JP2007160797A

JP2007160797A - 保存液

Info

Publication number: JP2007160797A
Application number: JP2005362296A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Sugimoto; 淳一郎杉本; Kazuma Goto; 数摩後藤; Kisho Sato; 紀章佐藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2007-06-28
Also published as: US20070137519A1; US7717550B2

Abstract

【課題】インクジェット記録装置のインク流路系において、保存液がゴム部材と接触しても保存液に析出物が生じないようにする。
【解決手段】インクジェットヘッドのインク流路系にゴム部材が使用されているインクジェット記録装置に使用する保存液に、水、水溶性有機溶媒及びクラウンエーテルを含有させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット記録装置に使用する保存液に関する。

インクジェット記録方法は、高電圧印加による静電吸引方式、圧電素子を用いてインクに機械的振動又は変位を与えるドロップオンデマンド方式、インクを加熱することにより発泡させ、このときに生じる圧力を利用するサーマル方式等の種々のインク吐出方式によりインクの小滴を発生させ、これを飛翔させて紙等の被記録材に付着させて記録を行うものであり、騒音の発生が少なく、高速印字、多色印字を可能とする。

インクジェット記録装置の出荷時や長期保存時には、インク吐出方式の如何を問わず、インクジェットヘッドのインク流路内に保存液を充填し、その後のインク導入時に、インクジェットヘッドへインクが気泡を巻き込むことなく、スムーズに導入されるようにしている。

また、インクジェット記録装置で使用するインクとしては、水を主溶剤とした水性インクが広く用いられている。

ところで、インクジェット記録装置において、インクタンクやインクジェットヘッドを含むインク流路系にはゴム部材が使用されており、このゴム部材としては、インクジェットヘッドのノズルを覆うキャップ、インクジェットヘッドのノズル面を清浄するワイパー、部品の接合部分にかませるシールパッキン、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てい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等が挙げられる。

しかしながら、保存液やインクがゴム部材に接すると、ゴム部材に含まれている添加物が保存液やインクに溶出し、不溶物となって析出し、インクジェットヘッドのノズルを閉塞する等の問題を引き起こす。これに関し、インクにおいては、着色剤がキレート効果を発揮し、ゴム部材からの溶出成分を捕捉して不溶物の析出をある程度防止するが、保存液には着色剤が含まれないため、ゴム部材からの溶出成分の析出がいっそう問題となっている。

一方、インクジェットヘッドのノズルの閉塞防止のためにポリアミノカルボン酸類等のキレート剤を含有させたメンテナンス液を使用すること（特許文献１）、エチレンジアミンテトラ酢酸等のキレート剤を含有する洗浄液でインクジェットヘッドを洗浄すること（特許文献２）等が提案されている。

特開平１−１４８５５７号公報特開平９−３９２６０号公報

しかしながら、従来のメンテナンス液あるいは洗浄液を用いても、保存液がゴム部材と接触することによる析出物の発生を充分に防止することは、依然として困難であった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、インクジェット記録装置のインク流路系において、保存液がゴム部材と接触してもインク流路系に析出物が生じないようにすることを目的とする。

本発明者らは、上述の目的を達成するためには、保存液中にクラウンエーテルを含有させることが有効であることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、インクジェットヘッドのインク流路系にゴム部材が使用されているインクジェット記録装置に使用する保存液であって、
水、水溶性有機溶媒及びクラウンエーテルを含有することを特徴とする保存液を提供する。

本発明の保存液は、クラウンエーテルを含有しているので、インクジェット記録装置のインク流路系においてゴム部材と接触し、ゴム部材から添加物が保存液中に溶出しても、その溶出物を安定的に溶解状態に維持することができる。
したがって、インクジェットヘッドのノズルの閉塞等の問題が生じず、インクの吐出安定性が向上する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の保存液は、水、水溶性有機溶媒及びクラウンエーテルを含有する。ここで、クラウンエーテルは、インクジェット記録装置のインク流路系において、保存液がゴム部材に接触することに由来する析出物が生じないようにするために、本発明において特徴的に配合されている成分である。

クラウンエーテルは、エチレンオキサイド（-ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ-）の繰り返し部分を有する環状のエーテルで、環の大きさや修飾基が異なる種々のものが知られているが、本発明においては、保存液がゴム部材に接触することによりその保存液中に溶出するおそれのある成分（例えば、加硫剤又は加硫促進剤に由来する亜鉛イオン、鉄イオン、銅イオン及びナトリウムイオン等、滑剤に由来するカルシウムイオン、亜鉛イオン、マグネシウムイオン及び鉛イオン等）を確実に捕捉し、それらの析出を防止する点から、次のグループ１〜４のクラウンエーテルを使用することが好ましい。なお、クラウンエーテルについては、Ｃ．Ｊ．Ｐｅｄｅｒｓｅｎ，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，ｖｏｌ．８６（２４９５），７０１７〜７０３６（１９６７）；Ｇ．Ｗ．Ｇｏｋｅｌ，Ｓ．Ｈ．Ｋｏｒｚｅｎｉｏｗｓｋｉ，“Ｍａｃｒｏｃｙｃｌｉｃｐｏｌｙｅｔｈｒｓｙｎｔｈｅｓｉｓ”，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ．（１９８２）；小田、庄野、田伏編“クラウンエーテルの化学”化学同人（１９７８）；田伏等“ホスト−ゲスト”共立出版（１９７９）；佐々木、古賀“有機合成化学”Ｖｏｌ４５（６）,５７１〜５８２（１９８７）等に詳細な記載がある。

以上の例では、クラウン環を構成するヘテロ原子がいずれも酸素原子であるが、本発明で使用するクラウンエーテルとしては、クラウン環を構成するヘテロ原子に窒素原子、硫黄原子、セレン原子等が含まれていてもよい。これらのクラウンエーテルは、単独で使用してもよく、複数種を併用してもよい。

クラウンエーテルの中でも、溶解性の点から、エチレンオキサイド（-ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ-）の繰り返し部分が多い方が好ましく、さらに置換基を有する場合は親水性の置換基であることが好ましい。好ましい例としては、１８−クラウン−６、２４−クラウン−８及び４’−カルボキシベンゾ−１８−クラウン等が挙げられる。

保存液中のクラウンエーテルの含有量は、少なすぎると充分な添加効果がなく、多すぎるとクラウンエーテルが保存液を構成する他の成分と相溶しにくくなるため、０．１〜１０重量％とすることが好ましく、０．１〜５重量％とすることがより好ましい。

一方、本発明の保存液を構成する水としては、脱イオン水又は純水を使用することが好ましい。保存液中の水の好ましい含有量は、当該保存液に必要とされる特性に応じて適宜決定されるが、通常、６５〜９５重量％である。

また、本発明の保存液を構成する水溶性有機溶剤としては、インク流路内を濡らすことによるインク流路への保存液の導入性及びその後のインクの導入性を高める浸透剤、保存液の乾燥を防止し、保存液の液安定を向上させる湿潤剤を使用することが好ましい。

浸透剤としては、界面活性能を有する多価アルコールアルキルエーテルを使用することが好ましい。多価アルコールアルキルエーテルは、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等の一般的な界面活性剤と異なり、水との混合液が低起泡性でありながら表面張力が低く、インクジェットヘッドのインク流路内の壁面をよく濡らすため、インク流路系への保存系の導入時に気泡を残さず気液置換を行うことが可能となる。さらに、多価アルコールアルキルエーテルは低揮発性であるため、保存液に含まれる水が蒸発等によって失われてもインクジェットヘッド内のインク流路壁面を均一に濡らした状態で残留するため、その後のインク導入の際には、インクジェットヘッドのインク流路壁面を再び気液置換する必要がなく、インク導入を容易に行うことが可能となる。

多価アルコールアルキルエーテルの具体例としては、例えば、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、トリエチレングリコールプロピルエーテル、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が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上混合して用いてもよい。

これらの多価アルコールアルキルエーテルの中でも、２０℃での蒸気圧が０．０１ｍｍＨｇ未満のもの（例えば、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ブチルエーテル等）は、揮発性が低く、多価アルコールアルキルエーテル特有の臭気がほとんどないため、好適に使用することができる。

保存液中の多価アルコールアルキルエーテルの含有量は、通常０．１〜３０重量％が好ましく、０．１〜１０重量％がより好ましく、０．５〜７重量％がさらに好ましい。保存液中の多価アルコールアルキルエーテルの含有量が１重量％未満であると、インクジェットヘッド内のインク流路壁面に充分な残留量が得られないために、その後のインク導入性が充分に良好とは言えなくなる。また、３０重量％を超えると、保存液の粘度が高くなり、パージ装置により保存液をインク流路へ導入することが困難となる場合がある。

湿潤剤としては、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコール；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、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール、チオジグリコール、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール等のアルキレングリコール；グリセリン；２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のピロリドン類が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種類以上混合して用いてもよい。

保存液中の湿潤剤の含有量は０〜３０重量％が好ましい。さらに、保存液の粘度上昇を抑制し、インク流路への保存液の導入性が良好となるように、湿潤剤と前記浸透剤との合計量を保存液全量に対して３０重量％以下とすることが好ましい。

本発明の保存液には、必要に応じて、一般に使用されている界面活性剤、分散剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、ｐＨ調整剤及び防腐防カビ剤等を含有させてもよい。特に、界面活性剤としては、インクの導入性に優れている点から、次式のアセチレングリコール系界面活性剤を含有させることが好ましい。なお、このアセチレングリコール系界面活性剤はゴム部材に対する浸透性が高いので、ゴム部材と接したときに、析出の原因物質となる亜鉛イオン等の金属イオンを溶出させやすいが、本発明の保存液は、溶出物を捕捉し、溶液状態を安定化させるクラウンエーテルを含有しているので、このアセチレングリコール系界面活性剤を含有した態様においても、保存液から析出物が生じることを防止できる。

（式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びＲ４＝独立して炭素数１〜４の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、ｍ＋ｎ＝０〜５０）

アセチレングリコール系界面活性剤の市販品としては、日信化学工業（株）製オルフィン（登録商標）Ｅ１０１０及びＥ１００４、サーフィノール（登録商標）１０４Ｅ等を挙げることができる。

本発明の保存液は、上述した各成分を常法により混合撹拌して得ることができる。

また、本発明の保存液は、公知のインクジェット記録装置で使用することができ、そのインク吐出方式に制限はない。サーマル方式、ピエゾ方式、その他任意のインク吐出方式のインクジェット記録装置で使用することができる。

ただし、本発明の保存液は、ゴム部材と接触することにより、そのゴム部材に由来する成分が溶出してきても、溶液状態を安定に維持することを特徴とするものであるから、インク流路系内の少なくとも一部にゴム部材が使用されているインクジェット記録装置において使用する意義が高い。

インクジェット記録装置において、インク流路系内の一部で使用されるゴム部材としては、インクジェットヘッドのノズルを覆うキャップ、インクジェットヘッドのノズル面を清浄するワイパー、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ている場合には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、特願２００４−２０７２０８号明細書に開示されたようなバッファタンクとヘッドユニットとの間に挟持される弾性部材であるシールパッキン等がある。これらゴム部材のベースポリマーとしては、一般に、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）、イソプレンゴムポリマー（ＩＲ）、ブタジエンゴムポリマー（ＢＲ）、シリコーンゴムポリマー（Ｑ）、クロロプレンゴムポリマー（ＣＲ）等が使用されているが、本発明の保存液は、ゴム部材が次式のエチレンプロピレンジエンゴムポリマー（ＥＰＤＭ）からなる場合に、ゴム部材と接したときの溶液状態の安定性が著しく良好である。したがって、本発明の保存液は、インク流路のゴム部材が、エチレンプロピレンジエンゴムポリマーから形成されているインクジェット記録装置において、特に、好ましく使用することができる。

（式中、Ｘは、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン等の非共役ジエン化合物を表す。）

なお、エチレンプロピレンジエンゴムポリマー（ＥＰＤＭ）としては、市販品を使用することができ、例えば、ＪＳＲ（株）製ＥＰ３３１、住友化学（株）製エスプレン（登録商標）５０５等を挙げることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明に限定されるものではない。

実施例１〜６、比較例１〜２
（１）保存液の調製
表１に示す組成の実施例１〜６及び比較例１〜２の保存液を、各成分を充分に混合攪拌した後、０．８μｍのメンブランフィルタで濾過することにより得た。

（２）評価
（２−１）インク導入性評価
保存液をブラザー工業（株）製インクジェットプリンター搭載デジタル複合機ＭＦＣ−５２００Ｊ用のインクカートリッジに充填し、同複合機に装着後、インク流路系内に生じた気泡を取り除くメンテナンス作業を行い、メンテナンス作業の終了直後にインクを充填したインクカートリッジ（ブラザー工業（株）製ＬＣ６００ＢＫ，ＬＣ６００Ｙ，ＬＣ６００Ｍ及びＬＣ６００Ｃ）を装着し、そのインクの初期吐出における吐出不良ノズルの全ノズルに対する割合を確認し、以下の基準で評価した。この結果を表１に示す。

インク導入性評価基準：
◎…初期吐出におけるインク吐出ノズルの割合が９５％以上
○…初期吐出におけるインク吐出ノズルの割合が９０％以上９５％未満
×…初期吐出におけるインク吐出ノズルの割合が９０％未満

（２−２）ゴム析出評価
表２のゴム組成に従って各材料を順次、ゴムミキサー内に投入して混練し、排出した。これを２軸押し出し機によりシート状に押し出した後、加硫成形（１６５℃、７分）を行い、ゴムシート１（ブチルゴム（ＩＩＲ））及びゴムシート２（エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ））を得た。

得られたゴムシート１及び２を、それぞれ縦５０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍの寸法に加工した。このゴムシート１枚を密閉容器内で１０ｍＬの保存液に浸漬し、６０℃の恒温槽に２週間放置した。その後、浸漬したゴムシートを取り出し、ゴムシートを取り出した後の保存液を電鋳フィルター（孔径１３μｍ、有効ろ過面積８ｃｍ^２）でろ過し、ろ過に要する時間を計測した。また、対照として、ゴムシートを加えない保存液のみを同条件（６０℃、２週間）で放置し、同一規格の電鋳フィルターでろ過し、ろ過に要する時間（基準時間）を求めた。ゴムシートを浸漬した保存液のろ過に要した時間の基準時間に対する百分率を求め、以下の基準で評価した。この結果を表１に示す。

ゴム析出評価基準：
◎…基準時間の１３０％未満のろ過時間を要する
○…基準時間の１３０％以上２００％未満のろ過時間を要する
△…基準時間の２００％以上４００％未満のろ過時間を要する
×…基準時間の４００％以上のろ過時間を要する

なお、ろ過後の電鋳フィルターを顕微鏡観察したところ、上述のろ過時間の基準時間に対する割合が大きいほど、析出物の量が多かった。

表１に示すように、クラウンエーテルを含んだ実施例１〜６の保存液は、ゴムシート１（ＩＩＲ）及びゴムシート２（ＥＰＤＭ）のいずれに対してもゴム析出評価が良好であり、特に、ゴムシート２に対する析出評価が良好であった。

これに対し、クラウンエーテルを含まない比較例１〜２の保存液は、ゴム析出評価が劣っており、特に、アセチレングリコール系界面活性剤も含有しない比較例２の保存液においては、インク導入性評価も劣っていた。

本発明は、インク流路にゴム部材を有するインクジェット記録装置で使用する保存液として有用である。

Claims

インクジェットヘッドのインク流路系にゴム部材が使用されているインクジェット記録装置に使用する保存液であって、
水、水溶性有機溶媒及びクラウンエーテルを含有することを特徴とする保存液。
水溶性有機溶媒として、少なくとも１種の多価アルコールアルキルエーテルを含有するる請求項１記載の保存液。
さらに次式

（式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びＲ４＝独立して炭素数１〜４のアルキル基、ｍ＋ｎ＝０〜５０）
のアセチレングリコール系界面活性剤を含有する請求項１又は２記載の保存液。
インクジェットヘッドのインク流路系に使用されているゴム部材がエチレンプロピレンジエンゴムポリマーからなる請求項１〜３のいずれかに記載の保存液。