JP3544138B2 - Ink, ink set, ink cartridge, recording unit, image recording method, image recording apparatus, and method for reducing kogation on heating heater - Google Patents
Ink, ink set, ink cartridge, recording unit, image recording method, image recording apparatus, and method for reducing kogation on heating heater Download PDFInfo
- Publication number
- JP3544138B2 JP3544138B2 JP5401199A JP5401199A JP3544138B2 JP 3544138 B2 JP3544138 B2 JP 3544138B2 JP 5401199 A JP5401199 A JP 5401199A JP 5401199 A JP5401199 A JP 5401199A JP 3544138 B2 JP3544138 B2 JP 3544138B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- recording
- acid
- salt
- dicarboxylic acid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Ink Jet (AREA)
- Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
- Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はインク、特にインクを記録信号に応じてオリフィスから吐出させて記録媒体に記録を行う、インクジェット記録に好適に使用できるインク、それを用いたインクセット、インクカートリッジ、記録ユニット、画像記録装置及び画像記録方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット記録技術については、これまでに様々な方式が提案されており、例えば、帯電したインク滴を連続的に発生させ該インク滴の一部を記録に使用する方式、圧電素子を有する記録ヘッドに信号を与え、該信号に応じてインクを吐出させて記録を行う方式、あるいは記録ヘッドの室内のインクに対して、例えば発熱ヒータを用いて記録信号に対応した熱エネルギ−を与え、該エネルギ−によりインクを吐出させて記録を行う方式などがある。例えば特開昭54−59936号公報に記載されているような熱エネルギ−によるインクの発泡現象を利用してインクを吐出させる方式のインクジェット記録方法はインクが吐出される開口部(以降「オリフィス」)の高集積化、高密度化が容易である点から、現在のインクジェット記録方法の主力のひとつとなっている方式である。
【0003】
一方これらインクジェット記録技術に用いる為のインクについても、例えばより優れた品質の画像を得るこ と等を目的として種々の組成のものが報告され、また提案されている。特に近年はコピ−紙、レポ−ト用紙、ノ−ト、便せん等のオフィスで一般に使用されている普通紙、更には布に対しても良好な記録を行うために、インク組成及びインク物性等の多様な面から詳細な研究開発がなされている。
【0004】
ところで、例えば発熱ヒータを用いて記録信号に対応した熱エネルギーをインクに与え、該エネルギーによりインクをオリフィスから吐出させて記録を行なう方式のインクジェット記録技術に用いるインクが備えていることが好ましい特性の一つとして、例えば記録を行っている間に発熱ヒータ上に異物(以降「コゲ」)の析出が無い、或いは少ないという特性が挙げられる。即ち熱エネルギーを用いてインクを吐出させる方式のインクジェット記録技術においては、発熱ヘッドの表面に異物が徐々に沈着し、その結果インクへの熱伝導性が低下し、吐出に必要な泡が十分に形成されず正常な記録に必要な量のインクが吐出されなくなったり、或いはインクが全く吐出されなくなったりする現象が生じることがある。即ちインクの吐出安定性が低下してしまうものである。
【0005】
この様な技術課題に対して、従来例えば特開平3−160070公報にはインク中にオキソ陰イオンを含有させることによりコゲ発生を改善するという試みがなされている。また特開平7−334361公報にはインク中にフィチン酸及びまたはその塩を含有させることによりコゲの発生を抑える技術が開示されている。また特開平8−80664公報にはカチオン性物質を含む液組成物とビスヒドロキシエチルスルホン(BHES)を併用することにより、発熱ヘッド上へのコゲを防止し、吐出耐久性を向上させる技術が開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは特に色材として水溶性の色材を含む水性インクについてコゲの問題を詳細に検討した結果、BHESの添加によってコゲの大幅な改善が認められるものの、記録時間が長期に渡ると発熱ヒータ上に従来とは異なるコゲが発生する場合があるとの知見を得た。そしてそのコゲについて検討したところ、イオウや炭素、そしてカルシウムや鉄等の無機金属を含んでいることが分かった。イオウ原子は水溶性の色材中にもスルホン酸基として存在している場合は有るものの、BHESを使用しなかった場合には発熱ヒータ上にイオウ原子を含むコゲの発生は殆ど観察できなかったことから、このコゲの原因はBHES由来の物であると推測した。このコゲはBHESを添加しないインクによって発熱ヒータ上に生じるコゲと比較すれば軽微ではあるが、例えばインクジェット記録画像に対するより一層の高精細化の要求を満たす為に、インクジェット記録装置の記録ヘッドの構成を、一回の吐出動作によってオリフィスから吐出されるインク量が従来と比して少量となるような構成とした場合、発熱ヒータがインクに与えるエネルギー量は小さくなるため、ヒータ上に微細なコゲが付着しても高精細な画像の記録に影響を与えるようなインク吐出量の変化をもたらす可能性があり、高品質の画像を安定して得る為にはこれを解決するための技術開発が必要であるとの結論を得るに至った。
【0007】
このような新たな技術課題に対して本発明者らは、更なる検討を重ねた結果、水溶性の色材とBHESを含む水性インク中にジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質を添加することによって記録時間が長期に渡ってもコゲの発生を極めて有効に抑えられることを見出し本発明を為すに至った。
【0008】
本発明の目的は、発熱ヒータを用いてインクを吐出させる方式によって長時間のインクジェット記録に用いた場合に、発熱ヒータにインク吐出性能を変化させるような影響を与えることの少ないインクを提供する点にある。
【0009】
また本発明の他の目的は、長時間の記録によっても優れた品質の画像を安定して記録することのできる画像記録方法を提供することにある。
【0010】
また本発明の他の目的は、長時間の記録によっても優れた品質の画像を安定して記録することのできる画像記録装置、それに用いることのできるインクカートリッジ、インクセット、及び記録ユニットを提供することにある。
【0011】
更に本発明の目的は、発熱ヒータを用いてインクを吐出させる方式によって長時間のインクジェット記録に用いた場合に、発熱ヒータにインク吐出性能を変化させるような影響を与えることが少なく、且つ多様な使用環境下、或いはオリフィスがより一層微細化されたような場合にも記録一時休止後のオリフィスからの不吐出が起り難いインクを提供することにある。
【0012】
更に本発明の目的は長時間の記録によっても優れた品質の画像を安定して記録することのでき、また多様な使用環境下でも安定して高品位な画像を形成し、或いは記録画像のより一層の高品質化の為にオリフィスを微細化したときにもその効果を安定して発揮させることのできるような画像記録方法を提供することにある。
【0013】
更に本発明の目的は、長時間の記録によっても優れた品質の画像を安定して形成することのができ、また多様な使用環境下でも安定して高品位な画像を成形でき、更には記録画像の一層の高品質化の為にオリフィスを微細化したときにもその効果を安定して発揮させることのできる画像記録装置、それに用いることのできるインクカートリッジ、インクセット及び記録ユニットを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成することのできる本発明の一実施態様としてのインクは、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質、ビスヒドロキシエチルスルホン、及び水溶性の色材を水性媒体に含むことを特徴とする。
【0016】
また上記の目的を達成することのできる本発明の一実施態様としてのインクカートリッジは、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質、ビスヒドロキシエチルスルホン、及び水溶性の色材を水性媒体中に含むインクを収納しているインク収納部を備えていることを特徴とする。
【0018】
また上記の目的を達成することのできる本発明の一実施態様としての記録ユニットは、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質、ビスヒドロキシエチルスルホン、及び水溶性の色材を水性媒体中に含むインクを収納しているインク収納部、該記録インクを記録媒体に対して付与させる手段、及び該手段に該インクを供給する手段を備えていることを特徴とする。
【0020】
また上記の目的を達成することのできる本発明の一実施態様としてのインクセットは、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質、ビスヒドロキシエチルスルホン、及び水溶性の第1の色材を水性媒体中に含むインク、及び第2の色材を含むインクとを組合わせたインクセットであって、該第1及び第2の色材が各々イエロー用、マゼンタ用、シアン用、ブラック用、レッド用、ブルー用及びグリーン用から選ばれる1つの色材であることを特徴とする。
【0021】
上記の目的を達成することのできる本発明の一実施態様としての画像記録方法は、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質、ビスヒドロキシエチルスルホン、及び水溶性の色材を水性媒体中に含むインクを被記録媒体の画像形成領域に付与する工程を有することを特徴とする。
【0023】
上記の目的を達成することのできる本発明の一実施態様としての画像記録装置は、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質、ビスヒドロキシエチルスルホン、及び水溶性の色材を水性媒体中に含むインクを収納しているインク収納部、該インクを被記録媒体に対して付与する手段、及び該手段に該インクを供給する手段を備えている記録ユニット、及び記録信号に応じて該記録インクを被記録媒体に対して付与する手段からを作動させる手段を備えていることを特徴とする。
【0025】
そして上記各実施態様によれば、長時間のインク吐出によってもインク吐出性能の変化が少なく、長時間に亘って優れた品質の画像を安定して記録することができるものである。
【0026】
上記の目的を達成することのできる本発明の1実施態様としての画像記録方法は、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質、ビスヒドロキシエチルスルホン、尿素及び水溶性の色材を水性媒体中に含み該ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩の総量が、インク全重量を基準として0.7%以下であるインクを収納しているインク収納部、該記録インクをオリフィスから記録媒体に対して吐出させる為の手段を備えた記録ヘッド、該記録ヘッドに該インクを供給する手段を備え、該記録ヘッドが、1回の吐出動作でオリフィスから0.1〜40ピコリットルのインクを吐出可能に構成されている記録ユニット、及び記録信号に応じて該記録ユニットを作動させる手段とを備えている画像記録装置を用いて該インクを記録媒体の画像記録領域に付着させる工程を有することを特徴とする。
【0027】
上記の目的を達成することのできる本発明の一実施態様としての画像記録装置は、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質、ビスヒドロキシエチルスルホン、尿素及び水溶性の色材を水性媒体中に含み、該ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩の総量が、インク全重量を基準として0.7%以下であるインクを収納しているインク収納部、該記録インクをオリフィスから記録媒体に対して吐出させる為の手段を備えた記録ヘッド、該記録ヘッドに該インクを供給する手段を備え、該記録ヘッドが、1回の吐出動作でオリフィスから0.1〜40ピコリットルのインクを吐出可能に構成されている記録ユニット、及び記録信号に応じて該記録ユニットを作動させる手段とを備えていることを特徴とする。
【0028】
上記の目的を達成することのできる本発明の一実施態様としての記録ユニットは、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質、ビスヒドロキシエチルスルホン、尿素及び水溶性の色材を水性媒体中に含み、該ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩の総量が、インク全重量を基準として0.7%以下であるインクを収納しているインク収納部、該記録インクをオリフィスから記録媒体に対して吐出させる為の手段を備えた記録ヘッド、該記録ヘッドに該インクを供給する手段を備え、該記録ヘッドが、1回の吐出動作でオリフィスから0.1〜40ピコリットルのインクを吐出可能に構成されていることを特徴とする。
【0029】
また上記した各々の実施態様によれば、そして上記各実施態様によれば、長時間のインク吐出によってもインク吐出性能の変化が少なく、更には多様な使用環境下、或いはオリフィスがより一層微細化されたような場合にも記録一時休止後のオリフィスの目詰まりが起り難く、より一層高品質な画像を極めて安定に記録することができるものである。
更に本発明の一態様にかかるコゲ付着低減方法は、発熱ヒータを用いてインクにエネルギーを印加し、該エネルギーにより該インクをオリフィスから吐出させる方式のインクジェットプリンタの該発熱ヒータ上へのコゲの付着低減方法であって、該インクとして、前記したインクジェット用インクを用いることを特徴とする。
【0030】
(作用)
ところで上記した本発明の各々の実施態様に関して、水性インク中に水溶性の色材及びBHESを含む水性インク中にジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質を含ませた場合に、インクの吐出安定性が増す理由は明らかでないが、これらの物質の添加によってヒ−タ−上に生成するコゲの性質が変化し、仮に発熱ヒータ上に析出しても発熱ヒータへの付着性が弱いために発熱ヒータ上のコゲの発生が極めて少なく抑えられているものと考えられる。
【0031】
【発明の実施の形態】
次に好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳しく説明する。
【0032】
(第1の実施態様)
本発明の第1の実施態様にかかるインクは、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる少なくとも一つの物質、BHES、及び水溶性の色材を水性媒体中に含むものである。
【0033】
(BHES/その量)
BHESは、下記構造式(I)で示される構造を有し、従来公知の方法で合成された市販のものを用いることができる。
【0034】
【外1】
【0035】
インク中のBHESの含有量は、例えばインク全重量を基準として0.1〜30重量%、特には1〜20重量%であることが好ましい。このような範囲とすることで、発熱ヒータ上ヘのコゲ、例えばインク中の色材由来のコゲをより有効に抑制することができる。
【0036】
(ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩)
ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩の具体例を以下に説明する。ジカルボン酸の具体例としては例えばコハク酸、マレイン酸及びフタル酸等が挙げられる。またトリカルボン酸の具体例としては例えばクエン酸等が挙げられる。更にこれらジカルボン酸及びトリカルボン酸の塩としては、例えば金属、例えばナトリウムの塩等が挙げられる。そして特にクエン酸及びクエン酸ナトリウムの少なくとも一方をBHES及び水溶性の色材を含むインク中に含有させた場合、発熱ヒータ上へのコゲの発生を強力に抑制し、また通常の記録条件の下では発熱ヒータの断線を生じさせることも無く、吐出安定性のより一層の向上に極めて好適に用いることができる。
【0037】
このような物質のインク中の含有量としては、インク全重量を基準として0.0001〜0.7重量%、特には0.002〜0.5重量%とすることが好ましい。この範囲内とすることでより優れた吐出安定性を得ることができる。
【0038】
(色材/その含有量)
色材としては、水溶性であれば特に限定されるものではないが、例えば従来より公知の水溶性染料、例えば水溶性のアニオン性染料や、直接染料、酸性染料、反応染料等を用いることができる。上記染料のインクにおける含有量としては、記録画像の濃度やインクの吐出特性を考慮すると、インク全重量を基準として例えば 0.5〜15重量%、特には1〜12重量%とすることが好ましい。
【0039】
(水性媒体について)
水性媒体は、上記したジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩から選ばれる物質、BHES、及び水溶性の色材 を溶解状態で保持し、インクとして構成せしめる為のものである。そして水性媒体の構成成分として少なくとも水を含むことが好ましく、また各種のインクの構成成分の溶解性を増す為、或いはインクの各種特性の調整に為に水溶性有機溶剤を混合してもよい。インク全重量に占める水の割合としては、例えば20〜95重量%、好ましくは40〜95重量%、より好ましくは60〜95重量%とすることが好ましい。
【0040】
(水溶性染料の具体例)
ところで本実施態様にかかるインクの色材に用い得るアニオン性基を含有する水溶性染料としては、例えば、下記の様なものが挙げられる。
【0041】
(ブラックインク)
ブラックインクに用いられる染料としては、例えば、C.I.ダイレクトブラック17、C.I.ダイレクトブラック19、C.I.ダイレクトブラック22、C.I.ダイレクトブラック31、C.I.ダイレクトブラック32、C.I.ダイレクトブラック51、C.I.ダイレクトブラック62、C.I.ダイレクトブラック71、C.I.ダイレクトブラック74、C.I.ダイレクトブラック112、C.I.ダイレクトブラック113、C.I.ダイレクトブラック154、C.I.ダイレクトブラック168、C.I.アシッドブラック2、C.I.アシッドブラック48、C.I.アシッドブラック110、C.I.リアクティブブラック1、C.I.リアクティブブラック8、C.I.リアクティブブラック12、C.I.リアクティブブラック13、C.I.フードブラック1、C.I.フードブラック2等が挙げられる。
【0042】
(イエローインク)
イエローインクに用いられる染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー11、C.I.アシッドイエロー17、C.I.アシッドイエロー23、C.I.アシッドイエロー25、C.I.アシッドイエロー29、C.I.アシッドイエロー42、C.I.アシッドイエロー49、C.I.アシッドイエロー61、C.I.アシッドイエロー71、C.I.ダイレクトイエロー12、C.I.ダイレクトイエロー24、C.I.ダイレクトイエロー26、C.I.ダイレクトイエロー44、C.I.ダイレクトイエロー86、C.I.ダイレクトイエロー87、C.I.ダイレクトイエロー98、C.I.ダイレクトイエロー100、C.I.ダイレクトイエロー130、C.I.ダイレクトイエロー142等が挙げられる。
【0043】
(マゼンタインク)
マゼンタインクに用いられる染料としては、C.I.アシッドレッド1、C.I.アシッドレッド6、C.I.アシッドレッド8、C.I.アシッドレッド32、C.I.アシッドレッド35、C.I.アシッドレッド37、C.I.アシッドレッド51、C.I.アシッドレッド52、C.I.アシッドレッド80、C.I.アシッドレッド85、C.I.アシッドレッド87、C.I.アシッドレッド92、C.I.アシッドレッド94、C.I.アシッドレッド115、C.I.アシッドレッド254、C.I.アシッドレッド289、C.I.ダイレクトレッド1、C.I.ダイレクトレッド4、C.I.ダイレクトレッド13、C.I.ダイレクトレッド17、C.I.ダイレクトレッド23、C.I.ダイレクトレッド28、C.I.ダイレクトレッド31、C.I.ダイレクトレッド62、C.I.ダイレクトレッド79、C.I.ダイレクトレッド81、C.I.ダイレクトレッド83、C.I.ダイレクトレッド89、C.I.ダイレクトレッド227、C.I.ダイレクトレッド240、C.I.ダイレクトレッド242、C.I.ダイレクトレッド243等が挙げられる。
【0044】
(シアンインク)
シアンインクに用いられる染料としては、C.I.アシッドブルー9、C.I.アシッドブルー22、C.I.アシッドブルー40、C.I.アシッドブルー59、C.I.アシッドブルー93、C.I.アシッドブルー102、C.I.アシッドブルー104、C.I.アシッドブルー113、C.I.アシッドブルー117、C.I.アシッドブルー120、C.I.ダイレクトブルー6、C.I.ダイレクトブルー22、C.I.ダイレクトブルー25、C.I.ダイレクトブルー71、C.I.ダイレクトブルー78、C.I.ダイレクトブルー86、C.I.ダイレクトブルー106、C.I.ダイレクトブルー199等が挙げられる。
【0045】
又、本発明のインク中に含まれる染料としては、分子内に−COOM基(Mはアルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを表す。)を1個以上もつ染料が好適に使用される。具体的には、例えば、下記の一般式〔II]〜〔V]で表される様な染料が本発明において有効に使用される。
【0046】
【外2】
〔式中、A及びBは水酸基若しくは水素原子を、Cは水素原子若しくはSO3Mを、DはSO3Mをそれぞれ表す。]
【0047】
【外3】
〔式中、CuPcは銅フタロシアニン骨格を表す。Gは下記構造式(1)〜(4)で示される何れかを表し、
【0048】
【外4】
ZはNHCH2CH2OH、 N(CH2CH2OH)2等を表し、また上記構造式(3)においてR及びR’はH又は低級アルキル基等を表す。]
【0049】
【外5】
〔式中、Jは下記構造式(5)〜(7)で示される何れかを表し、
【0050】
【外6】
Lは下記構造式(8)または(9)を表し、
【0051】
【外7】
Xは下記構造式(10)〜(12)の何れかを表し、
【0052】
【外8】
R1〜R4は−H、低級アルキル基等を表し、上記構造式(5)〜(12)中、Bは−H又は−COOHを、Wは−H、−CN、アミド基、ピリジニウム基又は−COOHを、mは2〜8の数を、Zはアルコキシ基、−OH、アルキルアミノ基又は−NH2他を、Yは−H、−Cl又は−CNを、Eは−Cl又は−CNを、R5は−H、低級アルキル基等を表す。]
【0053】
【外9】
〔式中、Jは下記構造式(13)を表し、
【0054】
【外10】
Lは下記構造式(14)又は(15)を表し、
【0055】
【外11】
Xは下記構造式(16)〜(18)で示される何れかを表し、
【0056】
【外12】
R1及びR2は−H又は低級アルキル基等を表し、上記構造式(16)〜(18)中、Zはアルコキシ基、−OH、アルキルアミノ基又は−NH2等を、Yは−H、−Cl又は−CNを、Eは−Cl又は−CNを表す。]
【0057】
(上記色材とインクpHの関係)
上記した色材、特に分子内に−COOMを含む水溶性色材をインク中に含有させる場合には、インクのpHを8〜12、特には9〜11程度に調整することが好ましい。即ちインクpHをこの範囲とすることで色材の水性媒体の溶解性が一段と向上し、インクの保存時の特性変化を抑制することができる。またインクのpHを上記範囲内とすることで、発熱ヒータ上へのコゲの発生が極めて強力に抑制される。本発明者らは、水溶性の色材とBHESとを含むインクのpHを上記範囲内とした場合、発熱ヒータ上へのコゲの発生が極めて有効に抑えられるとの知見を得ており、ジカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩の少なくとも一つの化合物のインクへの添加とインクのpHの調整との相乗的な効果によって発熱ヒータ上へのコゲ発生の強力な抑制効果が達成されるものである。更にまたpHを上記範囲内とする調整を行なった場合には、インク中にでカルボン酸の解離が進む為、インク中のカルボン酸、ジカルボン酸の塩、トリカルボン酸及びトリカルボン酸の塩の含有量は上記した範囲内で少な目としても十分な効果を得ることができる。
【0058】
(含金染料)
また近年、布帛の染色にインクジェット記録技術を適用する提案がなされている。そして本発明者らのこれまでの研究の結果として、布帛の染色に用いるインクに含有させる水溶性の色材としては、布帛への付着性や布帛に求められる強い耐光性を考慮した場合、クロムやコバルトなどを分子内にもった含金染料が好適に用い得るとの知見を得ている。また本発明者らはこれらの色材についての更なる検討の結果、分子内の金属イオンがインク中にて遊離し発熱ヒ−タ−上にコゲを形成し易く、係るインクを用いて安定したインク吐出性能を確保する為には極めてデリケートなインクの調製が必要であるとの知見も得ている。しかし本実施態様にかかる発明によれば、かかる色材を採用したインクであっても発熱ヒータ上へのコゲの発生を有効に抑え、吐出安定性を向上させることができる。また従来インクジェット記録用のインクに用いる色材として、その使用が限定的になされている色材の適用範囲を大幅に広げることが可能となる。
【0059】
ここで本実施態様にかかるインクの色材として用い得る含金染料の具体例としては、例えば下記の色材を挙げることができる。
【0060】
CIアシッドイエロー 59, 121, 151, 158, 194, 204, 207, 232, 235, 241
【0061】
CIアシッドオレンジ 142, 144, 166, 168
【0062】
CIアシッドレッド 215, 296, 315, 357, 359, 362, 399
【0063】
CIアシッドバイオレット 90(下記構造式(VI)参照), 92(下記構造式(VII)参照), 121,
【0064】
【外13】
【0065】
【外14】
【0066】
CIアシッドブルー 167, 193(下記構造式参照), 229, 284, 296, 300, 335, 338, 342
【0067】
【外15】
【0068】
CIアシッドブラウン 19, 282, 283, 289, 298, 355, 357, 365, 413, 415
【0069】
CIアシッドブラック 52, 52:1(下記構造式IX参照), 60, 99,
107, 155, 188, 194, 222
【0070】
【外16】
【0071】
CIアシッドグリーン 73, 104, 108
【0072】
(含金染料とインクpHについて)
本実施態様にかかるインク中の色材として上記した様な含金染料を用いた場合、インクのpHを3.5〜7.5、特には3.5〜6.5に調整することが好ましい。即ちインクのpHをこの範囲内とすることによってインク中における染料のイオン解離を抑えることができ、発熱ヒータ上へのコゲの発生をより抑制することが可能である。また本実施態様にかかるインクに用い得る色材の他の例として、例えば染料構造自体が耐熱性に劣り、コゲ等の発生のし易さの為に熱エネルギーを用いたインクジェット記録にはその使用が限定されていた様な染料もまた使用することができる。この様な色材の具体例としては例えばCIアシッドイエロー79が挙げられる。
【0073】
(水溶性有機溶媒の具体例)
次に本実施態様にかかるインクの水性媒体に含有させても良い水溶性有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の1価アルコール類、アセトン、ジアセトンアルコールなどのケトン又はケトアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリ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等のオキシエチレン又はオキシプロピレン付加重合体;エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブチレングリコール、ヘキシレングリコール等のアルキレン基が2〜6個の炭素原子を含むアルキレングリコール類;1,2,6−ヘキサントリオール等のトリオール類;チオジグリコール;グリセリン;エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類;トリエチレングリコールジメチル(又はエチル)エーテル、テトラエチレングリコールジメチル(又はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級ジアルキルエーテル類等が挙げられる。上記水溶性有機溶剤の含有量は、一般的にはインクの全重量に対して重量%で0〜40%、好ましくは2〜30%の範囲である。上記のごとき媒体を併用する場合は単独でも混合物としても使用できるが、好ましい水溶性有機溶剤は、1価アルコール類、ケトン類、グリセリン、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、テトラエチレングリコール、チオジグリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール及びその誘導体(中でもそのアルキルエーテル類)である。
【0074】
(他の成分)
また本実施態様に係るインクには、このインクが奏する効果を損なわない範囲内でその他各種の消泡剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、pH調整剤等を必要に応じて添加しても良い。
【0075】
(第2の実施態様/尿素の添加)
本発明の第2の実施態様にかかるインクとして、上記の実施態様に係るインクに対して更に尿素を含有させたインクを挙げられる。この第2の実施態様に係るインクによれば、第1の実施態様に係るインクによって奏される効果に加え、従来と比してより改善された再吐出性をインクに付与することができる。ここで再吐出性とは記録を一時停止した後に再度オリフィスからインクを吐出させる動作をいう。本発明者らはこれまでの検討から水溶性の色材を含む水溶性インクの中には、記録を一時中止している最中にオリフィスに臨むインクが固化してオリフィスを完全に、或いは部分的に塞いでしまい、インクの再吐出が不可能となったり、所定の量のインクを正確な方向に吐出させることが不可能となったりすることがあり、この傾向は特に記録画像の高精細化に伴うオリフィスの微細化した場合やインクジェット記録装置の普及に伴う使用条件の多様化、特に低温環境下でのインクジェット記録装置の使用した場合に多く見られるとの知見を得ている。しかし本実施態様に係るインクに更に尿素の含有させることで、第1の実施態様に係るインクによって奏される効果に加え、上記した様な条件下でも再吐出性を安定化させることができるという効果もまた得られるものである。
【0076】
ところでこのような構成を採用することによって上記の効果を奏する理由は明らかでないが、インク中のBHESは常温では固体であり、水性媒体に占める割合が20wt%を越えるとワックス状に析出し易くなる性質を有するため、オリフィスに臨むインクにおいてもミクロ的にみるとオリフィスからの水の蒸発に伴ってこの現象が始まるものと考えられる。一方尿素は水と水溶性染料との親和性を非常に高めるため、BHESと尿素とを共存させることで、オリフィスに臨むインクではBHESの析出によるオリフィスからのインク中の水分の蒸発抑制効果と、オリフィス近傍のインクの染料濃度の急激な上昇を抑える効果との相乗効果によっているものと考えられる。この態様に於いて尿素の量は、インク全重量に対して0.1〜20重量%、特には0.1〜15重量%とすることが好ましく、またインク全重量に対する尿素とBHESの合計の量は、0.2〜30重量%、特には0.6〜25重量%とすることが好ましい。
【0077】
(装置)
次に上記したインクを用いることのできるインクジェット記録装置及びそれを用いた画像記録方法について説明する。
【0078】
(ヘッド構成)
図1は、熱エネルギーを利用してインクを吐出させる方式のインクジェット記録装置の主要部の一つを構成するヘッドの一実施態様の、インクが吐出されるオリフィス部分を縦に横切る方向の概略断面図である。また図2は図1のAA線断面図である。図1及び図2において、ヘッド13はインクを通す溝14を有するガラス、セラミックスまたはプラスチック板等と、感熱記録に用いられる発熱ヘッド15(図ではヘッドが示されているが、これに限定されるものではない)とを接着して得られる。発熱ヘッド15は酸化シリコン等で形成される保護膜16、アルミニウム電極17−1、17−2、ニクロム等で形成される発熱抵抗体層18、蓄熱層19、アルミナ等の放熱性のよい基板20よりなっている。インク21は吐出オリフィス(微細孔)22まで来ており、所定の圧力Pによりメニスカス23を形成している。そして電極17−1、17−2に電気信号が加わると、発熱ヘッド15の ”n”で示される領域が急激に発熱し、ここに接しているインク21に気泡が発生し、その圧力でメニスカス23が突出し、オリフィス22よりインク21が吐出し、被記録媒体(例えば紙など)25に向かって飛翔し、被記録媒体25の画像記録領域に付着して画像が記録される。
【0079】
図3には図1に示すヘッドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。該マルチヘッドはマルチ溝26を有するガラス板27と、図1に説明したものと同様な発熱ヘッド28を密着して製作されている。
【0080】
上記したヘッドの構成において、オリフィスのサイズは特に限定されず、所望の画像品質に応じて適宜設定すれば良い。しかし近年の高画質化への要求に伴い、オリフィスのサイズを微細化することが検討されている。具体的には例えば1回の吐出動作によってオリフィスから吐出されるインクの量が0.1〜40ピコリットル(pl)、特には0.1〜30plとなるようなオリフィスの微細化が検討されており、このようなサイズのオリフィスにおいては、記録一時停止後にインクを安定して再吐出させることが高品質な画像を形成する上で特に好ましい技術目標の一つとなる。そして上記した 本発明の種々の実施態様にかかるインク、特に第2の実施態様にかかるインクはこの技術目標を克服することのできる極めて有効な技術の一つに挙げることができるものである。
【0081】
またオリフィスが上記した様に微細化されていない場合であっても、インクジェット記録装置の普及に伴う使用環境の多様化、具体的には例えば周囲温度が5℃以下の環境(例えば寒冷地で暖房の効かない室内や屋外)下でのインクジェット記録装置の使用の際には前記した様にオリフィスの目詰まりによるインク不吐出が生じることがあり、インクジェット記録装置のより一層の普及という観点からこの点も克服すべき重要な技術目標の一つに挙げられる。そして上記の各実施態様にかかるインク、特には第2の実施態様にかかるインクはこの技術目標を克服することができる極めて有効な技術の一つに挙げることができる。
【0082】
(インクジェット記録装置)
図4にかかるヘッドを組み込んだインクジェット記録装置の一例を示す。図4において、61はワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブレード保持部材によって保持されて固定端となり、カンチレバーの形態をなす。ブレード61は記録ヘッドによる記録領域に隣接した位置に配設され、又、本例の場合、記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持される。62はキャップであり、ブレード61に隣接するホームポジションに配設され、記録ヘッドの移動方向と垂直な方向に移動して吐出口面と当接し、キャッピングを行う構成を備える。更に63はブレード61に隣接して設けられる吸収体であり、ブレード61と同様、記録ヘッドの移動経路中に突出した形態で保持される。上記ブレード61、キャップ62、吸収体63によって吐出回復部64が構成され、ブレード61及び吸収体63によってインク吐出口面に水分、塵埃等の除去が行われる。65は吐出エネルギー発生手段を有し、吐出口を配した吐出口面に対向する布帛にインクを吐出して記録を行う記録ヘッド、66は記録ヘッド65を搭載して記録ヘッド65の移動を行う為のキャリッジである。キャリッジ66はガイド軸67と慴動可能に係合し、キャリッジ66の一部はモータ68によって駆動されるベルト69と接続(不図示)している。これによりキャリッジ66はガイド軸67に沿った移動が可能となり、記録ヘッド65による記録領域及びその隣接した領域の移動が可能となる。51は記録紙を挿入する為の給紙部、52は不図示のモータにより駆動される紙送りローラである。これらの構成によって記録ヘッドの吐出口面と対向する位置へ記録紙が給紙され記録が進行するにつれて排布ローラ53を配した排紙部へ排紙される。
【0083】
上記構成において記録ヘッド65が記録終了等でホームポジションに戻る際、ヘッド回復部64のキャップ62は記録ヘッド65の移動経路から退避しているが、ブレード61は移動経路中に突出している。この結果、記録ヘッド65の吐出口面がワイピングされる。尚、キャップ62が記録ヘッド65の吐出面に当接してキャッピングを行う場合、キャップ62は記録ヘッドの移動経路中に突出する様に移動する。
【0084】
記録ヘッド65がホームポジションから記録開始位置へ移動する場合、キャップ62及びブレード61は上述したワイピング時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動においても記録ヘッド65の吐出口面はワイピングされる。上述の記録ヘッドのホームポジションへの移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘッドが記録の為に記録領域を移動する間に所定の間隔で記録領域に隣接したホームポジションへ移動し、この移動に伴って上記ワイピングが行われる。
【0085】
(インクカートリッジ)
図5は、ヘッドにインク供給部材、例えばチューブを介して供給されるインクを収容したインクカートリッジの一例を示す図である。ここで40は供給用インクを収容したインク収容部、例えば、インク袋であり、その先端にはゴム製の栓42が設けられている。この栓42に針(不図示)を挿入することにより、インク袋40中のインクをヘッドに供給可能ならしめる。44は廃インクを受容する吸収体である。インク収容部としては、インクとの接液面がポリオレフィン、特にポリエチレンで形成されているものが本発明にとって好ましい。本発明で使用されるインクジェット記録装置としては、上記の如きヘッドとインクカートリッジとが別体になったものに限らず、図6に示す如きそれらが一体になったものにも好適に用いられる。
【0086】
(記録ユニット)
図6において、70は記録ユニットであって、この中にはインクを収容したインク収容部、例えば、インク吸収体が収納されており、かかるインク吸収体中のインクが複数のオリフィスを有するヘッド部71からインク滴として吐出される構成になっている。インク吸収体の材料としては、ポリウレタンを用いることが本発明にとって好ましい。72は記録ユニット内部を大気に連通させる為の大気連通口である。この記録ユニット70は、図4で示す記録ヘッドに代えて用いられるものであって、キャリッジ66に対し着脱自在になっている。
【0087】
(インクセット)
ところで上記した種々の実施態様にかかるインクは、色材の選択によって例えばイエロー、マゼンタ、シアン、レッド、グリーン、ブルーまたはブラックのインクとすることができる。そして各々のインクは各々単独で画像記録に用いてもよい。または2つ以上の異なる色のインクとを組合わせて、カラー画像の形成に好適に用い得るインクセットを提供することができる。また同じ色の、異なる色材を含む2つもしくはそれ以上のインクを組合わせたり、同じ色の、濃度の異なる2つもしくはそれ以上のインクを組合わせることによって高階調の画像の形成に好適に用い得るインクセットを提供することができる。またこれらのインクセットを用いて画像を形成する場合には、例えば前記図3に示した記録ヘッドを4つキヤリッジ上に並べた記録装置を用いることができる。図8はその一実施例であり、86、87、88及び89は各々例えばイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのインクを吐出するための記録ヘッドである。該記録ヘッドは前記した記録装置に配置され、記録信号に応じて各色のインクを吐出する。また図8では記録ヘッドを4つ使用した例を示したが、これに限定されず例えば図7に示した様に上記4色のインクカートリッジを用いて1つのヘッドでインク流路を分けてカラー画像記録を行なう実施態様も挙げられる。
【0088】
なおここまで記録信号に対応した熱エネルギーをインクに与え、該熱エネルギーよりにインクを吐出させる装置及びそれを用いた画像記録方法に本発明にかかるインクを用いた場合を説明してきた。しかし本発明のインクは機械エネルギーによってインクを吐出させる方式のインクジェット記録装置及びそれを用いた画像記録方法にも用いることができ、それによって同様の優れた効果を得ることができる。
【0089】
【実施例】
(実施例1〜14)
下記表1に示した組成のインクを各々調製した。即ち各々の材料を混合し、2時間攪拌した後、4規定−水酸化リチウム(LiOH)で所望のpHに調整し、次いで孔径0.2μmのメンブレンフィルターで加圧濾過して各々の記録インクを得た。尚下記表中FB2は、C.I.フードブラック2、DY86はC.I.ダイレクトイエロー86の略である。
【0090】
また化合物1は前記構造式(V)中、「L」が前記構造式(15)、「X」が前記構造式(16)、「R1」及び「R2」が水素原子、−NH2で示される構造の色素である。
【0091】
【表1】
【0092】
(参考例1〜3)
下記表2に示す組成のインクを実施例にて調製したインクと同様の方法で調製した。
【0093】
【表2】
【0094】
上記実施例1〜14及び参考例1〜3のインクについて、一回の吐出動作によって1ノズルから吐出されるインク量が20plとなるように構成されたインクジェット記録用ヘッドを用いて6×108発吐出させ、その後に下記の項目についての評価を行なった。その結果を下記表3に示す。
【0095】
〔評価項目]
(1)液滴サイズ(吐出量変化)
6×108発吐出後の1ノズルあたりのインク吐出量を測定し、そのノズルの初期のインク吐出量と比較した。
○:初期と比較して、吐出試験後のインク吐出量が95%以上。
△:初期と比較して、吐出試験後のインク吐出量が80%以上95%未満。
×:初期と比較して、吐出試験後のインク吐出量が80%未満。
【0096】
(2)ヒータ面観察
6×108発吐出後のヘッドを分解し、そのヒータ面を光学顕微鏡で観察した。
◎:コゲは殆ど観察されない。
○:多少コゲが観察されるが、吐出に影響を与えないレベルである。
△:コゲが多く観察される。
【0097】
(3)画像の劣化(着弾精度)
6×108発吐出後、コート紙(商品名:HR101;キヤノン(株)社製)上に600dpiの解像度の直線を記録し、各ドットの位置関係(着弾位置)をビデオ画像に取込んで、600dpiの格子点からのずれ量(±μm)を測定した。
○:着弾精度が±10μm未満である。
△:着弾精度が±10μm以上15μm未満である。
×:着弾精度が±15μm以上である。
【0098】
【表3】
【0099】
上記表3の結果から、一回の吐出動作によって1ノズルから吐出されるインク量が少なく構成されているインクジェット記録用ヘッドを用いて、例えば6×108発吐出させるといった過酷な記録を行なった後にも発熱ヒータ面上へのコゲの発生が有効に抑制されたことが分かった。
【0100】
また実施例1〜3、12と参考例1の結果、実施例4〜5、13と参考例2の結果から、ビスヒドロキシエチルスルホンとジカルボン酸、その塩、トリカルボン酸及びその塩から選ばれる少なくとも1つとの併用によって吐出量変化、コゲ性、及び着弾精度の3つをより一層改良できた。特にビスヒドロキシエチルスルホンとクエン酸の併用によってヒータ面へのコゲの発生の更なる抑制を図ることができた。
【0101】
(実施例15〜20)
上記実施例6〜11の組成と同じ組成のインクを調製し、実施例15〜20のインクとした。各々のインクを用いて、発熱ヒータによてインクに熱エネルギーを付与することでインクを吐出させる方式のインクジェットプリンタ(商品名:BJ130;キヤノン(株)社製)を使用して市販のコピー用紙に駆動周波数2kHzで記録を行ない、記録一時停止後に再度吐出動作を行なわせたときのインクの再吐出性について評価した。なおここで用いたプリンタのヘッドとしては、1回の吐出動作によって1ノズルから吐出されるインク量が約60plとなるように構成されているものを用いた。また評価条件は、上記の各々のインクを上記プリンタを用いて、室温0℃、湿度25±5%の環境下で1分間連続して英数文字を印字した後、30秒間印字を停止し、再度英数文字を印字したときの文字のかすれ、欠け等の印字不良箇所を観察した。このときヘッド温度は35±5℃であった。その結果を下記表4に示す。なお評価基準は以下の通りである。
○:再記録時の1文字目からかすれや欠けは認められない。
△:再記録時の1文字目の一部がかすれ、または欠けが認められる。
×:再記録時の1文字目が全く印字できない。
【0102】
【表4】
【0103】
(実施例21〜24)
下記表5に示した組成のインクを上記実施例1〜14のインクと同様の方法で調製した。
【0104】
【表5】
【0105】
(参考例4〜6)
下記表6に示した組成のインクを上記実施例1〜14のインクと同様の方法で調製した。
【0106】
【表6】
【0107】
上記実施例21〜24及び参考例4〜6のインクについてバブルジェットカードプリンタ(商品名:P−400CII;キヤノン(株)社製)用のヘッドを用いてコゲ性、吐出安定性及びヒータ断線の有無を評価した。このときに用いた記録ヘッドは1ノズルあたり1回の吐出動作で約50plのインクを吐出する。この結果を下記表7に示す。なお評価基準は以下の通りである。
【0108】
(1)コゲ性
10本のノズルで2×108パルスの連続印字を行なった後、ヘッドを分解しヒータ面を光学顕微鏡にて観察したときに、ヒータ面のコゲを下記の基準で評価した。
○:ヒータ面のコゲが全く観察されない。
△:コゲがヒータの縁に多少観察される。
×:ヒータ全面にコゲが観察される。
【0109】
(2)吐出安定性
10本のノズルで2×108パルスの連続印字を行なったときに、吐出液量や吐出速度の減少等を測定し、下記の基準で評価した。
○:吐出量低下が全く起きない。
△:初期の吐出量に対し、耐久後の吐出量が10%以上50%未満の低下した。
×:初期の吐出量に対し、耐久後の吐出量が50%以上低下し、或いは吐出不能となった。
【0110】
(3)ヒータの断線
16本のノズルで5×107パルスの連続印字を行なったときに、ヒータの断線の程度を下記の基準で評価した。
○:断線が観察されなかった。
×:1本以上のノズルで断線が観察された。
【0111】
【表7】
【0112】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の実施態様によれば、
長時間の記録によっても発熱ヒータ上へのコゲの発生が有効に防止でき、吐出安定性を向上させることができる。また吐出安定性の向上によって、高品質な画像の記録を安定して行なうことができる。
【0113】
また発熱ヒータ上へのコゲの発生を有効に防止でき、吐出安定性を向上させられると共に、記録一時停止後のインクの再吐出性についても改善することができる。
【0114】
更に多様な被記録媒体に対して高い品質の画像を安定して記録することができ、多様な使用環境下でも安定して高品位な画像を形成することができる。また記録画像のより一層の高品質化の為にオリフィスを微細化によって高画質化を図った場合にも、発熱ヒータ上へのコゲが抑制され、またインクの再吐出性も改善され、高精細な画像を安定して記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェット記録装置のヘッドの一実施態様を示す縦断面図である。
【図2】図1のAA線断面図である。
【図3】マルチヘッドの概略説明図である。
【図4】インクジェット記録装置の一実施態様を示す概略斜視図である。
【図5】インクカートリッジの一実施態様を示す縦断面図である。
【図6】インクジェット記録ヘッドの別の構例を示す概略斜視図である。
【図7】4つのインクカートリッジが取り付けられた記録ヘッドの概略説明図である。
【図8】4つの記録ヘッドがキャリッジ上に並べられている構成を示す概略説明図である。
【符号の説明】
13 ヘッド
14 インク溝
15 発熱ヘッド
16 保護膜
17−1、17−2 電極
18 発熱抵抗体槽
19 蓄熱層
20 基板
21 インク
22 吐出オリフィス
23 メニスカス
24 インク滴
25 被記録材
26 マルチ溝
27 ガラス板
40 インク袋
42 栓
44 インク吸収体
45 インクカートリッジ
51 給紙部
52 紙送りローラー
53 排紙ローラー
61 ブレード
62 キヤップ
63 インク吸収体
64 吐出回復部
65 記録ヘッド
66 キヤリッジ
67 ガイド軸
68 モータ
69 ベルト
70 記録ユニット
71 ヘッド部
72 大気連通口
80 インク流路
81 オリフィスプレート
82 振動板
83 圧電素子
84 基板
85 吐出口
86、87、88、89 記録ヘッド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink that can be suitably used for ink-jet recording, in which an ink, particularly an ink is ejected from an orifice according to a recording signal to perform recording on a recording medium, an ink set using the ink, an ink cartridge, a recording unit, and an image recording apparatus And an image recording method.
[0002]
[Prior art]
Various methods have been proposed for the ink jet recording technology so far, for example, a method of continuously generating charged ink droplets and using a part of the ink droplets for recording, a recording head having a piezoelectric element. A method in which a signal is applied and ink is ejected in accordance with the signal to perform printing, or thermal energy corresponding to a print signal is applied to ink in a print head chamber using, for example, a heating heater, and the energy is applied. There is a method of ejecting ink to perform recording. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-59936, an ink jet recording method in which ink is ejected by utilizing the bubbling phenomenon of ink due to thermal energy is used for an opening (hereinafter referred to as an "orifice") through which ink is ejected. This method is one of the mainstays of the current ink jet recording method because it is easy to achieve high integration and high density.
[0003]
On the other hand, with respect to inks used for these ink jet recording techniques, those having various compositions have been reported and proposed for the purpose of, for example, obtaining images of superior quality. In particular, in recent years, in order to perform good recording on plain paper generally used in offices such as copy paper, report paper, notes, stationery, etc., and even on cloth, the ink composition and ink physical properties, etc. Detailed research and development has been made from various aspects of
[0004]
By the way, for example, it is preferable that the ink used in the ink jet recording technique of a method of performing recording by applying heat energy corresponding to a recording signal to the ink using a heating heater and discharging the ink from an orifice by the energy is used. One of the characteristics is that, for example, there is no or little foreign matter (hereinafter referred to as “koge”) deposited on the heating heater during printing. That is, in the ink jet recording technology of a method of discharging ink using thermal energy, foreign substances gradually deposit on the surface of the heating head, and as a result, thermal conductivity to the ink decreases, and bubbles necessary for discharging are sufficiently reduced. In some cases, a phenomenon occurs in which the ink is not ejected and the amount of ink required for normal recording is not ejected, or the ink is not ejected at all. That is, the ejection stability of the ink is reduced.
[0005]
To cope with such technical problems, conventionally, for example, JP-A-3-160070 discloses an attempt to improve the kogation generation by including an oxo anion in the ink. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-334361 discloses a technique for suppressing the occurrence of kogation by including phytic acid and / or a salt thereof in an ink. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-80664 discloses a technique in which a liquid composition containing a cationic substance and bishydroxyethyl sulfone (BHES) are used in combination to prevent kogation on a heating head and improve ejection durability. Have been.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have studied in detail the problem of kogation particularly with respect to an aqueous ink containing a water-soluble coloring material as a coloring material. As a result, although the kogation is significantly improved by the addition of BHES, the recording time is prolonged. It has been found that a kogation different from the conventional one may occur on the heating heater. When the kogation was examined, it was found that it contained sulfur, carbon, and inorganic metals such as calcium and iron. Although sulfur atoms may exist as sulfonic acid groups in the water-soluble coloring material, the generation of kogation containing sulfur atoms was hardly observed on the heating heater when BHES was not used. Therefore, it was presumed that the cause of this kogation was derived from BHES. This kogation is slightly smaller than the kogation generated on the heating heater by the ink to which BHES is not added. Is configured such that the amount of ink ejected from the orifice in a single ejection operation is smaller than in the past, the amount of energy given to the ink by the heating heater is small, so that a fine kogation Even if ink adheres, it may cause a change in the ink ejection amount that affects the printing of high-definition images, and technical development to solve this problem is required to stably obtain high-quality images. We came to the conclusion that it was necessary.
[0007]
As a result of further studies on such a new technical problem, the present inventors have found that a dicarboxylic acid, a salt of a dicarboxylic acid, a tricarboxylic acid and a tricarboxylic acid are contained in an aqueous ink containing a water-soluble coloring material and BHES. It has been found that by adding at least one substance selected from the group consisting of the following, the generation of kogation can be extremely effectively suppressed even when the recording time is long.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ink which does not affect the heating heater in such a manner as to change the ink ejection performance when used for long-time ink jet recording by a method of discharging ink using the heating heater. It is in.
[0009]
Another object of the present invention is to provide an image recording method capable of stably recording an image of excellent quality even when recording for a long time.
[0010]
Another object of the present invention is to provide an image recording apparatus capable of stably recording an image of excellent quality even when recording for a long time, an ink cartridge, an ink set, and a recording unit that can be used therein. It is in.
[0011]
Further, an object of the present invention is to reduce the influence of changing the ink discharge performance on the heat generating heater when using it for a long-time ink jet recording by a method of discharging ink using the heat generating heater, and for various purposes. It is an object of the present invention to provide an ink in which non-discharge from an orifice after a temporary suspension of recording hardly occurs even in a use environment or when the orifice is further miniaturized.
[0012]
Further, an object of the present invention is to stably record an image of excellent quality even by long-time recording, and to form a high-quality image stably even in various use environments, or to improve the quality of a recorded image. It is an object of the present invention to provide an image recording method capable of stably exhibiting the effect even when the orifice is miniaturized for further improving the quality.
[0013]
Furthermore, an object of the present invention is to stably form an image of excellent quality even after long-time recording, and to stably form a high-quality image even in various use environments. Provided is an image recording apparatus capable of stably exerting its effect even when an orifice is miniaturized for further improving the quality of an image, and an ink cartridge, an ink set, and a recording unit that can be used in the image recording apparatus. It is in.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The ink according to an embodiment of the present invention that can achieve the above object includes at least one substance selected from dicarboxylic acids, salts of dicarboxylic acids, tricarboxylic acids and salts of tricarboxylic acids, bishydroxyethyl sulfone, and water-soluble. Characterized in that an aqueous coloring material is contained in the aqueous medium.
[0016]
In addition, the ink cartridge according to an embodiment of the present invention that can achieve the above object includes dicarboxylic acid, at least one substance selected from dicarboxylic acid salts, tricarboxylic acid and tricarboxylic acid salts, bishydroxyethyl sulfone, And an ink storage unit that stores ink containing a water-soluble coloring material in an aqueous medium.
[0018]
Further, a recording unit as one embodiment of the present invention capable of achieving the above object, is a dicarboxylic acid, a salt of a dicarboxylic acid, at least one substance selected from a salt of a tricarboxylic acid and a salt of a tricarboxylic acid, bishydroxyethyl sulfone, And an ink storage unit storing an ink containing a water-soluble coloring material in an aqueous medium, a unit for applying the recording ink to the recording medium, and a unit for supplying the ink to the unit. It is characterized by.
[0020]
In addition, the ink set as one embodiment of the present invention that can achieve the above object, dicarboxylic acid, dicarboxylic acid salt, tricarboxylic acid and at least one substance selected from tricarboxylic acid salt, bishydroxyethyl sulfone, And an ink containing a water-soluble first coloring material in an aqueous medium and an ink containing a second coloring material, wherein the first and second coloring materials are each for yellow. , Magenta, cyan, black, red, blue, and green.
[0021]
The image recording method as one embodiment of the present invention that can achieve the above object is a dicarboxylic acid, a salt of a dicarboxylic acid, at least one substance selected from tricarboxylic acids and salts of tricarboxylic acids, bishydroxyethyl sulfone, And a step of applying an ink containing a water-soluble coloring material in an aqueous medium to an image forming area of the recording medium.
[0023]
The image recording apparatus as one embodiment of the present invention capable of achieving the above object is a dicarboxylic acid, a salt of a dicarboxylic acid, at least one substance selected from a salt of a tricarboxylic acid and a salt of a tricarboxylic acid, bishydroxyethyl sulfone, And an ink storage unit that stores ink containing a water-soluble coloring material in an aqueous medium, a unit that applies the ink to a recording medium, and a unit that supplies the ink to the unit. And a unit for activating the unit and a unit for applying the recording ink to the recording medium in response to the recording signal.
[0025]
According to each of the above-described embodiments, even when ink is discharged for a long time, the change in ink discharge performance is small, and an image of excellent quality can be stably recorded for a long time.
[0026]
The image recording method as one embodiment of the present invention capable of achieving the above object includes a dicarboxylic acid, a salt of a dicarboxylic acid, at least one substance selected from a tricarboxylic acid and a salt of a tricarboxylic acid, bishydroxyethyl sulfone, An ink containing urea and a water-soluble coloring material in an aqueous medium, wherein the total amount of the dicarboxylic acid, dicarboxylic acid salt, tricarboxylic acid and tricarboxylic acid salt is 0.7% or less based on the total weight of the ink. A recording head having means for ejecting the recording ink from an orifice to a recording medium, and a means for supplying the recording head with the ink. A recording unit configured to be able to eject 0.1 to 40 picoliters of ink from the orifice in operation; Using an image recording device and means for actuating the recording unit characterized by having a step of attaching to the image recording region of the recording medium the ink.
[0027]
The image recording apparatus as one embodiment of the present invention capable of achieving the above object is a dicarboxylic acid, a salt of a dicarboxylic acid, at least one substance selected from a salt of a tricarboxylic acid and a salt of a tricarboxylic acid, bishydroxyethyl sulfone, Contains an ink containing urea and a water-soluble coloring material in an aqueous medium, wherein the total amount of the dicarboxylic acid, dicarboxylic acid salt, tricarboxylic acid and tricarboxylic acid salt is 0.7% or less based on the total weight of the ink. A recording head having means for discharging the recording ink from an orifice to a recording medium, and a means for supplying the recording head with the ink, wherein the recording head is provided once. A recording unit configured to be able to eject 0.1 to 40 picoliters of ink from an orifice in an ejection operation, and according to a recording signal. Characterized in that it comprises a means for actuating the recording unit.
[0028]
The recording unit according to an embodiment of the present invention that can achieve the above object includes at least one substance selected from dicarboxylic acids, salts of dicarboxylic acids, tricarboxylic acids and salts of tricarboxylic acids, bishydroxyethyl sulfone, and urea. And an ink containing a water-soluble coloring material in an aqueous medium, wherein the total amount of the dicarboxylic acid, dicarboxylic acid salt, tricarboxylic acid and tricarboxylic acid salt is 0.7% or less based on the total weight of the ink. A recording head having means for ejecting the recording ink from an orifice to a recording medium, and a means for supplying the recording head with the ink. It is characterized in that 0.1 to 40 picoliters of ink can be ejected from the orifice in operation.
[0029]
According to each of the above-described embodiments, and according to each of the above-described embodiments, there is little change in ink ejection performance even after long-time ink ejection, and further, in various use environments, or an orifice is further miniaturized. Even in such a case, clogging of the orifice after the recording is temporarily stopped is unlikely to occur, and an even higher quality image can be recorded extremely stably.
Furthermore, the method for reducing kogation adherence according to one aspect of the present invention is a method for applying kogation to ink using an exothermic heater and ejecting the ink from an orifice using the energy. A reduction method, wherein the ink for ink jet described above is used as the ink.
[0030]
(Action)
By the way, with respect to each embodiment of the present invention described above, the aqueous ink containing a water-soluble coloring material and BHES in the aqueous ink contains at least one selected from dicarboxylic acids, salts of dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, and salts of tricarboxylic acids. It is not clear why the inclusion stability increases the ejection stability of the ink. However, the nature of the kogation formed on the heater changes due to the addition of these substances, and the kogation is temporarily deposited on the heating heater. Also, it is considered that the generation of kogation on the heat generating heater is suppressed to a very low level because the adhesiveness to the heat generating heater is weak.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail by way of preferred embodiments.
[0032]
(First embodiment)
The ink according to the first embodiment of the present invention contains, in an aqueous medium, at least one substance selected from dicarboxylic acids, salts of dicarboxylic acids, tricarboxylic acids and salts of tricarboxylic acids, BHES, and a water-soluble coloring material. It is a thing.
[0033]
(BHES / amount)
BHES has a structure represented by the following structural formula (I), and a commercially available product synthesized by a conventionally known method can be used.
[0034]
[Outside 1]
[0035]
The content of BHES in the ink is, for example, preferably 0.1 to 30% by weight, particularly preferably 1 to 20% by weight based on the total weight of the ink. With such a range, it is possible to more effectively suppress kogation on the heating heater, for example, kogation derived from the coloring material in the ink.
[0036]
(Dicarboxylic acid, salt of dicarboxylic acid, tricarboxylic acid and salt of tricarboxylic acid)
Specific examples of dicarboxylic acids, salts of dicarboxylic acids, tricarboxylic acids and salts of tricarboxylic acids will be described below. Specific examples of the dicarboxylic acid include, for example, succinic acid, maleic acid and phthalic acid. Specific examples of the tricarboxylic acid include, for example, citric acid. Further, examples of salts of these dicarboxylic acids and tricarboxylic acids include salts of metals such as sodium. In particular, when at least one of citric acid and sodium citrate is contained in an ink containing BHES and a water-soluble coloring material, generation of kogation on the heating heater is strongly suppressed, and under normal recording conditions. In this case, the heating heater is not disconnected, and can be used extremely favorably for further improving the ejection stability.
[0037]
The content of such a substance in the ink is preferably 0.0001 to 0.7% by weight, particularly 0.002 to 0.5% by weight based on the total weight of the ink. By setting it within this range, more excellent ejection stability can be obtained.
[0038]
(Coloring material / content)
The coloring material is not particularly limited as long as it is water-soluble.For example, a conventionally known water-soluble dye, for example, a water-soluble anionic dye, a direct dye, an acid dye, a reactive dye, or the like may be used. it can. The content of the dye in the ink is preferably, for example, 0.5 to 15% by weight, particularly preferably 1 to 12% by weight based on the total weight of the ink, in consideration of the density of the recorded image and the ejection characteristics of the ink. .
[0039]
(About aqueous medium)
The aqueous medium is for holding the above-mentioned substance selected from dicarboxylic acid, dicarboxylic acid salt, tricarboxylic acid and tricarboxylic acid salt, BHES, and a water-soluble coloring material in a dissolved state to constitute an ink. . It is preferable that the aqueous medium contains at least water as a component, and a water-soluble organic solvent may be mixed to increase the solubility of various components of the ink or to adjust various characteristics of the ink. The ratio of water to the total weight of the ink is, for example, 20 to 95% by weight, preferably 40 to 95% by weight, and more preferably 60 to 95% by weight.
[0040]
(Specific examples of water-soluble dyes)
By the way, examples of the water-soluble dye containing an anionic group that can be used for the coloring material of the ink according to the present embodiment include the following.
[0041]
(Black ink)
Examples of the dye used in the black ink include C.I. I. Direct Black 17, C.I. I.
[0042]
(Yellow ink)
Examples of the dye used in the yellow ink include C.I. I. Acid Yellow 11, C.I. I. Acid Yellow 17, C.I. I.
[0043]
(Magenta ink)
Dyes used for magenta ink include C.I. I. Acid Red 1, C.I. I. Acid Red 6, C.I. I. Acid Red 8, C.I. I. Acid Red 32, C.I. I. Acid Red 35, C.I. I. Acid Red 37, C.I. I.
[0044]
(Cyan ink)
Dyes used for cyan ink include C.I. I. Acid Blue 9, C.I. I.
[0045]
As the dye contained in the ink of the present invention, a dye having one or more -COOM groups (M represents an alkali metal, ammonium or organic ammonium) in a molecule is preferably used. Specifically, for example, dyes represented by the following general formulas [II] to [V] are effectively used in the present invention.
[0046]
[Outside 2]
Wherein A and B represent a hydroxyl group or a hydrogen atom, and C represents a hydrogen atom or a SO3M for D, SO for3M represents each. ]
[0047]
[Outside 3]
[In the formula, CuPc represents a copper phthalocyanine skeleton. G represents any of the following structural formulas (1) to (4);
[0048]
[Outside 4]
Z is NHCH2CH2OH, N (CH2CH2OH)2And R and R 'in the above structural formula (3) represent H or a lower alkyl group. ]
[0049]
[Outside 5]
[Wherein, J represents any one of the following structural formulas (5) to (7);
[0050]
[Outside 6]
L represents the following structural formula (8) or (9);
[0051]
[Outside 7]
X represents any of the following structural formulas (10) to (12);
[0052]
[Outside 8]
R1~ R4Represents -H, a lower alkyl group or the like, and in the above structural formulas (5) to (12), B represents -H or -COOH, W represents -H, -CN, an amide group, a pyridinium group or -COOH, m is a number from 2 to 8, Z is an alkoxy group, -OH, an alkylamino group or -NH2In others, Y is -H, -Cl or -CN, E is -Cl or -CN, R5Represents -H, a lower alkyl group or the like. ]
[0053]
[Outside 9]
[Wherein J represents the following structural formula (13);
[0054]
[Outside 10]
L represents the following structural formula (14) or (15);
[0055]
[Outside 11]
X represents any of the following structural formulas (16) to (18);
[0056]
[Outside 12]
R1And R2Represents -H or a lower alkyl group; and in the above structural formulas (16) to (18), Z represents an alkoxy group, -OH, an alkylamino group, or -NH.2Y represents -H, -Cl or -CN, and E represents -Cl or -CN. ]
[0057]
(Relationship between the above coloring material and ink pH)
When the above-mentioned coloring material, particularly a water-soluble coloring material containing -COOM in a molecule, is contained in the ink, the pH of the ink is preferably adjusted to 8 to 12, particularly 9 to 11. That is, by setting the pH of the ink within this range, the solubility of the coloring material in the aqueous medium is further improved, and the change in characteristics of the ink during storage can be suppressed. By setting the pH of the ink within the above range, the occurrence of kogation on the heating heater is extremely strongly suppressed. The present inventors have found that when the pH of an ink containing a water-soluble coloring material and BHES is within the above range, the occurrence of kogation on the heating heater is extremely effectively suppressed. The synergistic effect of adding at least one compound of an acid, a salt of a dicarboxylic acid, a tricarboxylic acid and a salt of a tricarboxylic acid to the ink and adjusting the pH of the ink has a strong effect of suppressing kogation on the heating heater. Is achieved. Furthermore, when the pH is adjusted within the above range, the dissociation of the carboxylic acid proceeds in the ink, so that the content of the carboxylic acid, the salt of the dicarboxylic acid, the salt of the tricarboxylic acid, and the salt of the tricarboxylic acid in the ink. In the above range, a sufficient effect can be obtained even with a small amount.
[0058]
(Gold-containing dye)
In recent years, proposals have been made to apply inkjet recording technology to dyeing of fabrics. As a result of the present inventors' research so far, as a water-soluble coloring material to be contained in the ink used for dyeing the fabric, considering the adhesion to the fabric and the strong light resistance required for the fabric, chromium It has been found that a gold-containing dye having a molecule such as cobalt or cobalt can be suitably used. Further, the present inventors have further studied these coloring materials. As a result, the metal ions in the molecule are released in the ink, and the kogation is easily formed on the heat generating heater. It has been found that it is necessary to prepare an extremely delicate ink in order to ensure ink ejection performance. However, according to the invention of the present embodiment, even with an ink employing such a coloring material, the occurrence of kogation on the heating heater can be effectively suppressed, and the ejection stability can be improved. Further, as a coloring material used in inks for ink jet recording in the related art, it is possible to greatly widen the application range of coloring materials whose use is limited.
[0059]
Here, specific examples of the gold-containing dye that can be used as a coloring material of the ink according to the present embodiment include, for example, the following coloring materials.
[0060]
CI Acid Yellow 59, 121, 151, 158, 194, 204, 207, 232, 235, 241
[0061]
CI Acid Orange 142, 144, 166, 168
[0062]
CI Acid Red 215, 296, 315, 357, 359, 362, 399
[0063]
CI Acid Violet 90 (see the following structural formula (VI)), 92 (see the following structural formula (VII)), 121,
[0064]
[Outside 13]
[0065]
[Outside 14]
[0066]
CI Acid Blue 167, 193 (see the following structural formula), 229, 284, 296, 300, 335, 338, 342
[0067]
[Outside 15]
[0068]
[0069]
107, 155, 188, 194, 222
[0070]
[Outside 16]
[0071]
CI Acid Green 73, 104, 108
[0072]
(About gold dye and ink pH)
When the above-described gold-containing dye is used as the coloring material in the ink according to the present embodiment, it is preferable to adjust the pH of the ink to 3.5 to 7.5, particularly to 3.5 to 6.5. . That is, by setting the pH of the ink within this range, the ion dissociation of the dye in the ink can be suppressed, and the generation of kogation on the heating heater can be further suppressed. Further, as another example of a coloring material that can be used for the ink according to the present embodiment, for example, the dye structure itself is inferior in heat resistance, and the ink structure is used for inkjet recording using thermal energy in order to easily generate kogation and the like. Dyes of the type described above may also be used. A specific example of such a coloring material is CI Acid Yellow 79, for example.
[0073]
(Specific examples of water-soluble organic solvents)
Next, examples of the water-soluble organic solvent that may be contained in the aqueous medium of the ink according to the present embodiment include, for example, monohydric alcohols such as methanol, ethanol, and isopropyl alcohol; ketones such as acetone and diacetone alcohol; Ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; oxyethylene or oxypropylene addition polymers such as diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polyethylene glycol and polypropylene glycol; ethylene glycol, propylene glycol; Alkylene glycols wherein the alkylene group contains 2 to 6 carbon atoms, such as trimethylene glycol, butylene glycol, hexylene glycol; Triols such as hexanetriol; thiodiglycol; glycerin; lower alkyl ethers of polyhydric alcohols such as ethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, diethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, and triethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether. A lower dialkyl ether of a polyhydric alcohol such as triethylene glycol dimethyl (or ethyl) ether or tetraethylene glycol dimethyl (or ethyl) ether; The content of the water-soluble organic solvent is generally in the range of 0 to 40%, preferably 2 to 30% by weight based on the total weight of the ink. When the above medium is used in combination, it can be used alone or as a mixture. Preferred water-soluble organic solvents are monohydric alcohols, ketones, glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, thiodiglycol, and the like. Glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol and derivatives thereof (among others, alkyl ethers thereof).
[0074]
(Other ingredients)
In addition, the ink according to the present embodiment may be added with various other antifoaming agents, viscosity modifiers, surface tension regulators, pH regulators, and the like, as needed, within a range that does not impair the effects of the ink. good.
[0075]
(Second embodiment / addition of urea)
As the ink according to the second embodiment of the present invention, there is an ink further containing urea in the ink according to the above embodiment. According to the ink according to the second embodiment, in addition to the effects achieved by the ink according to the first embodiment, it is possible to provide the ink with improved re-discharge properties as compared with the related art. Here, the re-discharge property refers to an operation of discharging ink from the orifice again after recording is temporarily stopped. The inventors of the present invention have studied from among the water-soluble inks containing water-soluble coloring materials that the ink facing the orifice is solidified while recording is temporarily stopped and the orifice is completely or partially removed. In some cases, it may not be possible to re-discharge ink, or it may be impossible to discharge a predetermined amount of ink in the correct direction. It has been found that the use of ink jet recording apparatuses is diversified in terms of use conditions as the orifices are miniaturized due to the development of ink jet recording apparatuses, and the use of ink jet recording apparatuses in a low-temperature environment is particularly common. However, by further containing urea in the ink according to the present embodiment, it is possible to stabilize the re-discharge property even under the above-described conditions, in addition to the effect exerted by the ink according to the first embodiment. The effect is also obtained.
[0076]
By the way, it is not clear why the above-mentioned effect is obtained by adopting such a configuration. However, BHES in the ink is solid at room temperature, and its proportion in the aqueous medium is 20%.wt%When the temperature exceeds the threshold value, the ink tends to precipitate in the form of wax. Therefore, it is considered that this phenomenon starts with the evaporation of water from the orifice from a microscopic point of view of the ink facing the orifice. On the other hand, since urea greatly enhances the affinity between water and a water-soluble dye, by coexisting BHES and urea, in the ink facing the orifice, the effect of suppressing evaporation of water in the ink from the orifice due to precipitation of BHES due to the precipitation of BHES, This is considered to be due to a synergistic effect with the effect of suppressing a sharp rise in the dye concentration of the ink near the orifice. In this embodiment, the amount of urea is preferably 0.1 to 20% by weight, particularly preferably 0.1 to 15% by weight, based on the total weight of the ink, and the total amount of urea and BHES based on the total weight of the ink. The amount is preferably from 0.2 to 30% by weight, particularly preferably from 0.6 to 25% by weight.
[0077]
(apparatus)
Next, an ink jet recording apparatus that can use the above-described ink and an image recording method using the same will be described.
[0078]
(Head configuration)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a head that constitutes one of the main parts of an ink jet recording apparatus that ejects ink by using thermal energy, in a direction perpendicular to an orifice portion from which ink is ejected. FIG. FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1 and 2, a
[0079]
FIG. 3 shows an external view of a multi-head in which many heads shown in FIG. 1 are arranged. The multi-head is manufactured by closely contacting a glass plate 27 having a multi-groove 26 and a heating head 28 similar to that described with reference to FIG.
[0080]
In the configuration of the head described above, the size of the orifice is not particularly limited, and may be appropriately set according to the desired image quality. However, with the recent demand for higher image quality, miniaturization of the orifice size has been studied. Specifically, for example, miniaturization of the orifice such that the amount of ink ejected from the orifice by one ejection operation is 0.1 to 40 picoliters (pl), particularly 0.1 to 30 pl has been studied. In the orifice of such a size, it is one of the technical goals particularly preferable to form a high-quality image by stably re-discharging the ink after the recording is temporarily stopped. The inks according to the various embodiments of the present invention described above, particularly the inks according to the second embodiment, can be cited as one of extremely effective techniques capable of overcoming this technical goal.
[0081]
Even when the orifice is not miniaturized as described above, the use environment is diversified due to the spread of the ink jet recording apparatus, specifically, for example, an environment where the ambient temperature is 5 ° C. or less (for example, heating in a cold area). When the ink jet recording apparatus is used under indoor or outdoor conditions where ink does not work effectively, ink may not be ejected due to clogging of the orifice as described above. Is one of the important technical goals to be overcome. The ink according to each of the above embodiments, particularly the ink according to the second embodiment, can be cited as one of extremely effective techniques capable of overcoming this technical goal.
[0082]
(Inkjet recording device)
FIG. 4 shows an example of an ink jet recording apparatus incorporating the head according to the present invention. In FIG. 4,
[0083]
In the above configuration, when the
[0084]
When the
[0085]
(ink cartridge)
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an ink cartridge containing ink supplied to the head via an ink supply member, for example, a tube. Here, reference numeral 40 denotes an ink storage portion that stores the supply ink, for example, an ink bag, and a rubber stopper 42 is provided at the tip thereof. By inserting a needle (not shown) into the stopper 42, the ink in the ink bag 40 can be supplied to the head. Reference numeral 44 denotes an absorber for receiving the waste ink. It is preferable for the present invention that the ink container has a liquid contact surface with the ink formed of polyolefin, particularly polyethylene. The ink jet recording apparatus used in the present invention is not limited to the one in which the head and the ink cartridge are separated from each other as described above, and may be suitably used in an integrated one as shown in FIG.
[0086]
(Recording unit)
In FIG. 6, reference numeral 70 denotes a recording unit, in which an ink storage unit storing ink, for example, an ink absorber is stored, and a head unit having a plurality of orifices in which the ink in the ink absorber is stored. It is configured to be ejected from 71 as ink droplets. As the material of the ink absorber, it is preferable for the present invention to use polyurethane. Reference numeral 72 denotes an atmosphere communication port for communicating the inside of the recording unit with the atmosphere. This recording unit 70 is used in place of the recording head shown in FIG. 4, and is detachable from the carriage 66.
[0087]
(Ink set)
By the way, the inks according to the various embodiments described above can be, for example, yellow, magenta, cyan, red, green, blue or black inks by selecting a color material. Each ink may be used independently for image recording. Alternatively, an ink set that can be suitably used for forming a color image can be provided by combining two or more different color inks. Also, by combining two or more inks of the same color and containing different color materials, or by combining two or more inks of the same color but having different densities, it is suitable for forming a high gradation image. An ink set that can be used can be provided. When an image is formed using these ink sets, for example, a recording apparatus in which four recording heads shown in FIG. 3 are arranged on a carriage can be used. FIG. 8 shows an embodiment of the present invention.
[0088]
The case where the ink according to the present invention is used in an apparatus that applies thermal energy corresponding to a recording signal to ink and ejects ink from the thermal energy and an image recording method using the apparatus has been described. However, the ink of the present invention can also be used in an ink jet recording apparatus that discharges the ink by mechanical energy and an image recording method using the same, whereby similar excellent effects can be obtained.
[0089]
【Example】
(Examples 1 to 14)
Inks having the compositions shown in Table 1 below were prepared. That is, each material is mixed, stirred for 2 hours, adjusted to a desired pH with 4N-lithium hydroxide (LiOH), and then filtered under pressure through a membrane filter having a pore size of 0.2 μm to obtain each recording ink. Obtained. In the table below, FB2 is C.I. I. Food Black 2 and DY86 are C.I. I. Abbreviation for direct yellow 86.
[0090]
In the compound 1, in the structural formula (V), “L” is the structural formula (15), “X” is the structural formula (16), “R1” and “R2” are a hydrogen atom and —NH2. It is a structural dye.
[0091]
[Table 1]
[0092]
(Reference Examples 1 to 3)
Inks having the compositions shown in Table 2 below were prepared in the same manner as the inks prepared in the examples.
[0093]
[Table 2]
[0094]
For the inks of Examples 1 to 14 and Reference Examples 1 to 3, 6 × 108 shots were made using an inkjet recording head configured so that the amount of ink ejected from one nozzle in one ejection operation was 20 pl. After discharging, the following items were evaluated. The results are shown in Table 3 below.
[0095]
〔Evaluation item]
(1) Droplet size (change in discharge amount)
6 × 108The ink ejection amount per nozzle after ejection and ejection was measured and compared with the initial ink ejection amount of the nozzle.
:: The ink ejection amount after the ejection test is 95% or more compared to the initial stage.
Δ: The ink ejection amount after the ejection test is 80% or more and less than 95% as compared with the initial time.
×: The ink ejection amount after the ejection test is less than 80% compared to the initial stage.
[0096]
(2) Observation of heater surface
6 × 108The head after ejection and ejection was disassembled, and the heater surface was observed with an optical microscope.
:: Almost no kogation is observed.
:: Some kogation is observed, but the level does not affect ejection.
Δ: Many kogation are observed.
[0097]
(3) Image degradation (landing accuracy)
6 × 108After the ejection and ejection, a straight line having a resolution of 600 dpi is recorded on coated paper (trade name: HR101; manufactured by Canon Inc.), and the positional relationship (landing position) of each dot is captured in a video image to form a 600 dpi grid. The deviation from the point (± μm) was measured.
:: landing accuracy is less than ± 10 μm.
Δ: The landing accuracy is ± 10 μm or more and less than 15 μm.
X: The landing accuracy is ± 15 μm or more.
[0098]
[Table 3]
[0099]
From the results shown in Table 3 above, after performing severe recording such as discharging 6 × 108 shots using an ink jet printing head configured to reduce the amount of ink ejected from one nozzle by one ejection operation. It was also found that the generation of kogation on the surface of the heating heater was effectively suppressed.
[0100]
Further, based on the results of Examples 1 to 3 and 12 and Reference Example 1, and the results of Examples 4 to 5 and 13 and Reference Example 2, at least one selected from bishydroxyethyl sulfone and dicarboxylic acids, salts thereof, tricarboxylic acids and salts thereof. The use of one of them can further improve the three of the change in the ejection amount, the kogation property, and the landing accuracy. In particular, the combined use of bishydroxyethyl sulfone and citric acid could further suppress the occurrence of kogation on the heater surface.
[0101]
(Examples 15 to 20)
Inks having the same composition as the compositions of Examples 6 to 11 were prepared, and used as inks of Examples 15 to 20. Commercially available copy paper using an ink jet printer (trade name: BJ130; manufactured by Canon Inc.) of a type in which each ink is used to apply thermal energy to the ink by a heating heater to discharge the ink. Then, recording was performed at a driving frequency of 2 kHz, and the ink re-ejection property when the ejection operation was performed again after the recording was temporarily stopped was evaluated. The printer head used here was configured so that the amount of ink ejected from one nozzle in one ejection operation was about 60 pl. The evaluation conditions are as follows. After printing each of the above inks for 1 minute continuously in an environment of room temperature 0 ° C. and
:: No blurring or chipping is recognized from the first character at the time of re-recording.
Δ: A part of the first character at the time of re-recording is blurred or missing.
X: The first character at the time of re-recording cannot be printed at all.
[0102]
[Table 4]
[0103]
(Examples 21 to 24)
Inks having the compositions shown in Table 5 below were prepared in the same manner as the inks of Examples 1 to 14 above.
[0104]
[Table 5]
[0105]
(Reference Example 4 ~6)
Inks having the compositions shown in Table 6 below were prepared in the same manner as the inks of Examples 1 to 14.
[0106]
[Table 6]
[0107]
Examples 21 to 24 and Reference Examples 4 to6Using the head for a bubble jet card printer (trade name: P-400CII; manufactured by Canon Inc.), the ink was evaluated for kogation, ejection stability, and the presence or absence of heater disconnection. The recording head used at this time ejects about 50 pl of ink in one ejection operation per nozzle. The results are shown in Table 7 below. The evaluation criteria are as follows.
[0108]
(1) Koge property
After continuous printing of 2 × 108 pulses was performed with 10 nozzles, when the head was disassembled and the heater surface was observed with an optical microscope, the kogation on the heater surface was evaluated according to the following criteria.
:: No kogation on the heater surface was observed at all.
C: Some kogation is observed on the edge of the heater.
X: kogation is observed on the entire surface of the heater.
[0109]
(2) Discharge stability
When continuous printing of 2 × 108 pulses was performed using 10 nozzles, the amount of the discharged liquid and the decrease in the discharging speed were measured and evaluated according to the following criteria.
:: No decrease in discharge amount occurs at all.
Δ: The discharge amount after the durability decreased from 10% to less than 50% with respect to the initial discharge amount.
X: The discharge amount after the durability was reduced by 50% or more with respect to the initial discharge amount, or the discharge became impossible.
[0110]
(3) Disconnection of heater
When continuous printing of 5 × 107 pulses was performed with 16 nozzles, the degree of disconnection of the heater was evaluated according to the following criteria.
:: No disconnection was observed.
X: Disconnection was observed in one or more nozzles.
[0111]
[Table 7]
[0112]
【The invention's effect】
According to the embodiment of the present invention as described above,
The generation of kogation on the heating heater can be effectively prevented even by long-time recording, and the ejection stability can be improved. Further, by improving the ejection stability, it is possible to stably record a high-quality image.
[0113]
In addition, the occurrence of kogation on the heating heater can be effectively prevented, the ejection stability can be improved, and the re-ejection property of the ink after the recording is temporarily stopped can also be improved.
[0114]
Further, high-quality images can be stably recorded on various recording media, and high-quality images can be stably formed under various use environments. In addition, even when the image quality is improved by miniaturizing the orifice to further improve the quality of the recorded image, the kogation on the heating heater is suppressed, and the re-discharge property of the ink is improved. A stable image can be recorded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of a head of an ink jet recording apparatus.
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a multi-head.
FIG. 4 is a schematic perspective view showing one embodiment of an ink jet recording apparatus.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of an ink cartridge.
FIG. 6 is a schematic perspective view showing another example of the configuration of the inkjet recording head.
FIG. 7 is a schematic explanatory view of a recording head to which four ink cartridges are attached.
FIG. 8 is a schematic explanatory view showing a configuration in which four recording heads are arranged on a carriage.
[Explanation of symbols]
13 head
14 Ink groove
15 Heating head
16 Protective film
17-1 and 17-2 electrodes
18 Heating resistor tank
19 Thermal storage layer
20 substrates
21 ink
22 Discharge orifice
23 Meniscus
24 ink drops
25 Recording material
26 Multi Groove
27 glass plate
40 ink bags
42 stopper
44 Ink absorber
45 ink cartridge
51 Paper feed unit
52 Paper feed roller
53 Paper ejection roller
61 blade
62 Cap
63 Ink absorber
64 Discharge recovery section
65 Recording Head
66 Carriage
67 Guide shaft
68 motor
69 belt
70 Recording unit
71 Head
72 Atmospheric communication port
80 Ink channel
81 Orifice plate
82 diaphragm
83 Piezoelectric element
84 substrate
85 Discharge port
86, 87, 88, 89 recording head
Claims (28)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5401199A JP3544138B2 (en) | 1998-03-03 | 1999-03-02 | Ink, ink set, ink cartridge, recording unit, image recording method, image recording apparatus, and method for reducing kogation on heating heater |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5051198 | 1998-03-03 | ||
JP10-50511 | 1998-03-03 | ||
JP5401199A JP3544138B2 (en) | 1998-03-03 | 1999-03-02 | Ink, ink set, ink cartridge, recording unit, image recording method, image recording apparatus, and method for reducing kogation on heating heater |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11315238A JPH11315238A (en) | 1999-11-16 |
JP3544138B2 true JP3544138B2 (en) | 2004-07-21 |
Family
ID=26390982
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5401199A Expired - Fee Related JP3544138B2 (en) | 1998-03-03 | 1999-03-02 | Ink, ink set, ink cartridge, recording unit, image recording method, image recording apparatus, and method for reducing kogation on heating heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3544138B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4794738B2 (en) * | 2000-02-17 | 2011-10-19 | キヤノン株式会社 | Method for reducing burnt adhesion to heater |
JP4803895B2 (en) * | 2000-04-26 | 2011-10-26 | キヤノン株式会社 | Ink, inkjet ink, method of reducing kogation adhesion to heater of inkjet recording head, inkjet recording method, inkjet recording apparatus, recording unit, and method of extending life of recording head |
JP5241083B2 (en) * | 2005-07-08 | 2013-07-17 | キヤノン株式会社 | ink cartridge |
CN101218100B (en) | 2005-07-08 | 2011-07-13 | 佳能株式会社 | Thermal inkjet ink and ink cartridge using the same |
JP4853614B2 (en) * | 2005-09-28 | 2012-01-11 | ブラザー工業株式会社 | Aqueous liquid for inkjet recording |
EP1935949B1 (en) * | 2006-12-22 | 2014-07-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Thermal ink-jet ink and ink cartridge using the ink |
JP6759073B2 (en) * | 2015-12-28 | 2020-09-23 | キヤノン株式会社 | Ink, ink cartridge, and inkjet recording method |
JP7283249B2 (en) * | 2019-06-19 | 2023-05-30 | セイコーエプソン株式会社 | Water-based inkjet textile ink composition and textile printing method |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08127981A (en) * | 1994-10-28 | 1996-05-21 | Canon Inc | Ink for ink-jet printing and ink-jet printing method |
-
1999
- 1999-03-02 JP JP5401199A patent/JP3544138B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11315238A (en) | 1999-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3060319B2 (en) | Ink, inkjet recording method, recording unit, ink cartridge, and inkjet recording apparatus | |
JP3005058B2 (en) | Ink, inkjet recording method and apparatus using the same | |
US6375317B1 (en) | Ink, ink-jet recording process, recording unit, ink cartridge and ink-jet recording apparatus | |
EP0940454B1 (en) | Ink, ink set, ink cartridge, recording unit, image recording method and image recording apparatus | |
US6474803B1 (en) | Ink, ink set, ink cartridge, recording unit, image recording method and image recording apparatus | |
US5395434A (en) | Ink, ink-jet recording method, and ink-jet recording apparatus | |
JP2801411B2 (en) | Ink, inkjet recording method and apparatus using the same | |
JPH06128515A (en) | Ink, ink jet recording by using the ink, and equipment using the ink | |
JP3544138B2 (en) | Ink, ink set, ink cartridge, recording unit, image recording method, image recording apparatus, and method for reducing kogation on heating heater | |
JPH0726178A (en) | Ink, ink jet recording method using the same and method for preventing association of dye | |
JPH06248212A (en) | Ink, ink-jet recording method and recording apparatus using the ink | |
JP3542433B2 (en) | INK, INK JET RECORDING METHOD USING THE SAME, AND APPARATUS USING THE INK | |
JP3796365B2 (en) | Recording unit, image recording method, and image recording apparatus | |
JP2002285053A (en) | Ink and ink-jet recording device using the same | |
JP3715728B2 (en) | Inkjet recording method | |
JP3060318B2 (en) | Ink, inkjet recording method, recording unit, ink cartridge, and inkjet recording apparatus | |
JPH0860059A (en) | Ink, and method and apparatus for ink jet recording | |
JP3039877B2 (en) | INK, INK JET RECORDING METHOD USING THE SAME, AND APPARATUS USING THE INK | |
JP2980995B2 (en) | INK, INK JET RECORDING METHOD USING THE SAME, AND APPARATUS USING THE INK | |
JPH0995637A (en) | Ink, ink jet recording method and recording device using the same | |
JP3513415B2 (en) | Ink, image recording method, image recording device, ink cartridge, recording unit | |
JP3009064B2 (en) | INK, INK JET RECORDING METHOD USING THE SAME, AND APPARATUS USING THE INK | |
JP3302269B2 (en) | INK, INK JET RECORDING METHOD USING THE SAME, AND APPARATUS USING THE INK | |
JP3595569B2 (en) | INK, INK JET RECORDING METHOD USING THE SAME, AND APPARATUS USING THE INK | |
JPH0517714A (en) | Ink for ink-jet recording, ink-jet recording method using the ink and apparatus using the ink |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040106 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040308 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040330 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040331 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090416 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100416 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110416 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140416 Year of fee payment: 10 |
|
S802 | Written request for registration of partial abandonment of right |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R311802 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |