブチルゴムに添加剤としてステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルをそれぞれ質量百分率で０．１％添加して試料を作製した。つまり、これら比較例では、添加剤が合計して０．３％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

比較例２０及び２１として、ニトリルゴムに添加剤としてステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルをそれぞれ質量百分率で０．１％添加して試料を作製した。つまり、これら比較例では、添加剤が合計して０．３％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

比較例２２及び２３として、ポリスチレンに添加剤としてステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルをそれぞれ質量百分率で０．１％添加して試料を作製した。つまり、これら比較例では、添加剤が合計して０．３％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

比較例２４及び２５として、ポリウレタンに添加剤としてステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルをそれぞれ質量百分率で０．１％添加して試料を作製した。つまり、これら比較例では、添加剤が合計して０．３％含有されている。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

比較例２６〜２８として、エチレンプロピレンゴムに添加剤としてステアリルアルコールを質量百分率で０．５〜１．０％添加して試料を作製した。そして、この試料を耐水インクＡ又は耐水インクＢに浸して接液試験を行った。

接液試験は、上記実施例又は比較例の試料と、耐水インクＡ又は耐水インクＢとを密閉容器に入れ、温度６０℃下で５００時間放置することにより行った。そして、放置前後で耐水インクの粘度、表面張力及びｐＨの値が１０％以上変化したときに、インクがゲル化したと判断した。

表１に示すように、接液試験の結果、エチレンプロピレンゴムに１種類の添加剤（ステアリン酸、アセチルアセトン又はステアリン酸ブチル）を添加して作製された試料では、添加剤が質量百分率で０．１％含有されている実施例１〜６では、どの添加剤が添加されたものにおいても、耐水インクＡ及び耐水インクＢ共にゲル化しなかった。これは、添加剤の含有率が少ないとインクに溶出する成分によって水素イオンが生じても、インクの水素イオン濃度が所定範囲内にあるために、ゲル化反応を起こすには至らないためと考えられる。

これに対し、表４及び表５に示すように、エチレンプロピレンゴムに１種類の添加剤（ステアリン酸、アセチルアセトン又はステアリン酸ブチル）を添加して作製された試料において、添加剤が質量百分率で０．２％以上含有されている比較例１〜１２では、どの添加剤が添加されたものであっても、耐水インクＡ及び耐水インクＢ共にゲル化した。

つまり、単成分で酸性を示すステアリン酸やアセチルアセトンが添加剤として添加された材料がアルカリ性を示す耐水インクに接液すると、ステアリン酸やアセチルアセトンが耐水インク中に溶出し、この溶出成分によりインク中に水素イオンを生じさせる。また、エステル系のステアリン酸ブチルを添加剤として添加された材料が耐水インクに接液すると、ステアリン酸ブチルがインク中に溶出し、アルカリ性を示すインク内で加水分解されてステアリン酸が生成されて水素イオンが生じる。そして、水素イオンがシラン化合物のアミノ基に吸着すると考えられ、これにより、インク中の水素イオン濃度が一定濃度以上になると、シラン化合物のアミノ基と染料のアニオン基との相互作用が強められ、シラン化合物と染料との結合が強くなって凝集し、インクがゲル化状態になると推測される。

表１及び表２に示すように、エチレンプロピレンゴムに２種類の添加剤を添加した実施例９〜１４では、その何れにおいても耐水インクＡ及び耐水インクＢでゲル化しなかった。つまり、添加剤の種類によらず、添加剤の含有率がゼロが望ましいが、少なくとも合計して質量百分率で０．１％以下に抑えられていれば、耐水インクはゲル化しないといえる。

尚、表１に示すように、エチレンプロピレンゴムについて何れの添加剤も添加していない実施例７及び８では、耐水インクＡ及び耐水インクｂ共にゲル化していない。

これに対し、表５に示すように、２種類の添加剤がエチレンプロピレンゴムに対して合計して質量百分率で０．２％含有された比較例１５〜１７では、耐水インクＡはゲル化し、更に３種類の添加剤が合計して０．３％以上含有された比較例１３及び１４でも耐水インクＡはゲル化した。つまり、２種類以上の添加剤が添加された場合には、合計した含有率が質量百分率で０．１％以下であれば耐水インクはゲル化せず、０．２％以上であれば耐水インクはゲル化することが分かる。

一方、表２及び表３に示すように、２種類以上の添加剤が添加された場合において、ブチルゴム（実施例１５〜２０）、ニトリゴム（実施例２１〜２３）、ポリスチレン（実施例２４〜２６）及びポリウレタン（実施例２７〜２９）でもエチレンプロピレンゴムと同様であり、添加剤の合計含有率が質量百分率で０．１％以下に抑えられていれば、耐水インクＡ及び耐水インクＢはゲル化していない。そして、表５及び表６に示すように、合計含有率が質量百分率で０．３％であれば（比較例１８〜２５）、耐水インクＡ及び耐水インクＢ共にゲル化している。つまり、インクが接する部位の材料によらず、添加剤の含有率が合計して質量百分率で０．１％以下であれば耐水インクはゲル化せず、０．２％以上であれば耐水インクはゲル化する。

エチレンプロピレンゴムに添加剤としてステアリルアルコールを添加した比較例２６〜２８では、添加剤が質量百分率で０．５％以上含有されていても、耐水インクＡ及び耐水インクＢにおいてゲル化しなかった。つまり、アルコール系の添加剤からは水素イオンが生じないために、インクはゲル化しない。

本発明は、インクジェット記録用ヘッド、インクカートリッジ及び記録装置について、インクが接する部位に用いられる材料に添加された添加剤の含有率を特定することで、インクの特性が変化するのを防止することができ、インク寿命が縮まるのを抑制できる点で産業上の利用可能性は高い。

実施形態に係る記録装置の要部の斜視図である。インクジェットヘッドの部分底面図である。図２のIII−III線における断面図である。図２のIV−IV線における断面図である。インクの主要成分の概念図である。水素イオンが生じた場合におけるインクの主要成分の概念図である。

符号の説明

１インクジェットヘッド
３１キャリッジ
３２キャリッジ軸
３５インクカートリッジ
４１記録紙
４２搬送ローラ
Ａインクジェット式記録装置

Claims

色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられるインクジェット記録用ヘッドにおいて、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたゴムまたは樹脂が用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられていることを特徴とするインクジェット記録用ヘッド。
色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられるインクジェット記録用ヘッドにおいて、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、ステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルのうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたゴムまたは樹脂が用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられていることを特徴とするインクジェット記録用ヘッド。
色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられるインクジェット記録用ヘッドにおいて、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたエチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリスチレンまたはポリウレタンが用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられていることを特徴とするインクジェット記録用ヘッド。
色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられるインクジェット記録用ヘッドにおいて、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、ステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルのうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたエチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリスチレンまたはポリウレタンが用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられていることを特徴とするインクジェット記録用ヘッド。
添加剤の含有率は、質量百分率で０．００１％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のインクジェット記録用ヘッド。
水溶性物質は、加水分解性シラン化合物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のインクジェット記録用ヘッド。
色材は、アニオン基を有する染料であり、
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ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のインクジェット記録用ヘッド。
色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられるインクカートリッジにおいて、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたゴムまたは樹脂が用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられ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、浸透剤と、水と、該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が用いられるインクカートリッジにおいて、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、ステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルのうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたゴムまたは樹脂が用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられ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、浸透剤と、水と、該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が用いられるインクカートリッジにおいて、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたエチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリスチレンまたはポリウレタンが用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられ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、浸透剤と、水と、該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が用いられるインクカートリッジにおいて、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、ステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルのうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたエチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリスチレンまたはポリウレタンが用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられていることを特徴とするインクカートリッジ。
添加剤の含有率は、質量百分率で０．００１％以上であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１つに記載のインクカートリッジ。
水溶性物質は、加水分解性シラン化合物であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１つに記載のインクカートリッジ。
色材は、アニオン基を有する染料であり、
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ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１つに記載のインクカートリッジ。
色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられる記録装置において、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたゴムまたは樹脂が用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられていることを特徴とする記録装置。
色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられる記録装置において、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、ステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルのうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたゴムまたは樹脂が用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられていることを特徴とする記録装置。
色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられる記録装置において、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、酸性を示す酸、ケトン及びエステルの官能基のうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたエチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリスチレンまたはポリウレタンが用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられていることを特徴とする記録装置。
色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、該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が用いられる記録装置において、
上記インクジェット記録用インクが接する部位の少なくとも一部には、ステアリン酸、アセチルアセトン及びステアリン酸ブチルのうちの少なくとも１つを含む添加剤が含有されたエチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ポリスチレンまたはポリウレタンが用いられており、
上記添加剤の含有率は、質量百分率で０．１％以下に抑えられていることを特徴とする記録装置。
添加剤の含有率は、質量百分率で０．００１％以上であることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１つに記載の記録装置。
水溶性物質は、加水分解性シラン化合物であることを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１つに記載の記録装置。
色材は、アニオン基を有する染料であり、
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ことを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１つに記載の記録装置。