JP2007098602A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インク流路内に保存液を充填して長期間保管した後においても、保存液の使用に由来するインクの吐出不良を防止する。
【解決手段】インクジェットヘッドのインク流路内に保存液が残存するインクジェット記録装置であって、インクジェットヘッドのインク流路内における保存液の残存量を、インク流路内容積に対して１０％以下とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、出荷時あるいは長期保存時に好適なインクジェット記録装置の保管態様に関する。

インクジェット記録装置は、急激な加熱により気泡を発生させ、その時に生じる圧力により微細ノズルからインクの微小液滴を吐出させるサーマル方式、圧電素子を用いてインクの微小液滴を吐出させるピエゾ方式等のインク吐出方式により、記録紙等の被記録材にインクを付着させて記録を行う装置である。

インクジェット記録装置の出荷時には、インク吐出方式の如何を問わず、インクジェットヘッドへのインクの初期導入性（ユーザーが最初にインクジェット記録装置を使用する際のインクの導入性）が改善され、インクが気泡を巻き込むことなく、スムーズにインクジェットヘッドに導入されるように、インクジェットヘッドのインク流路内に保存液を充填することがなされている（特許文献１、特許文献２）。

特開平１１−１０４６号公報 特開２００１−３２８２６９号公報

保存液としては、インクの初期導入性を改善するため、インクジェットヘッドのインク流路の構成材料に対して濡れ性のよいものが使用される。

一方、インクジェットヘッドのインク流路は、アルミニウム、ステンレス等の金属部材、圧電素子、発熱素子等の他、これらを接合する接着剤や、インクヘッドノズルを覆うキャップ、シールパッキン等のゴム部材から形成されている。そのため、保存液がインク流路の構成材料と長期間接触していると、インク流路の構成材料、特に接着剤やゴム部材に保存液が浸透し、その構成成分が保存液中に溶出し、溶出成分がインクの導入前又は導入後に析出し、ノズル詰まり等の印刷不良を発生させることがあった。

このような従来技術の課題に対し、出荷時や長期保存時にインクジェットヘッドのインク流路内に保存液を充填して長期間保管しても、インク流路の構成材料からその構成成分が保存液に溶出することを防止し、保存液の使用に由来するインクの吐出不良を防止することを目的とする。

本発明者は、インクジェットヘッドのインク流路内に保存液を充填してインクジェット記録装置を保管するにあたり、保存液の残存量を調整することにより、保存液の使用に由来するインクの吐出不良を顕著に低減できることを見出した。

即ち、本発明は、インクジェットヘッドのインク流路内に保存液が残存するインクジェット記録装置であって、インクジェットヘッドのインク流路内における保存液の残存量がインク流路内容積に対して１０％以下であることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。

また、本発明は、インクジェット記録装置の出荷時や長期保存時に適した保管方法として、インクジェットヘッドのインク流路内において、保存液の残存量をインク流路内容積に対して１０％以下にして保管することを特徴とするインクジェット記録装置の保管方法を提供する。

以下、インクジェットヘッドのインク流路内容積に対する保存液の残存量を保存液残存率と称する。

本発明のインクジェット記録装置あるいは本発明の保管方法によれば、インクジェットヘッドのインク流路内において保存液残存率が１０％以下であるため、長期間保管した後であっても、インク流路の構成材料からその構成成分が保存液中に溶出する絶対量を顕著に低減させることができる。一方、インクジェットヘッドへのインク導入性は、インクジェットヘッドのインク流路内を保存液で濡らせば改善することができ、インク導入性の改善のためにインク流路内を保存液で満充填に維持することは不要である。したがって、本発明によれば、保管後のインクの初期導入性を改善し、かつ保存液の充填に由来するインクの吐出不良を低減させることができる。

なお、かかる本発明の効果は、インクジェット記録装置の吐出方式によらず奏することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のインクジェット記録装置は、インクジェットヘッドのインク流路内において保存液残存率が１０％以下であること、即ち、インク流路内における保存液の残存量をインク流路内容積に対して１０％以下にしていることを特徴としている。ここで、インク流路内容積とは、記録ヘッドや記録ヘッドに送り込むインクを一旦貯留するダンパー装置等を含むインクジェットヘッド内のインク流路の内容積をいい、インクジェットヘッドに装着されるインクカートリッジの内容積や、インクタンクがインクジェットヘッドと別個に設けられる場合にインクタンクからインクジェットヘッドへインクを供給するチューブの内容積等は含まない。

インクジェットヘッドのインク流路内の保存液残存率が１０％を超えると、インク流路の構成材料から保存液に溶出する成分の絶対量が多くなり、インクジェットヘッドにインクを導入した後の析出量も多くなり、インクの吐出不良が生じ易くなるので好ましくない。インクジェットヘッドの構造に関わらず、保存液残存率を１０％以下にすることにより、保存液に由来するインクの吐出不良を確実に防止ことができる。

なお、保存液残存率の下限値に関しては、インク流路内が保存液で濡れていればインク導入性を改善することができ、保存液の使用効果を得られるので、インク流路内に保存液を充填後排出した後、さらに意図的に乾燥させる等の操作をしなければよい。

インクジェットヘッドのインク流路内で保存液残存率を１０％以下にする方法としては、まずインク流路内に強制的に保存液を注入してインク流路内を保存液で略満充填状態にする。例えば、保存液を充填したカートリッジをインクジェットヘッドに取り付け、プリント動作をさせることにより略満充填状態にしてもよい。この段階での保存液の充填量は、満充填に近い程、インク流路内全体を確実に保存液で濡らすことができるので好ましい。その後、保存液を排出させ、インク流路内の保存液の残存量を調整する。保存液の排出方法としては、インクジェットヘッドのノズル側から保存液を吸引してもよく、インク供給側からノズル側へ加圧することにより保存液を押し出してもよい。例えば、空カートリッジを装着し、パージを所定回数繰り返してもよい。

本発明のインクジェット記録装置は、上述のように、インクジェットヘッドのインク流路内の保存液残存率を特定の範囲とすること以外の構成は、公知のインクジェット記録装置と同様とすることができる。インク吐出方式に関しても制限はなく、サーマル方式、ピエゾ方式、その他任意の方式とすることができる。

インク流路の構成材料としては、例えば、インクジェットヘッドの構造材となるアルミニウム、ステンレス等の金属部材、インクの吐出機構を担う圧電素子、発熱素子、これらを接着する接着剤、インクヘッドノズルを覆うキャップ、シールパッキン等のゴム部材等をあげることができる。

ここで、接着剤としては、室温硬化型（酢酸ビニル系、合成ゴム系、にかわ、ニトロセルロース系、尿素系、フェノール系、エポキシ系、ポリウレタン系、シアノアクリレート系、シリコーン系、ポリエーテルアクリレート系）、熱硬化型（フェニル系、エポキシ系）、ＵＶ硬化型（エポキシ系、アクリル系）等の接着剤を使用できる。生産効率の点から熱硬化型接着剤が好ましい。

ゴム部材は、エチレンプロピレンジエンゴムポリマー（ＥＰＤＭ）、イソブチレンイソプレンゴムポリマー（ＩＩＲ）等をゴムベースポリマーとし、酸化亜鉛、硫黄、有機過酸化物等の加硫剤；チアゾール系化合物、チオウレア系化合物、チウラム系化合物、スルフェンアミド系化合物、ジチオカルバミン酸系化合物等の加硫促進剤；ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウム等の脂肪酸塩類、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド等の脂肪酸誘導体、酸化マグネシウム等の滑剤；カーボンブラック、炭酸カルシウム、二酸化ケイ素、タルク、クレー等の補強剤；パラフィンオイル等の軟化剤；スコーチ防止剤等を適宜配合したゴム組成から形成したものを使用できる。

一方、保存液としては、水、浸透剤、湿潤剤、分散剤、粘度調整剤、界面活性剤、ｐＨ調整剤、防腐防カビ剤、着色剤等を適宜添加したものを使用する。また、最大泡圧法による測定温度２５℃のライフタイム１００ｍｓにおける動的表面張力を３０〜４５ｍＮ／ｍに調整したものが好ましい。動的表面張力が３０ｍＮ／ｍ未満であると、インク流路を構成するゴム部材に対する保存液の濡れ性が過剰となり浸透性も過剰となるため、ゴム部材の膨潤が問題となる場合がある。反対に、４５ｍＮ／ｍを超えると、インクジェットヘッド内へのインクの初期導入時に、保存液とインクの置換が円滑に行われにくくなる。

なお、最大泡圧法による動的表面張力測定は、気体供給源から気体をプローブに送り、インクに浸したプローブ先端から気泡を発生させ、この際の気体流量を変化させることで、気体発生速度を変え、それに伴い変化するインクからその気泡にかかる圧力により表面張力を測定するものである。気泡の半径がプローブ先端部分の半径に等しくなるとき、最大圧力(最大泡圧)を示す。このときのインクの動的表面張力σは、

（式中、ｒはプローブ先端部分の半径、
ΔＰは気泡にかかる圧力の最大値と最小値との差である。）
で表される。

また、ライフタイムとは、最大泡圧後に気泡がプローブから離れて、新しい表面が形成されてから次の最大泡圧に達するまでの時間をいう。

保存液に使用する浸透剤としては、ジ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ブチルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールイソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテル等のグリコールエーテルをあげることができる。保存液が前述の動的表面張力を有するようにするため、グリコールエーテルの含有量は、保存液全重量に対して３〜１０重量％とすることが好ましく、４〜７重量％とすることがより好ましい。

また、湿潤剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール等の多価アルコール；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；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、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；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等をあげることができる。

この他、浸透性や乾燥性の制御のために、エタノール、イソプロピルアルコール等の１価のアルコールを使用してもよい。

本発明のインクジェット記録装置の保管方法は、上述のようにインクジェットヘッドのインク流路内において保存液残存率を１０％以下としてインクジェット記録装置を保管する方法である。保管に際しては、必要に応じて、ノズルキャップを嵌め、ガス不透過性の密封袋等で密封し、出荷あるいは長期保存に付することができる。その後、インクジェット記録装置を改めて使用する際には、インクがスムーズにインクジェットヘッドに導入され、ノズル詰まり等による吐出不良が顕著に低減されたものとなる。

以下、実施例に基づき、本発明を具体的に説明する。

実施例１〜１０及び比較例１〜８
（１）保存液及びインクの調製
表１に記載の各成分を撹拌混合することにより、保存液１，２及びインク１〜３を得た。

（２）インクジェットヘッドにおける保存液残存率の調整
表２又は表３に示す保存液、インク及びプリンターの組合せで、次のように、プリンターのインクジェットヘッドに保存液を充填後パージして保存液残存率を調整し、次いでインクを充填した。なお、比較例５〜７では、保存液に代えてインクを使用した。

まず、ブラザー工業（株）製インクジェットプリンター搭載デジタル複合機ＤＣＰ−１１０Ｃ（ヘッドユニットとインクカートリッジが別設置型のピエゾ方式のプリンター）又はキヤノン（株）製インクジェットプリンターＢＪ−Ｓ７００（ヘッドユニットにインクカートリッジを直接搭載する型のサーマル方式のプリンター）の通常のインクカートリッジの装着部位（ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４箇所）に、同一の保存液カートリッジ４個を装着し、インクジェットヘッドに保存液を満充填した。次に、保存液カートリッジを取り外し、空カートリッジを装着し、インク流路内に満充填されていた保存液のパージを所定回数行った。その後、空カートリッジを外し、プリンターからヘッドユニットを取り外して、インク流路内に保存液が残留している状態のヘッドユニットの重量を電子天秤（最小表示０．０１ｇ）で計量した。一方、保存液を導入していない空状態のヘッドユニットの重量（空重量）を計量しておき、これらの差から保存液の残存重量を求め、それを保存液の比重で除して残存容積に換算し、次式により保存液残存率を求めた。この結果を表２及び表３に示す。

なお、ヘッドユニットの空重量と式中のインク流路内容積は次のようにして求めた。即ち、純水をインクジェットヘッドのインク流路内に満充填した重量を電子天秤（最小表示０．０１ｇ）で計量し（これを「純水充填時重量」とする）、次にインク流路から純水を抜き取り、温度５０℃、湿度３０％ＲＨの恒温槽にて１週間放置し、室温状態で計量し、これを「空重量」とした。そして、純水充填時重量から空重量を引くことによりインク流路内に満充填された純水の重量を求め、比重１として、純水の重量からインク流路内容積を求めた。

（３）インクの初期導入性評価
（２）で保存液残存率を調整したインクジェットヘッドを温度５０℃、湿度３０％ＲＨの恒温槽に３週間保存し、室温に戻し、プリンターにインクジェットヘッドを取り付け、４箇所のインクカートリッジ装着部に全て同一色の４個のインクカートリッジを装着した。自動初期導入作業終了直後にテスト印字を行い、テスト印字での全ノズルに対する吐出良好ノズルの割合を調べ、次の基準で３段階に評価した。この結果を表２及び表３に示す。
◎：テスト印字における吐出良好ノズルの割合が全ノズルの９５％以上
○：テスト印字における吐出良好ノズルの割合が全ノズルの９０％以上９５％未満
×：テスト印字における吐出良好ノズルの割合が全ノズルの９０％未満

（４）保存後印字評価
（３）のインクの初期導入性評価の後、インクカートリッジを取り外し、インクジェットヘッドを温度５０℃、湿度３０％ＲＨの恒温槽に２週間保存し、室温に戻し、インクジェットヘッドをプリンターに取り付け、インクカートリッジを装着した。１回ノーマルパージを行い、テスト印字を行い、テスト印字での全ノズルに対する吐出良好ノズルの割合を調べ、次の基準で３段階に評価した。この結果を表２及び表３に示す。
◎：テスト印字における吐出良好ノズルの割合が全ノズルの９５％以上
○：テスト印字における吐出良好ノズルの割合が全ノズルの９０％以上９５％未満
×：テスト印字における吐出良好ノズルの割合が全ノズルの９０％未満

表２及び表３から、インク流路内の保存液残存率が１０％以下の実施例１〜１０では、インクの初期導入性評価及び保存後印字評価の双方とも良好であったが、保存液残存率が１０％を超える比較例１〜４及び８では、インクの初期導入性評価又は保存後印字評価が劣っていた。また、保存液に代えてインクを使用した比較例５〜７ではいずれも初期導入性評価が劣っていた。

本発明は、インクジェット記録装置の出荷時や長期保存時の態様として有用である。

Claims (2)

1. インクジェットヘッドのインク流路内に保存液が残存するインクジェット記録装置であって、インクジェットヘッドのインク流路内における保存液の残存量がインク流路内容積に対して１０％以下であることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. インクジェット記録装置の保管方法であって、インクジェットヘッドのインク流路内において、保存液の残存量をインク流路内容積に対して１０％以下にして保管することを特徴とするインクジェット記録装置の保管方法。