【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、記録媒体に液体インクを用いるインクジェ
ット記録装置に関する。
〔従来の技術〕
インクジェットプリンターは、コンティニュアスジェ
ット、インパルスジェット、サーマルジェット等、様々
なインク滴噴射方式により、無騒音、高速印刷、高品位
印刷、カラー印刷を実現しているが、インク滴を10〜10
0μｍ程度の微小ノズルオリフィスから噴出して印刷す
る技術のため、インクが微小オリフィスや微細流路で安
定して流動できるように、非常にクリーンで安定した特
性のインクが要求される。そのため、インク製造を極力
ゴミやチリの発生を抑えたクリーンルームで行ったり、
さらにインクを１μｍ以下のメンブレンフィルターで精
密濾過を行ったりしてクリーンなインクを保っていた。
一方、このような過程でクリーンにされたインクを収容
するインクタンクについても、インク中へチリやゴミ、
異物を混入させないように、インクを収容する前に超純
水を用いた精密洗浄がなされていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、前述の従来技術では、インクタンク中のイン
クをクリーンに保てるのは初期だけで、インクタンクが
様々な環境下におかれた場合、温度変化や経時滴な変化
が加わるためインクタンクを構成する材料中の添加剤が
インク中へ溶出してインクの組成物と化学反応をおこ
し、それによりインク中に不溶物をつくり、該不溶物が
インクジェットプリンター中の微細経路やフィルター、
オリフィス等につまりインクの流動を防げ、プリンター
の印刷不良や、印刷かすれをおこす問題がある。
そこで、本発明はこのような問題点を解決するもの
で、その目的とするところは液体インクを有するインク
タンクが、初期状態だけでなく、温度変化や経時変化が
加わっても、プリンターの印刷不良や印刷かすれを起こ
さないインクジェットプリンター等のインクジェット記
録装置を提供するところにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のインクジェット記録装置は
１）．インクタンク及びインクタンク中に液体インクを
有するインクジェット記録装置において、該液体インク
のナトリウムイオン濃度が0.001〜0.2重量％である。
２）．インクタンク及びインクタンク中に液体インクを
有するインクジェット記録装置において、該液体インク
のナトリウムイオン濃度が、0.001〜0.2重量％であり、
該インクタンクの材料が、脂肪酸、及び／又は脂肪酸誘
導体類を含有する樹脂及び／又は合成ゴムである。
３）．インクタンク及びインクタンク中に液体インクを
有するインクジェット記録装置において、インクタンク
を構成する材料中の脂肪酸、もしくは脂肪酸誘導体類の
総量が、10〜100ppmであることを特徴とする。
インクジェット記録装置のインク系は第１図（ａ）に
示すようにインク11を格納する交換可能なインクタンク
12、インク11を印刷ヘッド14へ連結する、インク供給管
13から基本的に構成され、インクタンク12のインクが減
少した場合、インクタンク12をインク供給管13から切り
離し、満たんのインクを有するインクタンク12をインク
供給管13へ連結し、再び印刷ヘッド14へインク11が供給
可能となる。
また第１図（ｂ）のように、印刷ヘッド14へゴミ等、
ノズルオリフィス15を詰まらせる原因となる異物や不溶
物を流さないため、インク経路中にフィルタ16を設ける
ことにより、プリンターの信頼性を向上することができ
る。
さらに第２図のように、印刷ヘッド14が一体型インク
タンク21から直接インク11を供給され、インク供給管13
が省略されたインク系もある。
インクジェットプリンターのインク系部材はインクと
接触するため耐インク性がなければならない。その要件
をみたし、一般に入手しやする材料としてポリオレフィ
ン系樹脂やポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、シリ
コーン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ABS樹
脂、ポリアセタール、ナイロン、不飽和ポリエステル樹
脂、PET、アラミド樹脂等の樹脂材料やスチレンブタジ
エンゴム（SBR）、ブタジエンゴム、クロロプレン、ニ
トリルゴム、ブチルゴム、EPDM、ウレタンゴム、シリコ
ーンゴム、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ヒ
ッ素ゴム等の合成ゴムがある。これらの樹脂や合成ゴム
は、それ自身を構成する化学物質以外に、安定剤やUV吸
収剤、酸化防止剤など多くの添加助剤が、目的に応じて
適当量添加されている。
本発明者は、インクタンクを構成する樹脂や合成ゴム
中に含まれる添加剤成分がインク中へ溶出し、該溶出成
分がインクの組成分と反応して不溶物を生成することを
発見し本発明に至った。すなわち、インク11を含有した
インクタンク12が、長時間使用されなかったり、あるい
は、室温より温度の高い条件でおかれたりすることによ
り、インクタンク12を構成する樹脂や合成ゴム中に含ま
れる脂肪酸や脂肪酸誘導体類がインク中へ溶出して室温
に戻った時再び析出し不溶物を作ったり、またインクに
含まれているナトリウムイオンと溶出物が反応して脂肪
酸ナトリウムの不溶物を生成したりしてフィルター16や
ノズルオリフィス15をつまらせ、インクの流れを防げた
のである。特に該樹脂や合成ゴム中の添加剤がステアリ
ン酸、ステアリン酸アマイド、ステアリン酸金属塩の場
合、ステアリン酸ナトリウムを生成し、この化合物は糸
状や針状の細長い結晶になるため、フィルター15や細い
インク流路に詰まりやすく、インクの流動を防げやす
い。この現象は、インクを含むインク容器が40℃以上の
高温で１日以上放置した場合、顕著に顕著におこる。こ
の原因としては、樹脂や合成ゴム中のステアリン酸、ス
テアリン酸アマイド、ステアリン酸金属塩が高温状態で
溶けやすくなるとともに、樹脂や合成ゴム自身のポリマ
ーマトリクスも温度の上昇により分子振動をおこすため
マトリクス中に存在する該ステアリン酸やその誘導体の
溶出が大きくなるためであると考えられる。さらにイン
クのpHが高くなると、該効果はいっそう高くなる。
インク容器を構成する樹脂や合成ゴム中に含まれる脂
肪酸やその誘導体の添加されれている量は樹脂やゴムの
種類、及び同じ種類でもグレードの違い等によって異な
る。特に、インク容器に適当な耐薬品性が高く、コスト
が安く袋状に加工できる材料としてポリエチレン、ポリ
プロピレンに代表されるポリオリレフィン樹脂がある。
該樹脂中には前記脂肪酸やその誘導体が、重合時の安定
剤として添加されたり、フィルムに加工する時にローラ
ーへの付着を防止するスリップ剤として添加される。安
定剤やスリップ剤に用いられる脂肪酸及び脂肪酸誘導体
類は、炭素数８〜22のものが一般に使用され、その中で
もステアリン酸、Ca、Al、Mg、Znの、ステアリン酸金属
塩（以後ステアリン酸（Ca、Al、Mg、Zn）で表す）、ス
テアリン酸アマイド、ベヘン酸、ベヘン酸（Ca、Al、M
g、Zn）、ベヘン酸アマイド、オレイン酸、オレイン酸
（Ca、Al、Mg、Zn）オレイン酸アマイド、エルカ酸、エ
ルカ酸（Ca、Al、Mg、Zn）エルカ酸アマイド等がある。
特にポリエチレンフィルムの場合、その重合性により
リニア低密度、ポリエチレン（LLDPE）低密度ポリエチ
レン（LDPE）中密度ポリエチレン（MDPE）、高密度ポリ
エチレン（HDPE）等、多種類あり、それぞれに添加され
る脂肪酸やその誘導体の量も異なる。その他インク容器
として容器材料中に脂肪酸やその誘導体類を含む材料と
しては塩化ビニルやナイロン、ポリアセタール、エチレ
ン−酢酸ビニル、ABS樹脂等やほとんどの合成ゴムが挙
げられる。
一方、インクジェットプリンターに用いられるインク
は、取り扱い性がよくインク自身の乾燥によるノズルオ
リフィスの目詰りがおこらないことや、インク噴射ヘッ
ドから高速応答してインク粒を噴出するためインクが低
粘性流体といった特性が必要で、一般に水ベースの水性
インクが使用されている。そのため、インク中には、水
に可溶な直接染料や酸性染料、塩基性染料等の色素成
分、及び水が蒸発してもインクの乾燥を防ぐ湿潤成分を
含んでいる。特に色素成分である直接染料等は、水の溶
解度を上げるため分子内にスルホン酸ナトリウムを多く
有し、さらに染料工程中での塩折工程で使用される塩化
ナトリウム、ジアゾ化工程での亜硝酸ナトリウム、その
他酢酸ナトリウムや炭酸ナトリウム、水酸ナトリウム、
硫酸ナトリウムが染料中に含まれる。従って、インク中
に含まれるナトリウムイオンとインクタンクに含まれる
脂肪酸やその誘導体が温度等によりインク中に溶出して
脂肪酸ナトリウムをつくり、インクの流動性を防げる原
因となるのである。
本発明者は、ポリオレフィン樹脂の中でもよく用いら
れる低密度ポリエチレンのフィルムで作った袋に、袋か
らの溶出を加速するため１％KOHを含むナトリウムイオ
ン濃度の異なる水溶液を入れ、密閉した後、70℃の環境
下で約10日間放置して、その後常温に５日おいてから溶
液中の生成物について観察を行った。条件として60μｍ
厚みの低密度ポリエチレン袋を用い、ナトリウムイオン
量が0.1wt％、0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.3wt％
となるようなNaCl水溶液を、それぞれ袋中に気泡が残ら
ないよう液中ヒートシールを行い、放置後、0.25wt％、
0.3wt％のNaClを含む袋では、糸状の結晶の生成が認め
られた。該糸状結晶を赤外線分光光度計とＸ線マイクロ
アナライザーにより分析した結果、ステアリン酸ナトリ
ウムであることが判明した。従ってインク容器として
は、容器を構成する樹脂や合成ゴム中に脂肪酸やその誘
導体を含んでいても、容器中のインクのナトリウムイオ
ン濃度が0.2wt％以下であればインク容器から流動性を
防げる原因となる脂肪酸ナトリウムを出さずに済むので
ある。
一方、インク中のナトリウムイオン濃度が下がりすぎ
ると、水溶液中で染料が会合しやすくなり、また原因は
明らかではないが、染料の会合性の高いインクは連続イ
ンク噴出安定性に欠き好ましくない。そのため、インク
中のナトリウムイオン濃度としては0.001〜0.2wt％が適
当である。
本発明のインクジェットプリンターに係る記録用イン
クは、水、水溶性染料、湿潤剤を主成分とするが、各組
成物中に含まれるナトリウムイオンの濃度の総和がイン
ク全量の0.001〜0.2wt％でなければならない。
水については、ナトリウムイオン濃度を極力下げるた
めに、超純水を用いる。超純水を得るには通常の水道水
を逆浸透膜やイオン交換樹脂等、公知の手法により処理
することにより得ることができる。
水溶性染料は、一般に多くのナトリウムを含んでい
る。その原因として、染料の塩析工程で使用される塩化
ナトリウムや、ジアゾ化工程での亜硝酸ナトリウム、そ
の他の工程中での酢酸ナトリウムや炭酸ナトリウム、水
酸化ナトリウム、硫酸ナトリウムが、製造された染料中
に含まれるからである。また水溶性染料自身にも、多く
の場合、分子内にスルホン酸ナトリウム基を含んでお
り、一般に入手できる水溶性染料のほとんどは、染料中
にナトリウムとして５％以上は含まれる。従って本発明
の記録用インクに用いるためには、これらのナトリウム
化合物を製造段階で使用を減らし、他のアルカリ金属化
合物、例えば塩化カリウム等を使用することによりナト
リウムイオンを低減できる。また、前述のナトリウム化
合物を使用した場合でも、陽イオン交換樹脂、例えばア
ンバーライト120系（オルガノ（株）商標）やダウエッ
クス50W（ダウケミカル商標）等の強酸性陽イオン交換
樹脂をＨ型にして、染料水溶液を該交換樹脂に通すこと
によりナトリウムイオンを低減できる。
本発明に用いる水溶性染料は、カラーインデックスに
ある直接染料、酸性染料、塩基性染料が使用でき、該染
料を前述のナトリウム化合物を低減する製造法や、精製
法で本発明の所望のナトリウムイオン濃度に調整するこ
とができる。染料は記録用インクの着色成分であるの
で、被記録媒体へ印刷された時、十分なコントラストが
必要であり、また染料濃度が高すぎるとインクジェット
ヘッドのノズル部で乾燥析出による目詰りが起こるた
め、0.5〜10重量部が最適である。
湿潤剤は、インクジェットヘッドのノズル部で記録用
インクの乾燥を防止するための重要な成分である。本発
明の記録用インクでは、水溶性有機溶剤が使用でき、そ
の内でも多価アルコール類、及び該多価アルコール類の
エーテル誘導体、エステル誘導体、水溶性アミン、含窒
素環状化合物等が適している。具体的には、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、プロピレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、グリセリン等の多価アルコール類、エチレングリコ
ールモノメチルエーテル、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エチルエーテ
ル、ジエチレングリコールモノプチルエーテル、ジエチ
レングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコー
ルメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールモノ
メチルエーテル等の多価アルコール類のアルキルエーテ
ル誘導体類、エチレングリコールモノメチルエーテルア
セテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルア
セテート、グリセリルモノアセテート、グリセルジアセ
テート等の多価アルコールのエステル誘導体、（モノ・
ジ・トリ）エタノールアミン、ポリオキシエチレンアミ
ン等の水溶性アミン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等の
含窒素環状化合物がある。これら水溶性有機溶剤は、ナ
トリウムイオンを含まないため特に精製する必要はない
が、合成過程でナトリウム化合物を使用しなければなら
ない水溶性有機溶剤については精製すべきである。該有
機溶剤の添加量としては、記録用インクの乾燥防止のた
め、量が多い程効果はあがるが、一方記録用インクの粘
度も上昇するための多量の添加は好ましくない。一般
に、インク粘度はインク粒の噴出サイクルに大きく影響
を及ぼし、粘度が高くなると噴出サイクルは上がらず噴
出特性も不安定になる。そのためインク粘度は50mPa・
ｓ以下が好ましく、この粘度範囲を考慮すると、水溶性
有機溶剤は５〜80重量部、添加することができる。
また、本発明のインクジェットプリンタに用いる記録
用インクは、記録紙への浸透を速くするため、日本特開
昭56−57862に本発明者等が提案しているようにインクp
H値を12〜14に調整できる。この場合、pH値を上げるた
めアルカリ金属の水酸化物を用いるが、本発明の場合、
水酸化リチウムや水酸化カリウムが適当で、水酸化ナト
リウムは使用できない。
その他の添加剤として、防腐剤や防カビ剤、キレート
剤、PH調整剤等、必要に応じ添加できるが、該添加剤は
ナトリウム系化合物が多く、少量の添加が好ましい。
さらに本発明者は、この脂肪酸及びその誘導体とイン
クのナトリウムイオンの反応に着目しインクタンクを構
成する樹脂や合成ゴムに含まれる脂肪酸及びその誘導体
類を減少させることにより、インク中にナトリウムイオ
ンを0.2wt％以上含んでいても、不溶物の生成が抑制で
きることを確認した。実験として、1wt％のKOHを含むナ
トリウムイオン濃度で0.5wt％のNaCl水溶液に、ステア
リン酸Caがそれぞれ５、10、50、100、200ppmを含むポ
リエチレン製の袋を用いて、前記NaCl水溶液100ccを気
泡が残らないように液中熱シールを行い、70℃の環境化
で10日間放置して、その後室温に３日おいてから袋を破
り液体をとり出して10μｍの孔径をもつ金属製フィルタ
ーでろかした。その結果、200ppmのステアリン酸Caを含
む袋のみ不溶物が発生していた。また5ppmを含む袋は熱
シール部から液体がたれており、この濃度ではシール強
度が弱いため、10〜100ppmのステアリン酸Ca濃度のポリ
エチレン袋を用いれば、ナトリウムイオンを0.2wt％以
上含んでいても、不溶物の生成が抑制でき、シール強度
も実用的であることがわかった。すなわち、インクタン
ク中のインクの組成やナトリウム濃度によっても不溶物
の発生は変化するがインクタンクを構成する脂肪やゴム
材中のステアリン酸Caのような脂肪酸やその誘導体類の
総量が10〜100ppmであれば、インクジェットプリンター
のインク系の流動を防げる不溶物生成はなく実用上問題
ない。
〔実施例〕
実施例１
C.I.Direct Black38 10重量％
超純水 90重量％
上記水溶液100gをＨ型強酸性陽イオン交換樹脂アンバ
ーライト120Bの充てんされたイオン交換塔に通し、ナト
リウムイオンの除去を行ない、C. I. Direct Black
38の精製10％水溶液を得た。該水溶液は、NaがＨに交
換されてPHが低く、KOH水溶液でPH10になるよう調整し
た。この液を用いて下記の組成に示すインクを調合し
た。このインクをイオンクロマトで測定した結晶、ナト
リウム0.1％、カリウム0.4％、塩素0.5％であった。
C.I.Direct Black38の精製10％水溶液 12重量部
グリセリン 20重量部
超純水 68重量部
調合後、１μｍのミリボアメンプレンフイルターでろ
かを行った後、減圧脱気して、ポリエチレンフイルムか
ら成るインク袋へ該インクを150g入れ、袋中に空気が入
らないよう液中熱シールを行いインクタンクを得た。該
インクタンクを70℃中に120時間放置して、さらに室温
で３日間放置してから、IP−130Kインクジェットプリン
ター（セイコーエプソン（株）製）へ該インクタンクを
接続して、印字を行った。該インクタンクを10パック使
用したところで、インク経路中のナイロン30μｍフィル
ターを調べたところ、フィルターには何も詰まっておら
ず良好であった。
比較例１
実施例１の10％染料水溶液をイオン交換塔に通さず、
実施例１と同量のKOH水溶液で調整した。該調整液を用
いて、実施例１と同様の組成でインクを得た。イオンク
ロマトで測定の結果、ナトリウム0.5％、カリウム0.4
％、塩素0.5％であった。
調整後、実施例１と同様にしてインクタンクを作り、
同条件で放置後、印字したところ３パック目で印字不良
をおこした。インク経路中のフィルターを調べたとこ
ろ、フィルターは、大部分が詰まっており、赤外分光計
と電子顕微鏡で拡大して調べた結果、ステアリン酸ナト
リウムの結晶であった。印字不良は、このフィルター詰
りにより、インクの流動が妨げられ、インクの供給不良
によるものであった。
実施例２
C.I.Direct Black 154を合成するに当り亜硝酸ナト
リウムを用いてカップリングを行い、その他の工程では
一切ナトリウム化合物を使用せずに合成を行った。合成
後、塩酸で染料を酸析してから、KOH水溶液に溶かし、
その10％水溶液で下記インクを調合した。
このインクをイオンクロマトで測定した結果、ナトリ
ウム0.03、カリウム0.6％、塩素0.3％であった。
前記のC.I.Direct Black154 10％水溶液 15重量部
ポリエチレングリコール＃300 30重量部
超純水 55重量部
実施例１と同様の評価を行った結果、インク経路のフ
ィルターは詰まることなく、印字状態も良好であった。
実施例３
実施例１あるいは２と同様の処理でナトリウムを低減
した実施例３−１〜３−８中の染料を用いて３−１〜３
−８に示すインクを調合した。比較例として３−10〜３
−13に市販の染料をそのままインクとして調合した。ナ
トリウム、カリウム、塩素はイオンクロマトで測定を行
った。
実施例１と同様の評価を行った結果を表−１に示す。
表−１の結果のとうり、インク中のナトリウムイオン
濃度が0.2％以下であれば、フィルター目詰りは全くお
こらなかった。またカリウムイオン濃度、塩素イオン濃
度はほとんどフィルター目詰りには関与しなかった。
実施例４
実施例１で評価に用いたインク袋を表−２の材料に変
えて同様の実験を行った。インクは実施例１のインク、
及び比較例１のインクを用いて行い表−２の結果を得
た。
ナトリウムイオン濃度が0.2％以下のインクでは表−
２のどの材料に対してもフィルターを目詰りさせなかっ
たが、ナトリウムイオン濃度が0.5wt％のインクはすべ
てフィルター目詰りをおこした。
実施例５
前記実施例３−１〜３−８、比較例３−10〜３−13に
示したインクを表−３に示す実施例５−１〜５−８のイ
ンクタンク、また比較例として５−10〜５−13のインク
タンクにそれぞれ入れ密閉して、70℃の環境に10日間放
置した後、室温で３日間放置してから、IP−130Kインク
ジェットプリンター（セイコーエプソン（株）製）へ該
インクを充てんして、それぞれのインクタンク中のイン
ク150ccすべてを印刷した。印刷後インク系流路中のフ
ィルターの目詰まり具合を調べた結果を表−４に示す。
尚、フィルターは30μｍ孔を有するナイロンメッシュか
らなり、面積は約3cm3である。
実施例インクタンク５−１〜５−８は、全くフィルタ
ー詰まりはなく、容器からの溶出成分とインクの析出物
があったとしても、すべてフィルターを通過したものと
考えられ実用上全く問題ない。一方５−10〜５−13のイ
ンクタンクでは糸状物の集合体が膜状に形成され、フィ
ルターに詰まっており、５−10、５−12、５−13につい
ては印字不良もおこしていた。５−11については、同じ
ようなインクタンクを使い続ければやはり同様にフィル
ターをつまらせ、印字不良をおこすと思われた。
実施例６
脂肪酸系の安定剤、スリップ剤50ppmを含むポリエチ
レン袋に、下記組成に示すインクを200cc入れ、液中ヒ
ートシールにより、気泡を残さないようインクを密閉シ
ールした。該インク容器を10℃で10日間放置した後、室
温で３日おいてから、IP−130Kインクジェットプリンタ
ー（セイコーエプソン（株）製）へ該インクを充てんし
て印字を行ったところ、インクの流動は防げられず、20
0cc印字後、プリンター流路中のナイロン30μｍフィル
ターを調べたところフィルターには何も詰まっておらず
良好であった。
組成
C.I.Direct Black 154 3wt％
ポリエチレングリコール＃400 20wt％
ジエチレングリコール 10wt％
超純水 67wt％
比較例６
脂肪酸系の安定剤スリップ剤200ppmを含むポリエチレ
ン袋に実施例６に示した組成のインクを200cc入れ、実
施例６と同様の実験を行った。その結果、200cc印字前
に印字不良がおこり、プリンターの流路中のナイロン30
μｍフィルターには膜状のものが目詰りしていた。分析
の結果、エルカ酸アミドとオレイン酸アミドの混合物で
あることが判明し、表面のスリップ剤がはくりしたもの
と推定された。
実施例７
脂肪酸素の安定剤、スリップ剤100ppmを含むポリエチ
レン袋に、下記組成を示すインクを200cc入れ、実施例
６と同様の実験を行った。その結果、200cc印字後もフ
ィルターの詰まりがなく良好であった。
C.I.Direct Black 154 2wt％
グリセリン 20wt％
トリエチレングリコール 5wt％
水酸化カリウム 1wt％
超純水 72wt％
比較例７
脂肪酸系の安定剤、スリップ剤200ppmを含むポリエチ
レン袋に、実施例７で示した組成のインクを200cc入れ
実施例７と同様の実験を行った。その結果、200cc印字
前に印字不良がおこり、プリンターの流路中のナイロン
30μｍフィルターには膜状のものが目詰りしていた。分
析の結果、ステアリン酸ナトリウムが主成分であること
が判明し、ポリエチレン中の安定剤が溶出しインクの染
料中（C.I.Direct Black54）に含まれるNaと反応して
生成したものと推定された。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、インクタンクを高
温下や長期間に渡り放置された時、インクタンク部材に
含まれる脂肪酸及びその誘導体が、インクタンク中のイ
ンクへ溶出してインク中で再析出したり、インク成分中
のナトリウムイオンと反応して不溶物を生成したりする
ことがないため、インクジェット記録装置のインク系で
インクの流動が安定でありインクジェットプリンター等
のインクジェット記録装置が印字不良や印字かすれを起
こさず、インクジェット記録装置の信頼性を向上させる
効果がある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus using a liquid ink as a recording medium. [Prior art] Ink jet printers realize noiseless, high-speed printing, high-quality printing, and color printing by various ink droplet jetting methods such as continuous jet, impulse jet, and thermal jet. From 10 to 10
Because of the technology of printing by jetting from a micro nozzle orifice of about 0 μm, an ink with very clean and stable characteristics is required so that the ink can flow stably through the micro orifice and the micro flow path. For this reason, ink production is performed in a clean room where the generation of dust and dust is minimized,
Further, the ink was subjected to microfiltration with a membrane filter of 1 μm or less to keep clean ink.
On the other hand, the ink tank that stores the ink that has been cleaned in such a process also contains dust, dust, and the like in the ink.
Prior to containing the ink, precision cleaning using ultrapure water has been performed so as not to mix foreign substances. [Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-described conventional technology, the ink in the ink tank can be kept clean only at the initial stage. Due to the drastic change, the additives in the material constituting the ink tank elute into the ink and cause a chemical reaction with the ink composition, thereby forming an insoluble matter in the ink, and the insoluble matter is generated in the ink jet printer. Fine paths and filters,
There is a problem that the orifice or the like, that is, the flow of the ink can be prevented, resulting in poor printing of the printer or blurred printing. Therefore, the present invention is intended to solve such a problem. The purpose of the present invention is to provide an ink tank having liquid ink not only in an initial state but also in a printing failure of a printer even when a temperature change or a temporal change is added. An ink jet recording apparatus such as an ink jet printer which does not cause printing or blurring is provided. [Means for Solving the Problems] The ink jet recording apparatus of the present invention is 1). In an ink tank and an ink jet recording apparatus having a liquid ink in the ink tank, the liquid ink has a sodium ion concentration of 0.001 to 0.2% by weight. 2). In an ink jet recording apparatus having an ink tank and a liquid ink in the ink tank, a sodium ion concentration of the liquid ink is 0.001 to 0.2% by weight,
The material of the ink tank is a resin and / or synthetic rubber containing fatty acids and / or fatty acid derivatives. 3). In an ink jet recording apparatus having an ink tank and a liquid ink in the ink tank, the total amount of fatty acids or fatty acid derivatives in the material forming the ink tank is 10 to 100 ppm. The ink system of the ink jet recording apparatus is a replaceable ink tank for storing the ink 11 as shown in FIG.
12, ink supply pipe connecting ink 11 to print head 14
When the ink in the ink tank 12 is reduced, the ink tank 12 is separated from the ink supply pipe 13, the ink tank 12 having the full ink is connected to the ink supply pipe 13, and the print head is formed again. Ink 11 can be supplied to 14. In addition, as shown in FIG.
By providing a filter 16 in the ink path, the reliability of the printer can be improved in order to prevent foreign substances and insolubles that cause clogging of the nozzle orifice 15 from flowing. Further, as shown in FIG. 2, the print head 14 is supplied with the ink 11 directly from the integrated ink tank 21 and the ink supply pipe 13 is provided.
In some ink systems, is omitted. Ink-based members of an ink jet printer must have ink resistance because they come into contact with ink. In view of the requirements, generally available materials include polyolefin resin, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, silicone resin, ethylene-vinyl acetate copolymer, ABS resin, polyacetal, nylon, unsaturated polyester resin, PET, There are resin materials such as aramid resin and synthetic rubbers such as styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber, chloroprene, nitrile rubber, butyl rubber, EPDM, urethane rubber, silicone rubber, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, and arsenic rubber. To these resins and synthetic rubbers, in addition to chemical substances constituting themselves, various additives such as stabilizers, UV absorbers and antioxidants are added in appropriate amounts depending on purposes. The present inventor has discovered that an additive component contained in a resin or a synthetic rubber constituting an ink tank elutes into an ink, and that the eluted component reacts with a component of the ink to form an insoluble substance. Invented the invention. That is, if the ink tank 12 containing the ink 11 is not used for a long time or is placed under a condition higher than room temperature, the fatty acid contained in the resin or synthetic rubber constituting the ink tank 12 When fatty acids and derivatives are eluted into the ink and returned to room temperature, they precipitate again to form insolubles, or sodium ions contained in the ink react with the eluted substances to form insolubles of fatty acid sodium. As a result, the filter 16 and the nozzle orifice 15 were pinched, thereby preventing the flow of ink. In particular, when the additive in the resin or synthetic rubber is stearic acid, stearic acid amide, or a metal salt of stearic acid, sodium stearate is generated, and this compound is formed into a filamentous or needle-like elongated crystal. The ink flow path is easily clogged, and the flow of ink is easily prevented. This phenomenon occurs remarkably when the ink container containing the ink is left at a high temperature of 40 ° C. or more for one day or more. This is because stearic acid, stearic acid amide, and metal stearate in resin and synthetic rubber are easily melted at high temperatures, and the polymer matrix of resin and synthetic rubber itself undergoes molecular vibrations due to temperature rise. This is considered to be because elution of the stearic acid and its derivatives present therein becomes large. The effect is even higher when the pH of the ink is further increased. The amount of the fatty acid or derivative thereof contained in the resin or synthetic rubber constituting the ink container varies depending on the type of the resin or rubber and the grade of the same type. In particular, as a material suitable for an ink container, which has high chemical resistance, is inexpensive, and can be processed into a bag, there is a polyolefin resin represented by polyethylene and polypropylene.
In the resin, the fatty acid or a derivative thereof is added as a stabilizer at the time of polymerization or as a slip agent for preventing adhesion to a roller when processing into a film. Fatty acids and fatty acid derivatives used in stabilizers and slip agents are generally those having 8 to 22 carbon atoms. Among them, stearic acid, metal salts of stearic acid such as Ca, Al, Mg and Zn (hereinafter referred to as stearic acid ( Ca, Al, Mg, Zn)), stearic acid amide, behenic acid, behenic acid (Ca, Al, M
g, Zn), behenic acid amide, oleic acid, oleic acid (Ca, Al, Mg, Zn) oleic acid amide, erucic acid, erucic acid (Ca, Al, Mg, Zn) erucic acid amide. Especially in the case of polyethylene film, there are many types such as linear low density, polyethylene (LLDPE), low density polyethylene (LDPE), medium density polyethylene (MDPE), and high density polyethylene (HDPE) depending on the polymerizability. The amounts of the derivatives are also different. Other materials for the ink container containing fatty acids and derivatives thereof in the container material include vinyl chloride, nylon, polyacetal, ethylene-vinyl acetate, ABS resin, and most synthetic rubbers. On the other hand, ink used in ink jet printers has good handleability and does not cause clogging of the nozzle orifice due to drying of the ink itself, and ink has a low viscosity fluid because it ejects ink droplets from the ink ejecting head at high speed. Properties are required, and water-based water-based inks are generally used. Therefore, the ink contains pigment components such as water-soluble direct dyes, acidic dyes, and basic dyes, and wet components that prevent the ink from drying even when water evaporates. In particular, direct dyes and the like, which are coloring components, have a large amount of sodium sulfonate in the molecule to increase the solubility of water, furthermore, sodium chloride used in the salting step in the dyeing step, and nitrous acid in the diazotization step. Sodium, other sodium acetate, sodium carbonate, sodium hydroxide,
Sodium sulfate is included in the dye. Therefore, the sodium ions contained in the ink and the fatty acids and derivatives thereof contained in the ink tank are eluted into the ink due to the temperature and the like to form sodium fatty acids, which is a cause of preventing the fluidity of the ink. The inventor of the present invention added a 1% KOH-containing aqueous solution having a different sodium ion concentration to a bag made of a low-density polyethylene film, which is often used among polyolefin resins, in order to accelerate dissolution from the bag. The product was allowed to stand for about 10 days in an environment at a temperature of 5 ° C. and then kept at room temperature for 5 days, after which the product in the solution was observed. 60μm as condition
0.1wt%, 0.15wt%, 0.2wt%, 0.25wt%, 0.3wt% sodium ion content using low-density polyethylene bag of thickness
NaCl aqueous solution is subjected to heat sealing in the liquid so that no air bubbles remain in each bag, and after standing, 0.25 wt%
In bags containing 0.3 wt% of NaCl, formation of thread-like crystals was observed. The filament was analyzed by an infrared spectrophotometer and an X-ray microanalyzer, and was found to be sodium stearate. Therefore, even if the ink container contains a fatty acid or a derivative thereof in the resin or synthetic rubber that constitutes the container, if the sodium ion concentration of the ink in the container is 0.2 wt% or less, it is a cause that the fluidity can be prevented from the ink container. This eliminates the need to produce fatty acid sodium. On the other hand, if the sodium ion concentration in the ink is too low, the dye is likely to associate in an aqueous solution, and the cause is not clear, but an ink having a high association of the dye is not preferable because it lacks continuous ink jetting stability. Therefore, the appropriate sodium ion concentration in the ink is 0.001 to 0.2 wt%. The recording ink according to the inkjet printer of the present invention contains water, a water-soluble dye, and a wetting agent as main components, and the total concentration of sodium ions contained in each composition is 0.001 to 0.2 wt% of the total amount of the ink. There must be. With respect to water, ultrapure water is used to reduce the concentration of sodium ions as much as possible. Ultrapure water can be obtained by treating ordinary tap water with a known method such as a reverse osmosis membrane or an ion exchange resin. Water-soluble dyes generally contain a lot of sodium. As the cause, sodium chloride used in the salting-out step of the dye, sodium nitrite in the diazotization step, sodium acetate, sodium carbonate, sodium hydroxide, sodium sulfate in other steps, the dye produced It is because it is included in. In addition, the water-soluble dye itself often contains a sodium sulfonate group in the molecule, and most of generally available water-soluble dyes contain 5% or more as sodium in the dye. Therefore, in order to use the sodium compound in the recording ink of the present invention, the use of these sodium compounds is reduced in the production stage, and sodium ions can be reduced by using other alkali metal compounds such as potassium chloride. Further, even when the above-mentioned sodium compound is used, a strongly acidic cation exchange resin such as Amberlite 120 series (trade name of Organo Co., Ltd.) or Dowex 50W (Dow Chemical trademark) is converted to H-type. Thus, sodium ions can be reduced by passing an aqueous dye solution through the exchange resin. As the water-soluble dye used in the present invention, direct dyes, acid dyes and basic dyes in the color index can be used. The concentration can be adjusted. Since the dye is a coloring component of the recording ink, when printed on a recording medium, sufficient contrast is necessary.If the dye concentration is too high, clogging due to drying and precipitation occurs in the nozzle portion of the inkjet head. , 0.5 to 10 parts by weight is optimal. The wetting agent is an important component for preventing the recording ink from drying at the nozzle of the inkjet head. In the recording ink of the present invention, a water-soluble organic solvent can be used, and among them, polyhydric alcohols, and ether derivatives, ester derivatives, water-soluble amines, and nitrogen-containing cyclic compounds of the polyhydric alcohols are suitable. . Specifically, polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, and glycerin, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, and diethylene glycol Alkyl ether derivatives of polyhydric alcohols such as dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, and triethylene glycol monomethyl ether; esters of polyhydric alcohols such as ethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, glyceryl monoacetate, and glyceryl diacetate Derivatives, (mono
There are water-soluble amines such as di (tri) ethanolamine and polyoxyethyleneamine, and nitrogen-containing cyclic compounds such as N-methyl-2-pyrrolidone. Since these water-soluble organic solvents do not contain sodium ions, there is no particular need to purify them. However, water-soluble organic solvents that require the use of sodium compounds in the synthesis process should be purified. The effect of increasing the amount of the organic solvent increases as the amount of the organic solvent increases in order to prevent drying of the recording ink. However, it is not preferable to add a large amount of the organic solvent because the viscosity of the recording ink also increases. In general, the viscosity of the ink greatly affects the ejection cycle of ink droplets. When the viscosity is high, the ejection cycle does not increase and the ejection characteristics become unstable. Therefore, the ink viscosity is 50mPa
s or less, and considering this viscosity range, the water-soluble organic solvent can be added in an amount of 5 to 80 parts by weight. Further, the recording ink used in the ink jet printer of the present invention is, as has been proposed by the present inventors in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-57862, the ink p in order to accelerate the penetration into the recording paper.
H value can be adjusted to 12-14. In this case, an alkali metal hydroxide is used to increase the pH value.
Lithium hydroxide and potassium hydroxide are suitable, and sodium hydroxide cannot be used. Other additives such as a preservative, a fungicide, a chelating agent, a pH adjuster, and the like can be added as necessary. However, the additive is mainly a sodium compound, and is preferably added in a small amount. Furthermore, the present inventor has focused on the reaction of this fatty acid and its derivative with sodium ions of the ink, and reduced the fatty acid and its derivatives contained in the resin and synthetic rubber constituting the ink tank, so that sodium ions can be contained in the ink. It was confirmed that even when the content was 0.2 wt% or more, generation of insolubles could be suppressed. As an experiment, 100 cc of the NaCl aqueous solution was added to a 0.5 wt% aqueous NaCl solution containing 1 wt% KOH using a polyethylene bag containing 5, 10, 50, 100, and 200 ppm of Ca stearate, respectively. Perform a heat seal in the liquid so that no air bubbles remain, leave it in an environment of 70 ° C for 10 days, then leave it at room temperature for 3 days, break the bag, take out the liquid, and use a metal filter with a pore diameter of 10μm. I did it. As a result, insoluble matter was generated only in the bag containing 200 ppm of calcium stearate. In addition, bags containing 5 ppm have liquid dripping from the heat-sealed part and the sealing strength is weak at this concentration, so if a polyethylene bag with a calcium stearate concentration of 10 to 100 ppm is used, sodium bags contain 0.2 wt% or more of sodium ions. Also, it was found that generation of insolubles could be suppressed, and that the sealing strength was practical. In other words, the generation of insolubles varies depending on the composition and sodium concentration of the ink in the ink tank, but the total amount of fatty acids such as calcium stearate and derivatives thereof in the fat or rubber material constituting the ink tank is 10 to 100 ppm. If this is the case, there is no insoluble matter generation that can prevent the flow of the ink system of the ink jet printer, and there is no practical problem. Example 1 Example 1 CIDirect Black38 10% by weight Ultrapure water 90% by weight 100 g of the above aqueous solution was passed through an ion exchange column packed with H-type strongly acidic cation exchange resin Amberlite 120B to remove sodium ions. CI Direct Black
A purified 10% aqueous solution of 38 was obtained. The aqueous solution was adjusted so that Na was exchanged for H and the pH was low, and the pH was adjusted to 10 with a KOH aqueous solution. Using this liquid, an ink having the following composition was prepared. The crystals of this ink were 0.1% sodium, 0.4% potassium, and 0.5% chlorine, as determined by ion chromatography. 12% by weight of CIDirect Black38 aqueous solution 12 parts by weight Glycerin 20 parts by weight Ultrapure water 68 parts by weight After mixing, the mixture is filtered with a 1 μm millipore membrane filter, then degassed under reduced pressure, and transferred to an ink bag made of polyethylene film. 150 g of the ink was charged, and heat sealing in liquid was performed to prevent air from entering the bag to obtain an ink tank. The ink tank was left at 70 ° C. for 120 hours and further left at room temperature for 3 days, and then connected to an IP-130K inkjet printer (manufactured by Seiko Epson Corporation) to perform printing. . When 10 packs of the ink tank were used, a nylon 30 μm filter in the ink path was examined. As a result, nothing was clogged in the filter, and the filter was good. Comparative Example 1 The 10% aqueous dye solution of Example 1 was not passed through the ion exchange tower.
It was adjusted with the same amount of KOH aqueous solution as in Example 1. Using the adjustment liquid, an ink having the same composition as in Example 1 was obtained. As a result of measurement by ion chromatography, sodium 0.5%, potassium 0.4
% And chlorine 0.5%. After the adjustment, an ink tank was made in the same manner as in Example 1,
After standing under the same conditions, when printing was performed, printing failure occurred in the third pack. Examination of the filter in the ink path revealed that the filter was mostly clogged and was magnified by infrared spectroscopy and electron microscopy to find sodium stearate crystals. The printing failure was due to the clogging of the filter, which prevented the flow of the ink, and caused the supply failure of the ink. Example 2 In synthesizing CIDirect Black 154, coupling was performed using sodium nitrite, and in other steps, synthesis was performed without using any sodium compound. After synthesis, the dye is acid precipitated out with hydrochloric acid, then dissolved in aqueous KOH solution,
The following ink was prepared with the 10% aqueous solution. As a result of measuring this ink by ion chromatography, it was found that sodium was 0.03, potassium was 0.6%, and chlorine was 0.3%. CI Direct Black 154 10% aqueous solution 15 parts by weight Polyethylene glycol # 300 30 parts by weight Ultrapure water 55 parts by weight As a result of performing the same evaluation as in Example 1, the filter in the ink path was not clogged and the printing condition was good. Was. Example 3 3-1 to 3-3 using the dye in Examples 3-1 to 3-8 in which sodium was reduced by the same treatment as in Example 1 or 2.
The ink shown in -8 was prepared. 3-10 to 3 as comparative examples
-13, a commercially available dye was prepared as an ink as it was. Sodium, potassium and chlorine were measured by ion chromatography. Table 1 shows the results of the same evaluation as in Example 1. According to the results in Table 1, if the sodium ion concentration in the ink was 0.2% or less, no filter clogging occurred. The potassium ion concentration and the chlorine ion concentration hardly contributed to filter clogging. Example 4 The same experiment was performed by changing the ink bag used for the evaluation in Example 1 to the material shown in Table 2. The ink is the ink of Example 1,
Using the ink of Comparative Example 1, the results of Table 2 were obtained. For inks with sodium ion concentration of 0.2% or less,
The filter was not clogged with any of the materials No. 2, but all the inks having a sodium ion concentration of 0.5 wt% clogged the filter. Example 5 The inks of Examples 3-1 to 3-8 and Comparative Examples 3-10 to 3-13 were used as ink tanks of Examples 5-1 to 5-8 shown in Table 3 and Comparative Examples. Each of the ink tanks 5-10 to 5-13 was hermetically sealed, allowed to stand at 70 ° C. for 10 days, left at room temperature for 3 days, and then IP-130K inkjet printer (manufactured by Seiko Epson Corporation). The ink was filled, and all 150 cc of ink in each ink tank was printed. Table 4 shows the result of examining the degree of clogging of the filter in the ink system flow path after printing.
The filter is made of a nylon mesh having 30 μm holes, and has an area of about 3 cm 3 . In the ink tanks 5-1 to 5-8 of the example, there is no filter clogging at all, and even if there is an eluted component from the container and a deposit of ink, it is considered that all of the ink has passed through the filter and there is no practical problem at all. On the other hand, in the ink tanks 5-10 to 5-13, an aggregate of thread-like materials was formed in a film shape and clogged the filter, and printing defects occurred in 5-10, 5-12, and 5-13. Regarding 5-11, it was thought that if the same ink tank was continuously used, the filter would likewise be clogged, resulting in poor printing. Example 6 200 cc of an ink having the following composition was placed in a polyethylene bag containing 50 ppm of a fatty acid-based stabilizer and a slip agent, and the ink was hermetically sealed by heat sealing in liquid so as not to leave air bubbles. After leaving the ink container at 10 ° C. for 10 days, leaving it at room temperature for 3 days, the ink was filled into an IP-130K inkjet printer (manufactured by Seiko Epson Corporation) and printing was performed. Cannot be prevented, 20
After 0 cc printing, the nylon 30 μm filter in the flow path of the printer was examined. As a result, nothing was clogged and the filter was good. Composition CIDirect Black 154 3wt% Polyethylene glycol # 400 20wt% Diethylene glycol 10wt% Ultrapure water 67wt% Comparative Example 6 200cc of the ink of the composition shown in Example 6 was put into a polyethylene bag containing 200ppm of a fatty acid-based stabilizer slip agent, The same experiment as in Example 6 was performed. As a result, printing failure occurred before 200 cc printing, and nylon 30
The μm filter was clogged with a film. As a result of the analysis, it was found that the mixture was a mixture of erucamide and oleic amide, and it was presumed that the slip agent on the surface was peeled off. Example 7 The same experiment as in Example 6 was conducted by putting 200 cc of an ink having the following composition into a polyethylene bag containing a fatty oxygen stabilizer and 100 ppm of a slip agent. As a result, the filter was satisfactory without clogging of the filter even after printing at 200 cc. CIDirect Black 154 2 wt% Glycerin 20 wt% Triethylene glycol 5 wt% Potassium hydroxide 1 wt% Ultrapure water 72 wt% Comparative Example 7 Ink having the composition shown in Example 7 in a polyethylene bag containing a fatty acid-based stabilizer and 200 ppm of a slip agent. And the same experiment as in Example 7 was conducted. As a result, printing failure occurs before 200cc printing, and nylon
The 30 μm filter was clogged with a film. As a result of the analysis, it was found that sodium stearate was the main component, and it was presumed that the stabilizer in polyethylene was eluted and formed by reacting with Na contained in the dye (CIDirect Black 54) of the ink. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, when the ink tank is left at a high temperature or for a long time, fatty acids and derivatives thereof contained in the ink tank member are eluted into the ink in the ink tank. Does not re-precipitate in the ink or react with sodium ions in the ink component to form insolubles, so that the flow of the ink is stable in the ink system of the ink-jet recording apparatus, There is an effect that the inkjet recording apparatus does not cause printing failure or blurred print, and improves the reliability of the inkjet recording apparatus.
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）はインクジェットプリンターのインク系を
示す簡略図。
第１図（ｂ）は、インク系にフィルターをもつインクジ
ェットプリンターのインク系を示す簡略図。
第２図は、印刷ヘッドとインクタンクが一体型のインク
系を示す簡略図。
11……インク
13……インク供給管
14……印刷ヘッドBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 (a) is a simplified diagram showing an ink system of an ink jet printer. FIG. 1B is a simplified view showing an ink system of an ink jet printer having a filter in the ink system. FIG. 2 is a simplified diagram showing an ink system in which a print head and an ink tank are integrated. 11 Ink 13 Ink supply tube 14 Print head