JP3554292B2 - インクジェット用インク、インクジェット記録方法及び装置類、及びインク吐出特性の安定化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット用インク、インクカートリッジ、記録ユニット、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置、及びインク吐出特性の安定化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方法は、インクの小滴を飛翔させ、紙等の被記録材にインクを付着させて記録を行うものである。特に、特公昭６１−５９９１１号公報、特公昭６１−５９９１２号公報及び特公昭６１−５９９１４号公報において開示された、インクの吐出エネルギー供給手段として電気熱変換体を用い、熱エネルギーをインクに与えて気泡を発生させることにより液滴を発生させる方式のインクジェット記録方法によれば、オンディマンド方式での記録や、記録ヘッドの高密度マルチオリフィス化を容易に実現することができ、高解像度及び高品位の画像を高速で記録することができる。
【０００３】
しかし、かかるインクジェット記録方法では、インクを吐出するための記録ヘッドのノズル内が外気と連通しているため、ノズル内におけるインクが乾燥を生じたり、外気からの異物や気泡等の侵入によってノズルに目詰まりが生じることがある。これに対し、記録ヘッドの全ノズルから、インク受け部材（キャップ）に向けてインクを吐出させる空吐出動作や、記録ヘッドのノズル面をキャッピングし、ポンプ等の吸引手段によってノズル面に負圧をかけること等の手段によって強制的にノズルからインクを吐出させ、ノズルの目詰まりを解消する吐出回復動作が行われている。この際、特に、ノズルが多数配置された長尺の記録ヘッドの場合等においては、上記した空吐出や吐出回復動作によって記録動作とは関係なく多量のインクが吐出されることになるため、インクの消費量が増大し、装置のランニングコストが上昇してしまうといった問題がある。そこで、空吐出や吐出回復動作によって吐出された多量のインクをリサイクルすることができる構造を備えたインクジェット記録装置も開発されている。
【０００４】
しかしながら、上記した空吐出や吐出回復動作といったノズルの目詰りを防止を目的として行われる物理的動作の際に吐出される多量のインクは、外気に晒されるため、水分等の蒸発により、インク組成やインク特性が変化してしまう場合があり、これを回収し、再度、記録に使用すると、得られる画像品位が損なわれることがある。
【０００５】
特に、オンディマンド方式のインクジェット記録装置においては、常時、全てのノズルからインクが吐出されているのではなく、画像形成に必要なインクのみが必要な時にノズルから吐出されるので、ノズル内においてインクの流動がない状態がしばしば存在する。ノズル内においてインクの流動がない状態が長期に及ぶと、具体的には、例えば、ノズル内のインクが吐出回復動作を受けない状態で、被記録媒体に対峙している時間が５秒を超えるような状況が生じた場合、ノズル先端からの水分等の蒸発によって、特にヘッド先端部において色材が固着したり、それに起因してノズルに目詰まりが生じたりすることがあり、円滑な記録が行なわれないことがある。このような現象への対策として、上記したように、空吐出や吐出回復動作が行われるが、当該空吐出や吐出回復動作に使用されたインクを回収し、画像形成に再利用（リサイクル）した場合にあっては、先に述べたように、既に水分等の蒸発によりインク組成やインク特性の変化が生じていることがあるので、特にこの現象が著しくなることがある。更に、ノズル先端からの水分等の蒸発が起こると、ヘッド先端部のインクの粘度上昇が生じ易く、スタートアップ特性が悪化する場合もある。
【０００６】
更に言えば、上記したようなスタートアップ特性の悪化等は、記録ヘッドが固定されている状態で画像等を記録する方式のインクジェットプリンタにおいては、より深刻となる可能性があるとの知見を本発明者らは得ている。即ち、記録ヘッドを走査させて画像等を記録するインクジェットプリンタの場合には、記録動作の最中に頻繁に吐出回復動作を行うことができる為、ノズル内において、インクの流動がない状態が長時間続くことを抑制することが可能である。しかし、記録中において記録ヘッドが固定されている方式のインクジェットプリンタでは、記録動作の最中に記録ヘッドの吐出回復動作を行うことは困難であり、ノズル内のインクに流動が無い状態が長期間に及ぶといった状況が生じ易い。そして、本発明者らは、このようなプリンタにおいて、吐出回復動作に用いたインクをリサイクルしようとした場合には、回収され再利用に供されるインクの組成の変化や、それによるインクジェット吐出特性の変化への対策がより重要な技術課題であるとの認識を持つに至った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記した空吐出や吐出回復動作に使用された後、回収されたインクを再利用した場合にも、インク中の水分や溶剤の蒸発が起こりにくいためにインク組成の変化が生じにくく、又、インク組成に変化が生じた場合においてもインクの吐出特性が変化を受けにくい、良好な吐出特性を安定して示すインクジェットインクを提供することにある。
また本発明の目的は、高品位な記録物をリーズナブルなコストで得ることのできるインクジェット記録方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、高品位な記録物をリーズナブルなコストで、安定して形成することのできるインクジェット記録装置、並びにそれに用いることのできるインクカートリッジ及び記録ユニットを提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、インクを回収して画像形成に再利用するリサイクル機構を備えたインクジェットプリンタのインク吐出特性を安定化させる方法を提供することにある。
【０００８】
【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にかかるインクジェット用インクは、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一実施態様にかかるインクカートリッジは、上記組成を有するインクジェット用インクが収容されているインク収容部を具備していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施態様にかかる記録ユニットは、例えば、上記組成を有するインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、該インクを吐出させるためのヘッド部とを具備していることを特徴とする。
【００１１】
又、本発明の一実施態様にかかるインクジェット記録方法は、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であるインクを用い、該インクにエネルギーを与え、オリフィスからインクを被記録面に向けてオンディマンド方式で吐出させる工程を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の一実施態様にかかるインクジェット記録装置は、例えば、上記組成を有するインクジェット用インクを吐出するための記録ヘッド、上記インクが収容されているインク収容部を有しているインクカートリッジ、及び該インクカートリッジから記録ヘッドに上記インクを供給するためのインク供給部を具備していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の実施態様にかかるインクジェット記録装置は、例えば、上記組成を有するインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、該インクを吐出させるためのヘッド部とを有している記録ユニットを具備していることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の他の実施態様にかかるインクジェット記録装置は、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であるインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、上記インクを吐出させるための記録ヘッドと、該記録ヘッドから吐出されたインクを上記インク収容部に回収する為の手段とを具備していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の更に他の実施態様にかかるインクジェット記録装置は、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であるインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、上記インクを吐出させるための記録ヘッドと、該記録ヘッドから吐出されたインクを受けるインク受け部材と、該インク受け部材と上記インク収容部とを繋いでいるインク流路と、上記インク受け部材で受けられたインクを上記インク収容部に回収させるポンプとを具備していることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の他の実施態様にかかるインクジェット記録方法は、上記のインクジェット記録装置を用いたインクジェット記録方法であって、少なくとも１回は記録ヘッドから吐出され回収されたことのあるインクジェット記録用インクを含むインクを吐出せしめるリサイクル工程を有することを特徴とする。
【００１７】
更に本発明の他の実施態様にかかるインクジェット記録方法は、少なくとも一回は記録ヘッドから吐出され回収されたことのあるインクジェット用インクを含むインクを記録ヘッドから再度吐出させるインクのリサイクル工程を有するインクジェット記録方法において、該インクジェット用インクが、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の一実施態様にかかるインクジェットプリンタにおけるインクの吐出特性安定化の方法は、少なくとも１回は記録ヘッドから吐出され回収されたことのあるインクジェット用インクを含むインクを記録ヘッドから吐出させるリサイクル工程を有するインクジェット記録方法におけるインク吐出特性の安定化方法であって、該インクジェット用インクとして、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量がインク全体量に対して１０〜４０質量％であるインクジェット用インクを用いることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、好ましい実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。
本発明にかかるインクジェット用インクは、水系インクであって、インクの必須成分として、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールより低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群から選ばれる成分を、インク全体量に対して１０〜４０質量％、好ましくは、１５〜３０質量％の範囲で含有している。本発明者らは、インクジェット用インクを上記の構成とすることで、インク中の水分や溶剤の蒸発を効果的に抑制することができ、例え、インクが外気に晒された場合においてもインクの組成変化が抑制され、更に、例え、水分の蒸発等によりインク組成が変化した場合においても、インクの吐出特性の変化が起こりにくいものとなるため、インクを回収し、画像形成に再利用した場合においても、良好な吐出特性が安定に得られること等の知見を得て本発明を為すに至った。
【００２０】
本発明にかかるインクジェット用インクのより好ましい形態は、更に、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の各々を、インク全体量に対して１〜２０質量％の範囲で含有させたもの、より好ましくは２〜１８質量％の範囲で含有させたもの、更に好ましくは３〜１５質量％の範囲で含有させたものが挙げられる。これら３群の各成分を、例えば、上記した量の範囲内でそれぞれ混合し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量がインク全体量に対して１０〜４０質量％となるように構成すれば、インクジェット記録装置内の吐出経路やリサイクル経路において水の蒸発をより効果的に抑制することができ、又、インクが、空吐出や吐出回復動作によって生じる非常に厳しい乾燥条件に晒された場合においても、水分の蒸発だけでなく溶剤成分の蒸発をも抑えられるので、色材の析出を起こりにくくする効果や、インクの高粘度化を抑制する効果が得られる。
【００２１】
この結果、少なくとも１回は記録ヘッドから吐出された後に回収されたリサイクル経路を経たインクも、通常のインクとほぼ同等のインク吐出特性を示す。又、色材の析出による目詰まりや粘度上昇も抑えられるため、インクのスタートアップ特性や耐固着性も良好となる。従って、本発明のインクは、特に、オンディマンド方式のインクジェット記録装置や、一部のインクがノズルを通過後に回収されて、回収されたインクが再度記録に使用されるリサイクル方式のインクジェット記録装置に有効に利用できる。
【００２２】
以下、本発明のインクの各構成成分について説明する。本発明にかかるインクを構成する成分のうち、（Ｃ）群に含まれる成分としては、２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコールの例としては、例えば、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、重量平均分子量が４００程度のポリエチレングリコール等が挙げられる。
【００２３】
又、（Ｄ）群の色材の例としては、従来からインクジェット用インクに使用されている染料及び顔料を問題なく使用できる。染料の例としては、例えば、反応染料、酸性染料、直接染料、塩基性染料、及び分散染料等が挙げられる。これらの中でも、反応染料、酸性染料、及び下記式（Ｉ）で表される染料を用いることが好ましい。高い画像濃度と適切なインク粘度を保持するために、これらの色材のインク中における含有量は、インク全量に対して、０．１〜１５質量％であることが好ましく、０．１〜１０質量％であることが、より好ましい。
【００２４】
【００２５】
インクの色材として分散染料や顔料を用いる場合は、通常、分散剤等を用いて分散させることが必要である。しかし、顔料として自己分散型顔料を用いれば、分散剤の添加量を低減できるか、分散剤を添加しなくて済むため、本発明の効果がより一層顕著となるので好ましい。
【００２６】
又、上記に挙げたような（Ｄ）群の色材を溶解又は分散させてインクとするために、液媒体として（Ｅ）の水を用いる。インク中の水の含有量は、インク全量に対して、１０〜９５質量％、好ましくは２５〜９３質量％、より好ましくは４０〜９０質量％の範囲とすることが望ましい。本発明で使用する水としては、イオン交換水が好ましく用いられる。
【００２７】
又、本発明にかかるインクには、液媒体として上記した水に加え、下記に挙げるような水溶性有機溶剤を更に併用させることができ、これによって、本発明の効果をより顕著なものにすることもできる。この際に使用する水溶性有機溶剤としては、具体的には、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｎ−ペンタノール等の炭素数１〜５のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、ジアセトンアルコール等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等のアルキレングリコール類；グリセリン、トリメチロールエタン、１，２，６−ヘキサントリオール等のトリオール類；ビスヒドロキシエチルスルホン；エチレングリコールモノメチル（又はエチル、ブチル）エーテル、ジエチレングリコールモノメチル（又はエチル、ブチル）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、ブチル）エーテル等の低級アルキルグリコールエーテル類；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）エーテル等の低級ジアルキルグリコールエーテル類；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類；スルホラン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等を挙げることができる。これらの中でも、特に、エチレングリコール、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ビスヒドロキシエチルスルホン等の水溶性有機溶剤が好適である。
【００２８】
本発明にかかるインクにおいて、色材として酸性染料や前記した式（Ｉ）で表される染料を用いた場合には、ジエチレングリコールの過酸化物により、インクの物性変化やインク流通部材に影響を与える恐れがあるが、この場合には、インク中に緩衝剤を添加することで、これを抑制することができる。例えば、この場合には緩衝剤として酢酸リチウムを添加し、ｐＨを弱アルカリ領域に抑制することが好ましい。
【００２９】
更に、本発明にかかるインク中には、上記成分の他、必要に応じて、インクに所望の性能を与えるための、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、防錆剤、防カビ剤及びキレート化剤等の添加剤を配合してもよい。
【００３０】
（インクジェット記録装置）
インクジェット記録装置を構成するコンポーネントとして、第１に、熱エネルギーを利用した装置の主要部であるヘッド構成例を、図１、図２及び図３に示した。図１は、インク流路に沿ったヘッド１３の断面図であり、図２は、図１のＡ−Ｂ線での切断面図である。ヘッド１３は、インクを通す流路（ノズル）１４を有するガラス、セラミック、シリコン又はプラスチック板等と、発熱素子基板１５とを接着して得られる。発熱素子基板１５は、酸化シリコン、窒化シリコン、及び炭化シリコン等で形成される保護層１６、アルミニウム、金、、及びアルミニウム−銅合金等で形成される電極１７−１、１７−２、ＨｆＢ２、ＴａＮ、及びＴａＡｌ等の高融点材料から形成される発熱抵抗体層１８、熱酸化シリコン、酸化アルミニウム等で形成される蓄熱層１９、シリコン、アルミニウム、及び窒化アルミニウム等の放熱性のよい材料で形成される基板２０より成り立っている。
【００３１】
上記ヘッド１３の電極１７−１及び１７−２にパルス状の電気信号が印加されると、発熱素子基板１５のｎで示される領域が急速に発熱し、この表面に接しているインクに気泡が発生し、その発生する圧力でメニスカス２３が突出し、インクがヘッド１３のノズル１４を通して吐出し、吐出オリフィス２２よりインク小滴２４となり、被記録材２５に向かって飛翔する。
【００３２】
図３には、図１に示したヘッドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。このマルチヘッドはマルチノズル２６を有するガラス板２７と、図１に説明したものと同じような発熱ヘッド２８を接着して作られている。
【００３３】
図４に、この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固定されており、カンチレバーの形態をなす。ブレード６１は記録ヘッド６５による記録領域に隣接した位置に配置され、又、図４に示した例の場合、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。６２は、記録ヘッド６５の突出口面のキャップであり、ブレード６１に隣接するホームポジションに配置され、記録ヘッド６５の移動方向と垂直な方向に移動して、インク吐出口面と当接し、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インク吸収体であり、ブレード６１と同様、記録ヘッド６５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及びインク吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、ブレード６１及びインク吸収体６３によって、吐出口面の水分や塵埃等の除去が行われる。
【００３４】
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被記録材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の移動を行うためのキャリッジである。キャリッジ６６はガイド軸６７と摺動可能に係合し、キャリッジ６６の一部は、モーター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、被記録材を挿入するための紙給部、５２は不図示のモーターにより駆動される紙送りローラーである。これらの構成により、記録ヘッド６５の吐出口面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行するにつれて排紙ローラー５３を配した排紙部へ排紙される。
【００３５】
以上の構成において、記録ヘッド６５が記録終了してホームポジションへ戻る際、吐出回復部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。その結果、記録ヘッド６５の吐出口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ように移動する。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、上記したワイピングの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。
【００３６】
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ため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。
【００３７】
図５は、記録ヘッドにインク供給部材（不図示）、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４５の一例を示す図である。ここで４０は供給用インクを収納したインク収容部、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にする。４４は、廃インクを受容するインク吸収体である。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好ましい。
【００３８】
本発明にかかるインクジェット記録装置としては、上述のように、ヘッドとインクカートリッジとが別体となったものに限らず、図６に示すような、それらが一体になったものにも好適に用いられる。図６において、７０は記録ユニットであり、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又はポリオレフィン系のものを用いることが好ましい。
【００３９】
又、インク吸収体を用いず、インク収容部が内部にバネ等を仕込んだインク袋であるような構造でもよい。７２は、カートリッジ内部を大気に連通させるための大気連通口である。この記録ユニット７０は、図４に示した記録装置の記録ヘッド６５に換えて用いられるものであって、キャリッジ６６に対して着脱自在になっている。
【００４０】
又、本発明にかかるインクジェット記録方法を実施する場合、例えば、図３に示す記録ヘッドをインクジェットプリンタのキヤリッジ上に装着したインクジェットプリンタを使用する。図７は、その一例を示す概略斜視図である。図７において、８１は、インクを吐出させるための記録ヘッドである。この記録ヘッドからは記録信号に応じてインクが被記録材に向けて吐出される。
【００４１】
図８は、本発明の代表的な実施形態であるインクジェット記録方式に従って記録を行うためのカラー記録装置の内部構造を示す側断面図である。かかる装置では、記録ヘッドとして、被記録材の幅に相当する記録幅をもち、固定された長尺のフルライン記録ヘッドを備えている。この記録装置では、ラベル等の被記録材にカラー画像を高速に記録するのに特に好適である。
【００４２】
図８において、記録装置１０１は、記録動作の実行に際して、被記録材であるロール紙２００をロール紙搬送ローラー２０６により、記録装置内にフィードし、装置内では、搬送ローラー２０３と搬送ベルト２０４により、ロール紙２００を矢印方向に搬送する。又、記録装置には、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）夫々のインクを吐出する４つのフルライン記録ヘッド２０１Ｋ、２０１Ｃ、２０１Ｍ、２０１Ｙを内蔵したヘッドユニット２０２が備えられており、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のインクを収容した４つのインクカートリッジ２０５より供給されるインクを使用して、ロール紙２００にカラー画像を記録する。
【００４３】
図９は、更に、上記したような長尺の固定された記録ヘッドを有する本発明のインクジェットプリンタ装置が、一部のインクがノズルを通過後に回収されて、回収されたインクが再度記録に使用されるリサイクル方式を有する場合の、リサイクル系の一例を示したものである。かかるリサイクル系では、記録ヘッド３００が、インク受け部材３０２に近接した状態で回復処理や予備吐出が行われ、記録ヘッド３００から吐出されたインクは、インク受け部材３０２に回収される。回収されたインクは、インク受け部材３０２とサブインクタンク３０８との間に配されたリサイクルポンプ３１２により、サブインクタンク３０８に戻される。
【００４４】
ここで、リサイクルポンプ３１２は、インク供給路３１０の一端と、メインタンク３０４とからの供給路３０６の一端に夫々接続される二つの吸入ポート部と、インク供給路３１４の一端に接続される吐出ポート部を有している。尚、リサイクルポンプ３１２は、不図示の制御部により、所定のタイミングで作動状態とされる。又、サブインクタンク３０８には、記録ヘッド３００に接続するインク供給路３１８と、リターン通路３１６が接続されている。
【００４５】
回復処理や予備吐出に使用されたインクは、上記リサイクル系によってサブインクタンク３０８に回収され、回収されたインクは、メインインクタンク３０４内のインクと混合され、再利用が可能となる。又、インク受け部材３０２に回収されたインクが、一旦、メインタンク３０４に戻された後、メインタンク３０４のインクと共にサブインクタンク３０８に供給され、再利用されることもある。
【００４６】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１〜６及び比較例１〜５＞
下記表１に示した組成に従って、各インク成分を混合攪拌後、フロロポアフィルターでろ過して、本発明の実施例１〜６及び比較例１〜５のインクとした。
【００４７】
【００４８】
上記した実施例１〜６及び比較例１〜５で得られたインクを各々、カラーバブルジェット（登録商標）カードプリンター（商品名：Ｐ−４００ＣＩＩ、キヤノン製）の２００ｍｌ詰めインクタンクに充填後、プリンターに搭載して画像を形成した。上記カードプリンターは、図８及び図９に示した様に長尺の記録ヘッドが固定されており、加圧回復動作や予備吐出等の動作によってヘッドから吐出されるインクを回収してインクタンクに戻し、回収したインクを含めたインクで画像形成を行うインクを再利用するリサイクル経路が設けられている。このプリンターは、１回の加圧回復動作により各インクにつき約３．６ｍｌのインクが吐出される。下記の各条件で画像を形成し、得られた画像から以下の項目について評価を行った。
【００４９】
［評価項目］
（１）スタートアップ特性
２５℃、湿度１０％の環境下でプリンターの電源をＯＦＦ状態で２時間放置し、更に、常温常湿（２５℃、湿度６０％）下で２時間放置した後に電源を入れ、最初の印字状態を確かめた。評価基準は以下の通りである。評価結果を表２に示した。
Ａ：放置前の印字状態と差異がない。
Ｂ：放置前の印字状態と多少差異があるものの印字上問題はない。
Ｃ：明らかに放置前の印字状態と差異がある。
【００５０】
（２）耐固着性
カラーバブルジェットカードプリンターＰ−４００ＣＩＩの記録ヘッドを本体から外して、３５℃、湿度１０％の環境下に２週間放置した後、プリンターに再度装着して、通常の回復動作で印字が回復可能か否かをチェックした。評価基準は以下の通りである。その評価結果を表２に示した。
Ａ：１回の本体回復動作で回復する。
Ｂ：数回の本体回復動作で回復する。
Ｃ：本体回復動作で回復しない。
【００５１】
（３）インクのリサイクル使用における吐出安定性
カラーバブルジェットカードプリンターＰ−４００ＣＩＩを使用して、文字パターンをカートリッジ内のインクがほぼ使い終わるまで印字し続け、文字品位を目視で評価した。尚、印字が終わるまでに、加圧回復操作を合計３０回（３．６×３０＝１０８ｍｌ）入れた。評価基準は以下の通りである。評価結果を表２に示した。
Ａ：カートリッジの使い始めと終了近くの文字品位に全く差異がない。
Ｂ：カートリッジの使い始めと終了近くの文字品位に多少差異がある。
Ｃ：カートリッジの使い始めと終了近くの文字品位に差異がある。
【００５２】
【００５３】
更に、実施例１〜６のインクを用いた場合は、通常のインクと、加圧回復操作を３０回行ったリサイクル経路を経た後のリサイクル用のインクとでは、ほぼ等しいインクの記録特性を示すことが確認できた。以上の結果から、本発明にかかるインクジェット用インクは、インクを回収し、再利用した場合にも、その吐出特性は、通常のインクとほぼ同等であり、又、スタートアップ性、耐固着性も良好であり、各種インクジェット記録装置に好適に用いることのできる優れたインクジェットインクであることが確認された。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来のインクに比べて、スタートアップ性、耐固着性に優れ、しかも、インクを回収し、画像形成に再利用するリサイクル機構を有する装置の場合においても、インク特性が変化しにくく、良好な吐出特性を安定して示すインクジェット記録を行うことが可能なインクジェット用インク、インクカートリッジ、記録ユニット、これらを用いたインクジェット記録方法、及びインクジェット記録装置が提供される。
【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Ａ−Ｂ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】記録ユニットの一例を示す斜視図である。
【図７】記録ヘッドをインクジェットプリンタのキャリッジに装着したときの概略斜視図である。
【図８】インクジェット記録装置の一実施態様を示す内部構造を示す側断面図である。
【図９】回収インクのリサイクル方式を有するインクジェットプリンタ装置のリサイクル系の一例の概略図である。
【符号の説明】
１３：ヘッド
１４：ノズル
１５：発熱素子基板
１６：保護層
１７−１、１７−２：電極
１８：発熱抵抗体層
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：インク小滴
２５：被記録材
２６：マルチノズル
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：モーター
６９：ベルト
７０：記録ユニット
７１：ヘッド部
１０１：カラー記録装置
２００：ロール紙
２０１Ｋ、２０１Ｃ、２０１Ｍ、２０１Ｙ：フルライン記録ヘッド
２０２：ヘッドユニット
２０３：搬送ローラー
２０４：搬送ベルト
２０５：インクカートリッジ
２０６：ロール紙搬送ローラー
３００：記録ヘッド
３０２：インク受け部材
３０４：メインタンク
３０６、３１０、３１４、３１８：インク供給路
３０８：サブインクタンク
３１２：リサイクルポンプ
３１６：リターン通路
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット用インク、インクカートリッジ、記録ユニット、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置、及びインク吐出特性の安定化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方法は、インクの小滴を飛翔させ、紙等の被記録材にインクを付着させて記録を行うものである。特に、特公昭６１−５９９１１号公報、特公昭６１−５９９１２号公報及び特公昭６１−５９９１４号公報において開示された、インクの吐出エネルギー供給手段として電気熱変換体を用い、熱エネルギーをインクに与えて気泡を発生させることにより液滴を発生させる方式のインクジェット記録方法によれば、オンディマンド方式での記録や、記録ヘッドの高密度マルチオリフィス化を容易に実現することができ、高解像度及び高品位の画像を高速で記録することができる。
【０００３】
しかし、かかるインクジェット記録方法では、インクを吐出するための記録ヘッドのノズル内が外気と連通しているため、ノズル内におけるインクが乾燥を生じたり、外気からの異物や気泡等の侵入によってノズルに目詰まりが生じることがある。これに対し、記録ヘッドの全ノズルから、インク受け部材（キャップ）に向けてインクを吐出させる空吐出動作や、記録ヘッドのノズル面をキャッピングし、ポンプ等の吸引手段によってノズル面に負圧をかけること等の手段によって強制的にノズルからインクを吐出させ、ノズルの目詰まりを解消する吐出回復動作が行われている。この際、特に、ノズルが多数配置された長尺の記録ヘッドの場合等においては、上記した空吐出や吐出回復動作によって記録動作とは関係なく多量のインクが吐出されることになるため、インクの消費量が増大し、装置のランニングコストが上昇してしまうといった問題がある。そこで、空吐出や吐出回復動作によって吐出された多量のインクをリサイクルすることができる構造を備えたインクジェット記録装置も開発されている。
【０００４】
しかしながら、上記した空吐出や吐出回復動作といったノズルの目詰りを防止を目的として行われる物理的動作の際に吐出される多量のインクは、外気に晒されるため、水分等の蒸発により、インク組成やインク特性が変化してしまう場合があり、これを回収し、再度、記録に使用すると、得られる画像品位が損なわれることがある。
【０００５】
特に、オンディマンド方式のインクジェット記録装置においては、常時、全てのノズルからインクが吐出されているのではなく、画像形成に必要なインクのみが必要な時にノズルから吐出されるので、ノズル内においてインクの流動がない状態がしばしば存在する。ノズル内においてインクの流動がない状態が長期に及ぶと、具体的には、例えば、ノズル内のインクが吐出回復動作を受けない状態で、被記録媒体に対峙している時間が５秒を超えるような状況が生じた場合、ノズル先端からの水分等の蒸発によって、特にヘッド先端部において色材が固着したり、それに起因してノズルに目詰まりが生じたりすることがあり、円滑な記録が行なわれないことがある。このような現象への対策として、上記したように、空吐出や吐出回復動作が行われるが、当該空吐出や吐出回復動作に使用されたインクを回収し、画像形成に再利用（リサイクル）した場合にあっては、先に述べたように、既に水分等の蒸発によりインク組成やインク特性の変化が生じていることがあるので、特にこの現象が著しくなることがある。更に、ノズル先端からの水分等の蒸発が起こると、ヘッド先端部のインクの粘度上昇が生じ易く、スタートアップ特性が悪化する場合もある。
【０００６】
更に言えば、上記したようなスタートアップ特性の悪化等は、記録ヘッドが固定されている状態で画像等を記録する方式のインクジェットプリンタにおいては、より深刻となる可能性があるとの知見を本発明者らは得ている。即ち、記録ヘッドを走査させて画像等を記録するインクジェットプリンタの場合には、記録動作の最中に頻繁に吐出回復動作を行うことができる為、ノズル内において、インクの流動がない状態が長時間続くことを抑制することが可能である。しかし、記録中において記録ヘッドが固定されている方式のインクジェットプリンタでは、記録動作の最中に記録ヘッドの吐出回復動作を行うことは困難であり、ノズル内のインクに流動が無い状態が長期間に及ぶといった状況が生じ易い。そして、本発明者らは、このようなプリンタにおいて、吐出回復動作に用いたインクをリサイクルしようとした場合には、回収され再利用に供されるインクの組成の変化や、それによるインクジェット吐出特性の変化への対策がより重要な技術課題であるとの認識を持つに至った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、上記した空吐出や吐出回復動作に使用された後、回収されたインクを再利用した場合にも、インク中の水分や溶剤の蒸発が起こりにくいためにインク組成の変化が生じにくく、又、インク組成に変化が生じた場合においてもインクの吐出特性が変化を受けにくい、良好な吐出特性を安定して示すインクジェットインクを提供することにある。
また本発明の目的は、高品位な記録物をリーズナブルなコストで得ることのできるインクジェット記録方法を提供することにある。
また本発明の他の目的は、高品位な記録物をリーズナブルなコストで、安定して形成することのできるインクジェット記録装置、並びにそれに用いることのできるインクカートリッジ及び記録ユニットを提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、インクを回収して画像形成に再利用するリサイクル機構を備えたインクジェットプリンタのインク吐出特性を安定化させる方法を提供することにある。
【０００８】
【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にかかるインクジェット用インクは、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一実施態様にかかるインクカートリッジは、上記組成を有するインクジェット用インクが収容されているインク収容部を具備していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施態様にかかる記録ユニットは、例えば、上記組成を有するインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、該インクを吐出させるためのヘッド部とを具備していることを特徴とする。
【００１１】
又、本発明の一実施態様にかかるインクジェット記録方法は、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であるインクを用い、該インクにエネルギーを与え、オリフィスからインクを被記録面に向けてオンディマンド方式で吐出させる工程を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の一実施態様にかかるインクジェット記録装置は、例えば、上記組成を有するインクジェット用インクを吐出するための記録ヘッド、上記インクが収容されているインク収容部を有しているインクカートリッジ、及び該インクカートリッジから記録ヘッドに上記インクを供給するためのインク供給部を具備していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の実施態様にかかるインクジェット記録装置は、例えば、上記組成を有するインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、該インクを吐出させるためのヘッド部とを有している記録ユニットを具備していることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の他の実施態様にかかるインクジェット記録装置は、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であるインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、上記インクを吐出させるための記録ヘッドと、該記録ヘッドから吐出されたインクを上記インク収容部に回収する為の手段とを具備していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の更に他の実施態様にかかるインクジェット記録装置は、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であるインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、上記インクを吐出させるための記録ヘッドと、該記録ヘッドから吐出されたインクを受けるインク受け部材と、該インク受け部材と上記インク収容部とを繋いでいるインク流路と、上記インク受け部材で受けられたインクを上記インク収容部に回収させるポンプとを具備していることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の他の実施態様にかかるインクジェット記録方法は、上記のインクジェット記録装置を用いたインクジェット記録方法であって、少なくとも１回は記録ヘッドから吐出され回収されたことのあるインクジェット記録用インクを含むインクを吐出せしめるリサイクル工程を有することを特徴とする。
【００１７】
更に本発明の他の実施態様にかかるインクジェット記録方法は、少なくとも一回は記録ヘッドから吐出され回収されたことのあるインクジェット用インクを含むインクを記録ヘッドから再度吐出させるインクのリサイクル工程を有するインクジェット記録方法において、該インクジェット用インクが、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の一実施態様にかかるインクジェットプリンタにおけるインクの吐出特性安定化の方法は、少なくとも１回は記録ヘッドから吐出され回収されたことのあるインクジェット用インクを含むインクを記録ヘッドから吐出させるリサイクル工程を有するインクジェット記録方法におけるインク吐出特性の安定化方法であって、該インクジェット用インクとして、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量がインク全体量に対して１０〜４０質量％であるインクジェット用インクを用いることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、好ましい実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。
本発明にかかるインクジェット用インクは、水系インクであって、インクの必須成分として、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールより低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群から選ばれる成分を、インク全体量に対して１０〜４０質量％、好ましくは、１５〜３０質量％の範囲で含有している。本発明者らは、インクジェット用インクを上記の構成とすることで、インク中の水分や溶剤の蒸発を効果的に抑制することができ、例え、インクが外気に晒された場合においてもインクの組成変化が抑制され、更に、例え、水分の蒸発等によりインク組成が変化した場合においても、インクの吐出特性の変化が起こりにくいものとなるため、インクを回収し、画像形成に再利用した場合においても、良好な吐出特性が安定に得られること等の知見を得て本発明を為すに至った。
【００２０】
本発明にかかるインクジェット用インクのより好ましい形態は、更に、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の各々を、インク全体量に対して１〜２０質量％の範囲で含有させたもの、より好ましくは２〜１８質量％の範囲で含有させたもの、更に好ましくは３〜１５質量％の範囲で含有させたものが挙げられる。これら３群の各成分を、例えば、上記した量の範囲内でそれぞれ混合し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量がインク全体量に対して１０〜４０質量％となるように構成すれば、インクジェット記録装置内の吐出経路やリサイクル経路において水の蒸発をより効果的に抑制することができ、又、インクが、空吐出や吐出回復動作によって生じる非常に厳しい乾燥条件に晒された場合においても、水分の蒸発だけでなく溶剤成分の蒸発をも抑えられるので、色材の析出を起こりにくくする効果や、インクの高粘度化を抑制する効果が得られる。
【００２１】
この結果、少なくとも１回は記録ヘッドから吐出された後に回収されたリサイクル経路を経たインクも、通常のインクとほぼ同等のインク吐出特性を示す。又、色材の析出による目詰まりや粘度上昇も抑えられるため、インクのスタートアップ特性や耐固着性も良好となる。従って、本発明のインクは、特に、オンディマンド方式のインクジェット記録装置や、一部のインクがノズルを通過後に回収されて、回収されたインクが再度記録に使用されるリサイクル方式のインクジェット記録装置に有効に利用できる。
【００２２】
以下、本発明のインクの各構成成分について説明する。本発明にかかるインクを構成する成分のうち、（Ｃ）群に含まれる成分としては、２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコールの例としては、例えば、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、重量平均分子量が４００程度のポリエチレングリコール等が挙げられる。
【００２３】
又、（Ｄ）群の色材の例としては、従来からインクジェット用インクに使用されている染料及び顔料を問題なく使用できる。染料の例としては、例えば、反応染料、酸性染料、直接染料、塩基性染料、及び分散染料等が挙げられる。これらの中でも、反応染料、酸性染料、及び下記式（Ｉ）で表される染料を用いることが好ましい。高い画像濃度と適切なインク粘度を保持するために、これらの色材のインク中における含有量は、インク全量に対して、０．１〜１５質量％であることが好ましく、０．１〜１０質量％であることが、より好ましい。
【００２４】
インクの色材として分散染料や顔料を用いる場合は、通常、分散剤等を用いて分散させることが必要である。しかし、顔料として自己分散型顔料を用いれば、分散剤の添加量を低減できるか、分散剤を添加しなくて済むため、本発明の効果がより一層顕著となるので好ましい。
【００２６】
又、上記に挙げたような（Ｄ）群の色材を溶解又は分散させてインクとするために、液媒体として（Ｅ）の水を用いる。インク中の水の含有量は、インク全量に対して、１０〜９５質量％、好ましくは２５〜９３質量％、より好ましくは４０〜９０質量％の範囲とすることが望ましい。本発明で使用する水としては、イオン交換水が好ましく用いられる。
【００２７】
又、本発明にかかるインクには、液媒体として上記した水に加え、下記に挙げるような水溶性有機溶剤を更に併用させることができ、これによって、本発明の効果をより顕著なものにすることもできる。この際に使用する水溶性有機溶剤としては、具体的には、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｎ−ペンタノール等の炭素数１〜５のアルキルアルコール類；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、ジアセトンアルコール等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等のアルキレングリコール類；グリセリン、トリメチロールエタン、１，２，６−ヘキサントリオール等のトリオール類；ビスヒドロキシエチルスルホン；エチレングリコールモノメチル（又はエチル、ブチル）エーテル、ジエチレングリコールモノメチル（又はエチル、ブチル）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、ブチル）エーテル等の低級アルキルグリコールエーテル類；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）エーテル等の低級ジアルキルグリコールエーテル類；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン類；スルホラン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等を挙げることができる。これらの中でも、特に、エチレングリコール、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ビスヒドロキシエチルスルホン等の水溶性有機溶剤が好適である。
【００２８】
本発明にかかるインクにおいて、色材として酸性染料や前記した式（Ｉ）で表される染料を用いた場合には、ジエチレングリコールの過酸化物により、インクの物性変化やインク流通部材に影響を与える恐れがあるが、この場合には、インク中に緩衝剤を添加することで、これを抑制することができる。例えば、この場合には緩衝剤として酢酸リチウムを添加し、ｐＨを弱アルカリ領域に抑制することが好ましい。
【００２９】
更に、本発明にかかるインク中には、上記成分の他、必要に応じて、インクに所望の性能を与えるための、粘度調整剤、防腐剤、酸化防止剤、防錆剤、防カビ剤及びキレート化剤等の添加剤を配合してもよい。
【００３０】
（インクジェット記録装置）
インクジェット記録装置を構成するコンポーネントとして、第１に、熱エネルギーを利用した装置の主要部であるヘッド構成例を、図１、図２及び図３に示した。図１は、インク流路に沿ったヘッド１３の断面図であり、図２は、図１のＡ−Ｂ線での切断面図である。ヘッド１３は、インクを通す流路（ノズル）１４を有するガラス、セラミック、シリコン又はプラスチック板等と、発熱素子基板１５とを接着して得られる。発熱素子基板１５は、酸化シリコン、窒化シリコン、及び炭化シリコン等で形成される保護層１６、アルミニウム、金、、及びアルミニウム−銅合金等で形成される電極１７−１、１７−２、ＨｆＢ２、ＴａＮ、及びＴａＡｌ等の高融点材料から形成される発熱抵抗体層１８、熱酸化シリコン、酸化アルミニウム等で形成される蓄熱層１９、シリコン、アルミニウム、及び窒化アルミニウム等の放熱性のよい材料で形成される基板２０より成り立っている。
【００３１】
上記ヘッド１３の電極１７−１及び１７−２にパルス状の電気信号が印加されると、発熱素子基板１５のｎで示される領域が急速に発熱し、この表面に接しているインクに気泡が発生し、その発生する圧力でメニスカス２３が突出し、インクがヘッド１３のノズル１４を通して吐出し、吐出オリフィス２２よりインク小滴２４となり、被記録材２５に向かって飛翔する。
【００３２】
図３には、図１に示したヘッドを多数並べたマルチヘッドの外観図を示す。このマルチヘッドはマルチノズル２６を有するガラス板２７と、図１に説明したものと同じような発熱ヘッド２８を接着して作られている。
【００３３】
図４に、この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固定されており、カンチレバーの形態をなす。ブレード６１は記録ヘッド６５による記録領域に隣接した位置に配置され、又、図４に示した例の場合、記録ヘッド６５の移動経路中に突出した形態で保持される。６２は、記録ヘッド６５の突出口面のキャップであり、ブレード６１に隣接するホームポジションに配置され、記録ヘッド６５の移動方向と垂直な方向に移動して、インク吐出口面と当接し、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インク吸収体であり、ブレード６１と同様、記録ヘッド６５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及びインク吸収体６３によって吐出回復部６４が構成され、ブレード６１及びインク吸収体６３によって、吐出口面の水分や塵埃等の除去が行われる。
【００３４】
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被記録材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の移動を行うためのキャリッジである。キャリッジ６６はガイド軸６７と摺動可能に係合し、キャリッジ６６の一部は、モーター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、被記録材を挿入するための紙給部、５２は不図示のモーターにより駆動される紙送りローラーである。これらの構成により、記録ヘッド６５の吐出口面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行するにつれて排紙ローラー５３を配した排紙部へ排紙される。
【００３５】
以上の構成において、記録ヘッド６５が記録終了してホームポジションへ戻る際、吐出回復部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。その結果、記録ヘッド６５の吐出口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ように移動する。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、上記したワイピングの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。
【００３６】
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ため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。
【００３７】
図５は、記録ヘッドにインク供給部材（不図示）、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４５の一例を示す図である。ここで４０は供給用インクを収納したインク収容部、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にする。４４は、廃インクを受容するインク吸収体である。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好ましい。
【００３８】
本発明にかかるインクジェット記録装置としては、上述のように、ヘッドとインクカートリッジとが別体となったものに限らず、図６に示すような、それらが一体になったものにも好適に用いられる。図６において、７０は記録ユニットであり、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又はポリオレフィン系のものを用いることが好ましい。
【００３９】
又、インク吸収体を用いず、インク収容部が内部にバネ等を仕込んだインク袋であるような構造でもよい。７２は、カートリッジ内部を大気に連通させるための大気連通口である。この記録ユニット７０は、図４に示した記録装置の記録ヘッド６５に換えて用いられるものであって、キャリッジ６６に対して着脱自在になっている。
【００４０】
又、本発明にかかるインクジェット記録方法を実施する場合、例えば、図３に示す記録ヘッドをインクジェットプリンタのキヤリッジ上に装着したインクジェットプリンタを使用する。図７は、その一例を示す概略斜視図である。図７において、８１は、インクを吐出させるための記録ヘッドである。この記録ヘッドからは記録信号に応じてインクが被記録材に向けて吐出される。
【００４１】
図８は、本発明の代表的な実施形態であるインクジェット記録方式に従って記録を行うためのカラー記録装置の内部構造を示す側断面図である。かかる装置では、記録ヘッドとして、被記録材の幅に相当する記録幅をもち、固定された長尺のフルライン記録ヘッドを備えている。この記録装置では、ラベル等の被記録材にカラー画像を高速に記録するのに特に好適である。
【００４２】
図８において、記録装置１０１は、記録動作の実行に際して、被記録材であるロール紙２００をロール紙搬送ローラー２０６により、記録装置内にフィードし、装置内では、搬送ローラー２０３と搬送ベルト２０４により、ロール紙２００を矢印方向に搬送する。又、記録装置には、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロ（Ｙ）夫々のインクを吐出する４つのフルライン記録ヘッド２０１Ｋ、２０１Ｃ、２０１Ｍ、２０１Ｙを内蔵したヘッドユニット２０２が備えられており、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のインクを収容した４つのインクカートリッジ２０５より供給されるインクを使用して、ロール紙２００にカラー画像を記録する。
【００４３】
図９は、更に、上記したような長尺の固定された記録ヘッドを有する本発明のインクジェットプリンタ装置が、一部のインクがノズルを通過後に回収されて、回収されたインクが再度記録に使用されるリサイクル方式を有する場合の、リサイクル系の一例を示したものである。かかるリサイクル系では、記録ヘッド３００が、インク受け部材３０２に近接した状態で回復処理や予備吐出が行われ、記録ヘッド３００から吐出されたインクは、インク受け部材３０２に回収される。回収されたインクは、インク受け部材３０２とサブインクタンク３０８との間に配されたリサイクルポンプ３１２により、サブインクタンク３０８に戻される。
【００４４】
ここで、リサイクルポンプ３１２は、インク供給路３１０の一端と、メインタンク３０４とからの供給路３０６の一端に夫々接続される二つの吸入ポート部と、インク供給路３１４の一端に接続される吐出ポート部を有している。尚、リサイクルポンプ３１２は、不図示の制御部により、所定のタイミングで作動状態とされる。又、サブインクタンク３０８には、記録ヘッド３００に接続するインク供給路３１８と、リターン通路３１６が接続されている。
【００４５】
回復処理や予備吐出に使用されたインクは、上記リサイクル系によってサブインクタンク３０８に回収され、回収されたインクは、メインインクタンク３０４内のインクと混合され、再利用が可能となる。又、インク受け部材３０２に回収されたインクが、一旦、メインタンク３０４に戻された後、メインタンク３０４のインクと共にサブインクタンク３０８に供給され、再利用されることもある。
【００４６】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１〜６及び比較例１〜５＞
下記表１に示した組成に従って、各インク成分を混合攪拌後、フロロポアフィルターでろ過して、本発明の実施例１〜６及び比較例１〜５のインクとした。
【００４７】
上記した実施例１〜６及び比較例１〜５で得られたインクを各々、カラーバブルジェット（登録商標）カードプリンター（商品名：Ｐ−４００ＣＩＩ、キヤノン製）の２００ｍｌ詰めインクタンクに充填後、プリンターに搭載して画像を形成した。上記カードプリンターは、図８及び図９に示した様に長尺の記録ヘッドが固定されており、加圧回復動作や予備吐出等の動作によってヘッドから吐出されるインクを回収してインクタンクに戻し、回収したインクを含めたインクで画像形成を行うインクを再利用するリサイクル経路が設けられている。このプリンターは、１回の加圧回復動作により各インクにつき約３．６ｍｌのインクが吐出される。下記の各条件で画像を形成し、得られた画像から以下の項目について評価を行った。
【００４９】
［評価項目］
（１）スタートアップ特性
２５℃、湿度１０％の環境下でプリンターの電源をＯＦＦ状態で２時間放置し、更に、常温常湿（２５℃、湿度６０％）下で２時間放置した後に電源を入れ、最初の印字状態を確かめた。評価基準は以下の通りである。評価結果を表２に示した。
Ａ：放置前の印字状態と差異がない。
Ｂ：放置前の印字状態と多少差異があるものの印字上問題はない。
Ｃ：明らかに放置前の印字状態と差異がある。
【００５０】
（２）耐固着性
カラーバブルジェットカードプリンターＰ−４００ＣＩＩの記録ヘッドを本体から外して、３５℃、湿度１０％の環境下に２週間放置した後、プリンターに再度装着して、通常の回復動作で印字が回復可能か否かをチェックした。評価基準は以下の通りである。その評価結果を表２に示した。
Ａ：１回の本体回復動作で回復する。
Ｂ：数回の本体回復動作で回復する。
Ｃ：本体回復動作で回復しない。
【００５１】
（３）インクのリサイクル使用における吐出安定性
カラーバブルジェットカードプリンターＰ−４００ＣＩＩを使用して、文字パターンをカートリッジ内のインクがほぼ使い終わるまで印字し続け、文字品位を目視で評価した。尚、印字が終わるまでに、加圧回復操作を合計３０回（３．６×３０＝１０８ｍｌ）入れた。評価基準は以下の通りである。評価結果を表２に示した。
Ａ：カートリッジの使い始めと終了近くの文字品位に全く差異がない。
Ｂ：カートリッジの使い始めと終了近くの文字品位に多少差異がある。
Ｃ：カートリッジの使い始めと終了近くの文字品位に差異がある。
【００５２】
更に、実施例１〜６のインクを用いた場合は、通常のインクと、加圧回復操作を３０回行ったリサイクル経路を経た後のリサイクル用のインクとでは、ほぼ等しいインクの記録特性を示すことが確認できた。以上の結果から、本発明にかかるインクジェット用インクは、インクを回収し、再利用した場合にも、その吐出特性は、通常のインクとほぼ同等であり、又、スタートアップ性、耐固着性も良好であり、各種インクジェット記録装置に好適に用いることのできる優れたインクジェットインクであることが確認された。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来のインクに比べて、スタートアップ性、耐固着性に優れ、しかも、インクを回収し、画像形成に再利用するリサイクル機構を有する装置の場合においても、インク特性が変化しにくく、良好な吐出特性を安定して示すインクジェット記録を行うことが可能なインクジェット用インク、インクカートリッジ、記録ユニット、これらを用いたインクジェット記録方法、及びインクジェット記録装置が提供される。
【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Ａ−Ｂ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】記録ユニットの一例を示す斜視図である。
【図７】記録ヘッドをインクジェットプリンタのキャリッジに装着したときの概略斜視図である。
【図８】インクジェット記録装置の一実施態様を示す内部構造を示す側断面図である。
【図９】回収インクのリサイクル方式を有するインクジェットプリンタ装置のリサイクル系の一例の概略図である。
【符号の説明】
１３：ヘッド
１４：ノズル
１５：発熱素子基板
１６：保護層
１７−１、１７−２：電極
１８：発熱抵抗体層
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：インク小滴
２５：被記録材
２６：マルチノズル
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：モーター
６９：ベルト
７０：記録ユニット
７１：ヘッド部
１０１：カラー記録装置
２００：ロール紙
２０１Ｋ、２０１Ｃ、２０１Ｍ、２０１Ｙ：フルライン記録ヘッド
２０２：ヘッドユニット
２０３：搬送ローラー
２０４：搬送ベルト
２０５：インクカートリッジ
２０６：ロール紙搬送ローラー
３００：記録ヘッド
３０２：インク受け部材
３０４：メインタンク
３０６、３１０、３１４、３１８：インク供給路
３０８：サブインクタンク
３１２：リサイクルポンプ
３１６：リターン通路
Claims (22)
- 少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であることを特徴とするインクジェット用インク。
- 前記（Ｄ）群の成分が、染料である請求項１に記載のインクジェット用インク。
- 前記（Ａ）群の成分が、インク全体量に対して、１〜２０質量％含有されている請求項１又は２に記載のインクジェット用インク。
- 前記（Ｂ）群に属する成分が、インク全体量に対して、１〜２０質量％含有されている請求項１又は２に記載のインクジェット用インク。
- 前記（Ｃ）群に属する成分が、インク全体量に対して、１〜２０質量％含有されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット用インク。
- 一部のインクがノズルを通過後に回収されて、回収されたインクが再度画像形成に使用される方式の記録装置に用いられる請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェット用インク。
- ノズル内のインクが被記録面に対峙している時間が連続して５秒以上である記録装置に使用される請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェット用インク。
- ヘッドが動かずに固定されている状態で印字が行われる記録装置に使用される請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェット用インク。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェット用インクが収容されているインク収容部を具備していることを特徴とするインクカートリッジ。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、該インクを吐出させるためのヘッド部とを具備していることを特徴とする記録ユニット。
- ヘッド部に、インクに熱エネルギーを印加することによってオリフィスから該インクを吐出させる方式の記録ヘッドを具備している請求項１０に記載の記録ユニット。
- 少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量が、インク全体量に対して１０〜４０質量％の範囲内であるインクを用い、該インクにエネルギーを与え、オリフィスからインクを被記録面に向けてオンディマンド方式で吐出させる工程を有することを特徴とするインクジェット記録方法。
- 前記エネルギーが熱エネルギーである請求項１２に記載のインクジェット記録方法。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェット用インクを吐出するための記録ヘッド、上記インクが収容されているインク収容部を有しているインクカートリッジ、及び該インクカートリッジから記録ヘッドに上記インクを供給するためのインク供給部を具備していることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 前記記録ヘッドが、インクに熱エネルギーを作用させてインクを吐出させるヘッドである請求項１４に記載のインクジェット記録装置。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、該インクを吐出させるためのヘッド部とを有している記録ユニットを具備していることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 前記記録ヘッドが、インクに熱エネルギーを作用させてインクを吐出させるヘッドである請求項１６に記載のインクジェット記録装置。
- 請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、上記インクを吐出させるための記録ヘッドと、該記録ヘッドから吐出されたインクを上記インク収容部に回収する為の手段とを具備していることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェット用インクが収容されているインク収容部と、上記インクを吐出させるための記録ヘッドと、該記録ヘッドから吐出されたインクを受けるインク受け部材と、該インク受け部材と上記インク収容部とを繋いでいるインク流路と、上記インク受け部材で受けられたインクを上記インク収容部に回収させるポンプとを具備していることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項１８または１９に記載のインクジェット記録装置を用いたインクジェット記録方法であって、少なくとも１回は記録ヘッドから吐出され回収されたことのあるインクジェット記録用インクを含むインクを吐出せしめるリサイクル工程を有することを特徴とするインクジェット記録方法。
- 少なくとも一回は記録ヘッドから吐出され回収されたことのあるインクジェット用インクを含むインクを記録ヘッドから再度吐出させるインクのリサイクル工程を有するインクジェット記録方法において、該インクジェット用インクが請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェット用インクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
- 少なくとも１回は記録ヘッドから吐出され回収されたことのあるインクジェット用インクを含むインクを記録ヘッドから吐出させるリサイクル工程を有するインクジェット記録方法におけるインク吐出特性の安定化方法であって、該インクジェット用インクとして、少なくとも、（Ａ）ジエチレングリコール、（Ｂ）トリメチロールプロパン、（Ｃ）２０℃における蒸気圧がジエチレングリコールよりも低いグリコール、（Ｄ）色材、（Ｅ）水の、（Ａ）〜（Ｅ）の５群の成分を含有し、且つ、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３群の成分の合計量がインク全体量に対して１０〜４０質量％であるインクジェット用インクを用いることを特徴とするインク吐出特性の安定化方法。
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