JP2011190423A - 液体吐出装置及びインクカートリッジ用洗浄液兼充填液、該洗浄液兼充填液を収容したカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【構成】液体吐出装置及びこの装置に用いるインクカートリッジの液体流路を洗浄するための洗浄液兼充填液であって、次の(1)又は(5)の群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有する液体吐出装置及びインクカートリッジ用洗浄液兼充填液。
(1)パーフルオロアルキルスルホンイミド及びその誘導体
(ただし、アルキルの炭素数は1〜4である。)
(5)フッ化スルホンイミド及びその誘導体
【選択図】図1
Description
ここで液体吐出装置とは、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、「画像形成」には、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することも含むものとする。また、「液体」とは記録液やインクに限るものではなく、画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されない。上記液体吐出装置の代表例としてはインクジェット記録装置が挙げられる。
また、インクカートリッジにもインク貯蔵部からインク供給口までのインク通液部などの液体流路があり、インクカートリッジを再利用するときなどには、これらの液体流路を洗浄する必要が生じる。
これらの洗浄液を用いると、吐出液体中の固形分が残留してノズル内を塞ぐことはなく目詰まりは起こりにくいが、微量残留物がノズル内壁、吐出口などに付着残留して起こる吐出液体の曲がりなどの吐出不良は十分に解決できていない。洗浄液の洗浄力を上げようとすると泡の影響が大きくなり、液体流路への洗浄液自身の充填性低下による洗浄不良、再充填する吐出液体の充填性の低下、及び流路以外の箇所にも泡を介して洗浄液が付着残留するなどの不具合が発生し、使いずらい洗浄液となってしまうという問題があった。
また、ノズル内に付着した残留物を除去するためのメンテナンス液、クリーニング液なども提案されているが(特許文献2など参照)、ノズル内残留物を完全に除去するのは難しいのが実情である。
特に最近では、高解像度の画像やパターニング精度が求められ、従来よりも吐出液体の曲がりへの許容度が減っており、より精度の高い吐出性が求められている。さらに、吐出液体には種々の固形分が含有されるようになり、ますます液体流路、特にノズル内をきれいに洗浄することや、少なくとも、その後の使用で液体吐出に影響しない程度に洗浄することが難しいのが現状である。
1) 液体吐出装置及びこの装置に用いるインクカートリッジの液体流路を洗浄するための洗浄液兼充填液であって、次の(1)及び(5)の群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする液体吐出装置及びインクカートリッジ用洗浄液兼充填液。
(1)パーフルオロアルキルスルホンイミド及びその誘導体
(ただし、アルキルの炭素数は1〜4である。)
(5)フッ化スルホンイミド及びその誘導体
2) 前記(1)又は(5)の化合物が、下記一般式(a)(a’)(b)(h)で表される化合物であることを特徴とする1)に記載の液体吐出装置及びインクカートリッジ用洗浄液兼充填液。
(1)一般式(a) (RfSO2)2NM
(1)一般式(a’) (RfSO2)(RSO2)NM
(1)一般式(b) (CF2)n(SO2)2NM (環状)
(5)一般式(h) (FSO2)2NM
〔式中、RfはCF3、C2F5、C3F7、C4F9のいずれか、Rは炭素数1〜10のアルキル基、MはH、Li、Na、K、NH4のいずれか、nは1〜4の整数を表す。〕
3) 前記一般式(a)(a’)(b)(h)で表される化合物の含有量が0.1〜4.0重量%であることを特徴とする1)又は2)に記載の液体吐出装置及びインクカートリッジ用洗浄液兼充填液。
4) 1)〜3)のいずれかに記載の液体吐出装置及びインクカートリッジ用洗浄液兼充填液が充填されていることを特徴とするカートリッジ。
また、本発明の洗浄液兼充填液に用いる前記化合物群は、人体や環境に対する残留蓄積性が明らかになっているパーフルオロオクチルスルホニル構造(C8F17SO2−)を有さないため、環境汚染に対する安全性が高い。
洗浄液の洗浄力と泡立ちは直接的には関係ないが、一般に洗浄力の高い臨界ミセル濃度以上では最もよく泡立つということが知られている。
液体吐出装置の液体流路及びこの装置に用いるインクカートリッジの液体流路を洗浄する場合、前述したように、泡立ちが大きいと液体流路への洗浄液の充填性の低下による洗浄不良の発生、吐出液体の再充填性の低下、及び液体流路以外の箇所にも泡を介して洗浄液が付着残留するなどの不具合が発生し、使いづらい洗浄液となってしまうという問題点があったが、本発明では、前記特定のフッ素化合物を含有させることにより、従来よりも泡立ちを大幅に低減させた上で、洗浄力を向上させた洗浄液兼充填液を提供することが可能となった。
また、本発明の洗浄液兼充填液は、極めて優れた浸透性のため、長期保管等に吐出液体が乾燥して固着残留物が発生した場合にも、固着物の洗浄除去効果が高く、ヘッドの再生液としても有効である。
(2)パーフルオロアルキルスルホンアミド及びその誘導体
(3)パーフルオロアルキルスルホン酸及びその誘導体
(4)パーフルオロアルキルジスルホン酸及びその誘導体
ただし、上記(2)〜(4)のアルキルの炭素数は1〜4である。
これらの化合物群の具体例としては、下記一般式(c)〜(g)で表される化合物が挙げられる。
(2) RfSO2NHM 一般式(c)
(3) RfSO3M 一般式(d)
(3) RfSO3R 一般式(e)
(3) RfSO2Cl 一般式(f)
(4) MO3S(CF2)nSO3M 一般式(g)
〔式中、RfはCF3、C2F5、C3F7、C4F9のいずれか、Rは炭素数1〜10のアルキル基、MはH、Li、Na、K、NH4のいずれか、nは1〜4の整数を表す。〕
また、液体吐出装置の吐出液体が、樹脂エマルジョンや顔料などの付着性の高い固形分(微粒子成分)を含有する場合には、吐出液体残留物の付着性が高くなるため、より大きな洗浄力が必要であり、本発明は有効である。
また、液体吐出ヘッドのノズル板の、ノズル形成部材の液体吐出面側及び/又はノズル孔内壁にシリコーン樹脂やフッ素系シランカップリング剤からなる撥液層を具備している液体吐出装置に対しても、撥液層にダメージを与えずに洗浄できるので有効である。
また、本発明の洗浄液兼充填液を容器に充填してカートリッジとして用いることができる。
また、本発明の洗浄液兼充填液を用いて洗浄する際には、圧電アクチュエータで駆動される液体吐出ヘッドを使用した液体吐出装置で、ヘッド内の洗浄時に圧電アクチュエータを駆動して振動を加えながら洗浄を行うとより効果的である。
界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤などがある。
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。
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。
保湿剤としては、たとえば、水溶性多価アルコール、含窒素炭化水素溶媒、含硫黄炭化水素溶媒などが挙げられ、これらは複数含有させてもよい。これらの中で特に水溶性多価アルコールが好適であり、その例として、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、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−へキサントリオール、1,3−ブタンジオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオール等が挙げられる。
pH調整剤としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩;第4級アンモニウム水酸化物やジエタノールアミン、トリエタノ−ルアミン等のアミン;水酸化アンモニウム、第4級ホスホニウム水酸化物等が挙げられる。
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。
図1に示すインクジェット記録装置は、装置本体(101)と、装置本体(101)に装着した用紙を装填するための給紙トレイ(102)と、装置本体(101)に装着され画像が記録(形成)された用紙をストックするための排紙トレイ(103)と、インクカートリッジ装填部(104)とを有する。インクカートリッジ装填部(104)の上面には、操作キーや表示器などの操作部(105)が配置されている。インクカートリッジ装填部(104)は、インクカートリッジ(201)の脱着を行うための開閉可能な前カバー(115)を有している。(111)は上カバー、(112)は装置の前面である。
装置本体(101)内には、図2及び図3に示すように、左右の側板(不図示)に横架したガイド部材であるガイドロッド(131)とステー(132)とでキャリッジ(133)を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ(不図示)によって図3に示す矢示方向に移動走査する。
キャリッジ(133)には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する4個のインクジェット記録用ヘッドからなる記録ヘッド(134)を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
また、キャリッジ(133)には、記録ヘッド(134)に各色のインクを供給するための各色のサブタンク(135)を搭載している。サブタンク(135)には、インク供給チューブ(不図示)を介して、インクカートリッジ装填部(104)に装填された本発明のインクカートリッジ(201)からインクが供給されて補充される。
この給紙部から給紙された用紙(142)を記録ヘッド(134)の下方側で搬送するための搬送部として、用紙(142)を静電吸着して搬送するための搬送ベルト(151)と、給紙部からガイド(145)を介して送られる用紙(142)を搬送ベルト(151)との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ(152)と、略鉛直上方に送られる用紙(142)を略90°方向転換させて搬送ベルト(151)上に倣わせるための搬送ガイド(153)と、押さえ部材(154)で搬送ベルト(151)側に付勢された先端加圧コロ(155)とが備えられ、また、搬送ベルト(151)表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ(156)が備えられている。
装置本体(101)の背面部には、両面給紙ユニット(181)が着脱自在に装着されている。両面給紙ユニット(181)は、搬送ベルト(151)の逆方向回転で戻される用紙(142)を取り込んで反転させて、再度、カウンタローラ(152)と搬送ベルト(151)との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット(181)の上面には手差し給紙部(182)が設けられている。
このとき、帯電ローラ(156)によって搬送ベルト(157)が帯電されており、用紙(142)は、搬送ベルト(151)に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ(133)を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド(134)を駆動することにより、停止している用紙(142)にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙(142)を所定量搬送後、次行の記録を行う。記録終了信号又は用紙(142)の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙(142)を排紙トレイ(103)に排紙する。
そして、サブタンク(135)内のインクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジ(201)から所要量のインクがサブタンク(135)に補給される。
なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型(シャトル型)インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。
また、上記インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、などに特に好適に適用することができる。
図4は、インクジェットヘッドの一例の要素拡大図、図5は、同ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
このインクジェットヘッドは、インク供給口(不図示)と共通液室(1b)となる彫り込みを形成したフレーム(10)と、流体抵抗部(2a)、加圧液室(2b)となる彫り込みと、ノズル(3a)に連通する連通口(2c)を形成した流路板(20)と、ノズル(3a)を形成するノズルプレート(30)と、凸部(6a)、ダイヤフラム部(6b)及びインク流入口(6c)を有する振動板(60)と、該振動板(60)に接着層(70)を介して接合された積層圧電素子(50)と、該積層圧電素子(50)を固定しているベース(40)を備えている。
ベース(40)はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層圧電素子(50)を2列配置して接合している。
積層圧電素子(50)は、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧電層と、厚さ数μm/1層の銀・パラジウム(AgPd)からなる内部電極層とを交互に積層している。内部電極層は両端で外部電極に接続する。
駆動部の個別電極にはFPC8が半田接合されている。また、共通電極は積層圧電素子の(50)の端部に電極層を設けて回し込んでFPC8のGnd電極に接合させている。FPC8にはドライバIC(不図示)が実装されており、これにより駆動部(5f)への駆動電圧印加を制御している。
振動板(60)は、薄膜のダイヤフラム部(6b)と、このダイヤフラム部(6b)の中央部に形成した駆動部(5f)となる積層圧電素子(50)と接合する島状凸部(アイランド部)(6a)と、支持部に接合する梁を含む厚膜部と、インク流入口(6c)となる開口を電鋳工法によるNiメッキ膜を2層重ねて形成している。ダイヤフラム部の厚さは3μm、幅は35μm(片側)である。
この振動板(60)の島状凸部(6a)と積層圧電素子(50)の可動部(5f)、振動板(50)とフレーム(10)の結合は、ギャップ材を含んだ接着層(70)をパターニングして接着している。
流路板(20)はシリコン単結晶基板からなり、流体抵抗部(2a)、加圧液室(2b)となる彫り込み、及びノズル(3a)に対する位置に連通口(2c)となる貫通口がエッチング工法によりターニングされている。
エッチングで残された部分が加圧液室(2b)の隔壁(2d)となる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部(2a)としている。
撥インク層としては、フッ素樹脂シリコーン樹脂などの樹脂層、フッ素系シランカップリング剤、Ni/PTFE共析膜などの金属/樹脂複合膜などが用いられるが、特にシリコーン樹脂、フッ素系シランカップリング剤の場合、本発明の効果が非常に顕著になる。
インク供給口と共通液室(1b)となる彫り込みを形成するフレーム(10)は樹脂成形で作製している。
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室(2b)内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室(2b)内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室(1b)に流入し、共通液室(1b)からインク流入口(6c)を経て流体抵抗部(2a)を通り、加圧液室(2b)内に充填される。
流体抵抗部(2a)は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填(リフィル)に対して抵抗になる。流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間(駆動周期)を短くできる。
本発明の洗浄方法では、前記圧電素子のように圧電アクチュエータにより、吐出が起こらない程度の微駆動による振動を利用して洗浄効果をより高めることも可能であり、非常に洗浄効率が向上し有効な手段である。
上記インクジェットノズル板、インクジェットヘッドは、これらインクジェット記録装置(画像形成装置)への応用が効果的であるが、これに限らず、カラーフィルター、有機EL等の製造装置、その他各種パターニング装置にも応用可能である。
インクの構成成分としては、色材、湿潤剤、水溶性有機溶剤、界面活性剤、その他の添加剤(pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤、水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線吸収剤等)、樹脂等が挙げられる。インクが乾燥した際に、特に色材、樹脂などの固形分がノズル内に固着残留物として残り、それらが曲がりなどの吐出不良の原因となる。色材として顔料を用いた場合や樹脂として樹脂エマルジョンを用いた場合は、これらが溶媒に溶解せずに分散しているため固着残留物となり易く、本発明は有効である。顔料の場合は再分散性のあるものもあるが、樹脂エマルジョンは一度固着してしまうと、新たに吐出液体に接触しても再分散しないこと、また定着性付与のための添加であることが多く、接着機能があることから、ノズル内壁などに固着してしまうと完全に除去するのは非常に困難であったが、本発明ではそれが可能となった。
無機顔料としては、酸化チタン、酸化鉄、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、カドミウムレッド、クロムイエロー、及びコンタクト法、ファーネス法、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使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、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、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、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、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など)、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使用できる。これらの中でも、溶媒と親和性の良いものが好ましい。
上記の他に、顔料(例えばカーボン)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等も使用できる。また、顔料をマイクロカプセルに包含させ、該顔料を水中に分散可能なものとしたものであっても良い。
顔料の粒径については特に制限は無いが、最大個数換算で最大頻度が20〜150nmの粒径の顔料インクが好ましい。粒径が150nmを超えると、インクとしての顔料分散安定性が悪くなるばかりでなく、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20nm未満では、インクの保存安定性、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させるには、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。
分散剤を用いて顔料を分散する場合には、公知の分散剤を適宜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。
その例としては、親水性高分子として、天然系ではアラビアガム、トラガンガム、グーアガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子;アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子;ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子;キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子、半合成系ではメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子;デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子;アルギン酸ナトリウム、アルギン酸ブロピレングリコールエステル等の海藻系高分子、純合成系ではポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−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、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−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−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−アクリル酸共重合体、アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、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等、及びこれらの塩が挙げられる。
これらの樹脂の添加量は、信頼性を考慮した上で適宜選択される。
分散相の樹脂微粒子成分としてはアクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコン系樹脂などが挙げられ、特にアクリルシリコン系樹脂が効果的であるが、特に限定されるものではなく、公知のものを用いた場合に信頼性を確保するためのものであり、市販の樹脂エマルジョンを用いることも可能である。
その具体例としては、マイクロジェルE−100、E−2002、E−5002(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン 日本ペイント製)、ボンコート5454(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン 大日本インキ化学製)、ジョンクリル775(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン ジョンソンポリマー製)、SAE1014(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン 日本ゼオン製)、サイビノールSK−200(アクリル系樹脂エマルジョン サイデン化学製)、プライマルAC−22、AC−61(アクリル系樹脂エマルジョン ローム・アンド・ハース製)、ナノクリルSBCX−2821、3689(アクリル−シリコン系樹脂エマルジョン 東洋インキ製)、#3070(メタクリル酸メチル重合体樹脂エマルジョン 御国色素製)などが挙げられる。
その他の構成成分である、水溶性有機溶剤、界面活性剤、pH調整剤、防腐防黴剤などは前記洗浄液兼充填液の構成成分と同様であり、特に限定されるものではない。
上記インクは、前述の構成成分を媒体中に分散又は溶解し、さらに必要に応じて攪拌混合して作製する。分散はサンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシャイカー、超音波分散機等により行うことができ、攪拌混合は通常の攪拌羽を用いた攪拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等で行うことができる。
下記処方の洗浄液兼充填液を作成し、0.1μmフィルターでろ過した。
<洗浄液兼充填液>
・一般式(a)のフッ素化合物(Rf:C4F9、M:Na) 1.0重量%
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 76.5重量%
(1)洗浄液兼充填液の起泡性、消泡性評価
上記ろ過後の洗浄液兼充填液について、起泡性、消泡性の評価を行った。
10℃の環境下で、上記洗浄液兼充填液を100mlのメスシリンダーに10ml入れたのち、空気の注入を開始し、洗浄液兼充填液と気泡の体積合計が100mlになった時点で空気の注入を停止した。
空気の注入開始から注入停止までの時間を起泡時間とし、空気の注入を停止した時点から、上記洗浄液兼充填液と気泡の合計体積が20mlになるまでの時間を計測して消泡時間とし、以下の基準で評価した。結果を表1に示す。
(起泡性)
〔評価基準〕
◎:起泡時間が30秒以上
○:起泡時間が25秒以上、30秒未満
△:起泡時間が20秒以上、25秒未満
×:起泡時間が20秒未満
(消泡性)
〔評価基準〕
◎:消泡時間が100秒未満
○:消泡時間が100秒以上、200秒未満
△:消泡時間が200秒以上、400秒未満
×:消泡時間が400秒以上
Ni電鋳ノズル表面上に、シリコーンレジン(東レダウコーニングシリコーン製SR−2411)をスプレー法で塗布して、厚さ約1.0μmのシリコーン層を形成した。
その際、ノズル孔及びノズル板裏面を水溶性樹脂でマスキングし、シリコーン層を形成した後、剥離除去した。
次いで、200℃で1時間加熱硬化させて撥インク層とし、Ni/シリコーン樹脂からなるノズルプレートを作製した。
次に、このNi/シリコーンノズルプレートを用いてシリコーン撥水膜ヘッドを作製し、前述した図1、図2、図3で示したプリンター(リコー製:IPSiO G707)に装着して、以下のようにして評価を行った。
あらかじめ下記のインクを充填して印字を行い、全ノズルからインクが吐出されており、ベタ部にスジ、白抜け、噴射乱れが無いことを確認した。
次に、ノズル前面から外部のポンプでインクを吸引した後、インクジェット記録装置の供給ポンプを用いて供給口から、カートリッジに充填した状態で前述の洗浄液兼充填液を供給し、ノズル前面からポンプで洗浄液兼充填液を吸引する動作を5回繰り返した。
<インク>
下記処方の材料を混合攪拌した後、1.0μmフィルターでろ過して、ブラックインクを作成した。
・CAB−O−JET 200(スルホン基付加型) 20.0重量%
・界面活性剤ECTD3NEX(日光ケミカルズ製) 1.5重量%
・アクリルシリコン系樹脂エマルジョン 8.0重量%
(ナノクリルSBCX−2821 東洋インキ製)
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 48.0重量%
その後、ノズル面に保湿キャップをしてプリンターを50℃60%RH環境下で1ヶ月間放置し、その時点でインクを再充填し、5%チャートベタ部の筋、白抜け、噴射乱れの有無を目視で評価した。評価基準は下記のとおりである。結果を表1に示す。
なお、印刷パターンは、紙面全面積中、各色印字面積が5%であるチャートにおいて、各インクを100%dutyで印字した。印字条件は、記録密度は360dpi、ワンパス印字とした。
(洗浄/放置後の吐出性)
〔評価基準〕
◎:ベタ部に白抜け、スジ、噴射乱れが無い。
○:ベタ部に白抜けはないが、スジ、噴射乱れが若干認められる。
△:ベタ部に白抜け、スジ、噴射乱れが一部に認められる。
×:ベタ部に白抜け、スジ、噴射乱れが全域にわたって認められる。
実施例1における洗浄液兼充填液の処方を下記のように変えた点以外は、実施例1と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
<洗浄液兼充填液>
・一般式(a)のフッ素化合物(Rf:C4F9、M:Na) 0.1重量%
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 77.4重量%
実施例1における洗浄液兼充填液の処方を下記のように変えた点以外は、実施例1と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
<洗浄液兼充填液>
・一般式(a)のフッ素化合物(Rf:C4F9、M:Na) 2.0重量%
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 75.5重量%
実施例1における洗浄液兼充填液の処方を下記のように変えた点以外は、実施例1と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
<洗浄液兼充填液>
・一般式(a)のフッ素化合物(Rf:C4F9、M:Na) 0.05重量%
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 77.45重量%
実施例1における洗浄液兼充填液の処方を下記のように変えた点以外は、実施例1と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
<洗浄液兼充填液>
・一般式(a)のフッ素化合物(Rf:C4F9、M:Na) 2.5重量%
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 75.0重量%
実施例1におけるインク及び洗浄液兼充填液の処方を下記のように変えた点以外は、実施例1と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
<インク>
下記処方の材料を混合攪拌した後、0.8μmポリプロピレンフィルターで濾過して、シアンインクを作成した。
シアン顔料としてC.I.ピグメントシアン15:3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成した。この顔料をイオン交換水に分散し、限外濾過膜で脱塩濃縮して、顔料濃度15重量%のシアン顔料分散液とした。
・シアン顔料分散液 20.0重量%
・界面活性剤 ECTD3NEX(日光ケミカルズ) 1.0重量%
・グリセリン 5.2重量%
・ジエチレングリコール 15.6重量%
・アクリルシリコーン樹脂エマルジョンAP4710(昭和高分子製)3.0重量%
・純水 55.2重量%
<洗浄液兼充填液>
・一般式(a)のフッ素化合物(Rf:C4F9、M:Li) 1.0重量%
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 76.5重量%
実施例1におけるインク及び洗浄液兼充填液の処方を下記のように変えた点以外は、実施例1と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
<インク>
下記処方の材料を混合攪拌した後、0.8μmポリプロピレンフィルターで濾過して、マゼンタインクを作成した。
・Daiwa IJ Magenta R(ダイワ化成) 50.0重量%
・界面活性剤 ECTD3NEX(日光ケミカルズ) 1.0重量%
・グリセリン 5.2重量%
・ジエチレングリコール 15.6重量%
・純水 28.2重量%
<洗浄液兼充填液>
・一般式(a)のフッ素化合物(Rf:C4F9、M:NH4) 1.5重量%
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 76.0重量%
Ni電鋳ノズル板表面上及びノズル孔内に、スパッタリング法により、厚さ約50nmのSiO2層を形成した後、フッ素系シランカップリング剤として変性パーフルオロポリオキセタン(ダイキン工業製:オプツールDSX)を、真空蒸着法により、厚さ約100nm付着させた。次いで、大気中、150℃で2時間加熱して、Ni/フッ素系シランカップリング剤層からなるノズルプレートを作製した。
このノズルプレートを用いてフッ素系撥水膜ヘッドを作製し、前述した図1、図2、図3で示したプリンター(リコー製:IPSiO G707)に装着した。
続いて、実施例1と同じインク及び下記の洗浄液兼充填液を用いて、実施例1と同様にして起泡性、消泡性、洗浄/放置後の吐出性の評価を行った。結果を表1に示す。
<洗浄液兼充填液>
・一般式(a)のフッ素化合物(Rf:C4F9、M:K) 0.5重量%
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 77.0重量%
実施例1における洗浄液兼充填液の処方を以下のように変えた点以外は、実施例1と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
<洗浄液兼充填液>
・炭化水素系界面活性剤ECTD3NEX(日光ケミカルズ製) 1.0重量%
〔C13H27O(C2H4O)3CH2COONa〕
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 76.5重量%
実施例1における洗浄液兼充填液に代えて純水を用いた点以外は、実施例1と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
実施例6における洗浄液兼充填液の処方を下記のように変えた点以外は、実施例6と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
<洗浄液兼充填液>
・フッ素系界面活性剤FS−300(Du Pont社製) 1.0重量%
(ポリオキシアルキレン−2−パーフルオロアルキルエチルエーテル)
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 76.5重量%
実施例7における洗浄液兼充填液の処方を下記のように変えた点以外は、実施例7と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
<洗浄液兼充填液>
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 77.5重量%
実施例8における洗浄液兼充填液の処方を下記のように変えた点以外は、実施例8と同様にして起泡性、消泡性の評価を行った。結果を表1に示す。
<洗浄液兼充填液>
・界面活性剤ECTD3NEX(日光ケミカルズ製) 0.5重量%
・グリセリン 15.0重量%
・1,3−ブタンジオール 7.5重量%
・純水 77.0重量%
これに対し、比較例1、3、5の洗浄液兼充填液は界面活性剤を含有しており洗浄力は高いが、泡の影響で洗浄液自体の各ノズルへの充填性が低く、洗浄不良のため、ノズル内付着残留物の影響で吐出性が悪かった。
また、比較例2、4の洗浄液兼充填液は、泡の影響はないが洗浄力が不十分なため、やはりノズル内付着残留物の影響で吐出性が悪かった。
<洗浄液兼充填液の調製>
まず、表2、表3の各実施例及び比較例の欄に示す化合物(b)又は界面活性剤、及び浸透剤を表2、表3に示す配合割合(重量%)で水と混合し均一に溶解させた。
次いで、表2、表3に示す配合割合(重量%)で水溶性有機溶剤を混合し、一時間攪拌して均一に混合した。
この混合液を0.8μmのセルロースアセテートメンブランフィルターで加圧濾過し、粗大粒子やごみを除去して評価用の各洗浄液兼充填液を得た。その外観を表4、表5に示す。
なお、水溶性有機溶剤の欄の「MBD」「1,3−BD」「Gly」は保湿剤としても機能する材料である。
同じく実施例8と同様にして、フッ素系撥水膜ヘッドを用いた場合の起泡性、消泡性、洗浄/放置後の吐出性の評価を行った。
これらの結果を纏めて表4、表5に示す。表中の「シリコーン」の欄がシリコーン撥水膜ヘッドを用いた場合であり、「フッ素系」の欄がフッ素系撥水膜ヘッドを用いた場合である。
MBD:3−メチル−1、3−ブタンジオール
1、3−BD:1、3−ブタンジオール
2Py:2−ピロリドン
Gly:グリセリン
EHD:2−エチル−1,3−ヘキサンジオール
TEGMBE:トリエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル
EF−N302:シクロ−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニル)イミド・カリウム塩(三菱マテリアル電子化成社製、有効成分100重量%)
EF−N304:シクロ−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニル)イミド・アンモニウム塩(三菱マテリアル電子化成社製、有効成分100重量%)
EF−N305:シクロ−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニル)イミド・リチウム塩(三菱マテリアル電子化成社製、有効成分100重量%)
ソフタノールEP−7025(界面活性剤):ポリオキシアルキレンアルキルエーテル(日本触媒社製、有効成分100重量%)
Zonyl FS−300(界面活性剤):ポリオキシエチレンパーフロロアルキルエーテル(Dupont社製、有効成分40重量%)
上記EF−N302(M=K)、EF−N304(M=Li)、EF−N305(M=NH4)の構造式を次に示す。
これに対し、比較例6は起泡性、消泡性は良好であったが、洗浄/放置後の吐出性が悪く、比較例7〜8は、起泡性、消泡性、洗浄/放置後の吐出性のいずれも悪かった。また、比較例9は、材料が水に溶解せず使用不可能であった。
<洗浄液兼充填液の調製>
まず、表6の各実施例の欄に示す化合物(h)及び浸透剤を表6に示す配合割合(重量%)で水と混合し均一に溶解させた。
次いで、表6に示す配合割合(重量%)で水溶性有機溶剤を混合し、一時間攪拌して均一に混合した。
この混合液を0.8μmのセルロースアセテートメンブランフィルターで加圧濾過し、粗大粒子やごみを除去して評価用の各洗浄液兼充填液を得た。その外観を表7に示す。
なお、表6中の「K−FSI、Na−FSI、Li−FSI」は、それぞれフッ化スルホンイミドのカリウム塩、ナトリウム塩、リチウム塩を示す。また、他の略号で記載した材料は表2、表3の場合と同じである。
同じく実施例8と同様にして、フッ素系撥水膜ヘッドを用いた場合の起泡性、消泡性、洗浄/放置後の吐出性の評価を行った。
これらの結果を纏めて表7に示す。表中の「シリコーン」の欄がシリコーン撥水膜ヘッドを用いた場合であり、「フッ素系」の欄がフッ素系撥水膜ヘッドを用いた場合である。
<洗浄液兼充填液の調製>
まず、表8の各実施例の欄に示す化合物(a’)及び浸透剤を表8に示す配合割合(重量%)で水と混合し均一に溶解させた。
次いで、表8に示す配合割合(重量%)で水溶性有機溶剤を混合し、一時間攪拌して均一に混合した。
この混合液を0.8μmのセルロースアセテートメンブランフィルターで加圧濾過し、粗大粒子やごみを除去して評価用の各洗浄液兼充填液を得た。その外観を表9に示す。
なお、表8中の「K置換物、Na置換物、Li置換物」は、それぞれ下記〔化2〕のフッ素化合物のカリウム塩、ナトリウム塩、リチウム塩を示す。また、他の略号で記載した材料は表2、表3の場合と同じである。
2a 流体抵抗部
2b 加圧液室
2c 連通口
2d 隔壁
3a ノズル
5f 駆動部
5g 支持部(非駆動部)
6a 凸部
6b ダイヤフラム部
6c インク流入口
10 フレーム
20 流路板
30 ノズルプレート
40 ベース
50 積層圧電素子
60 振動板
70 接着層
101 装置本体
102 給紙トレイ
103 排紙トレイ
104 インクカートリッジ装填部
105 操作部
111 上カバー
112 前面
115 前カバー
131 ガイドロッド
132 ステー
133 キャリッジ
134 記録ヘッド
135 サブタンク
141 用紙載置部
142 用紙
143 給紙コロ
144 分離パッド
145 ガイド
151 搬送ベルト
152 カウンタローラ
153 搬送ガイド
154 押さえ部材
155 加圧コロ
156 帯電ローラ
157 搬送ローラ
158 デンションローラ
161 ガイド部材
171 分離爪
172 排紙ローラ
173 排紙コロ
181 両面給紙ユニット
182 手差し給紙部
201 インクカートリッジ
Claims (4)
- 液体吐出装置及びこの装置に用いるインクカートリッジの液体流路を洗浄するための洗浄液兼充填液であって、次の(1)及び(5)の群から選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする液体吐出装置及びインクカートリッジ用洗浄液兼充填液。
(1)パーフルオロアルキルスルホンイミド及びその誘導体
(ただし、アルキルの炭素数は1〜4である。)
(5)フッ化スルホンイミド及びその誘導体 - 前記(1)又は(5)の化合物が、下記一般式(a)(a’)(b)(h)で表される化合物であることを特徴とする(1)に記載の液体吐出装置及びインクカートリッジ用洗浄液兼充填液。
(1)一般式(a) (RfSO2)2NM
(1)一般式(a’) (RfSO2)(RSO2)NM
(1)一般式(b) (CF2)n(SO2)2NM (環状)
(5)一般式(h) (FSO2)2NM
〔式中、RfはCF3、C2F5、C3F7、C4F9のいずれか、Rは炭素数1〜10のアルキル基、MはH、Li、Na、K、NH4のいずれか、nは1〜4の整数を表す。〕 - 前記一般式(a)(a’)(b)(h)で表される化合物の含有量が0.1〜4.0重量%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体吐出装置及びインクカートリッジ用洗浄液兼充填液。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の液体吐出装置及びインクカートリッジ用洗浄液兼充填液が充填されていることを特徴とするカートリッジ。
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