JP3911928B2

JP3911928B2 - インクジェット記録ヘッド用保存液

Info

Publication number: JP3911928B2
Application number: JP29661199A
Authority: JP
Inventors: 美和斎藤
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2019-10-19
Also published as: JP2001113727A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録方式を採用した記録装置の記録ヘッド部の保存液に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式とは、インクの小滴を細孔から飛翔させ、紙等の記録媒体にインクを付着させて記録を行う方式をいい、その方式を採用したインクジェット記録装置では、インクを噴射する記録ヘッドが記録ヘッドユニットに組み込まれており、その記録ヘッドユニットが、インクジェット記録装置のキャリッジに搭載される。そして、インクを収容したインクカートリッジが、記録ヘッドユニットに交換可能にまたは一体として設けられて、そのインクカートリッジから記録ヘッドにインクが供給される。カラー画像の再現のためにイエロー、シアン、マゼンタ、ブラック、レッド、ブルー、グリーンの各色のインクが実用化されている。
【０００３】
インクジェット方式においては細孔からインク滴を吐出させるため、インクは外気に晒されている。そのためインクジェット記録装置を長期間使用しない場合など、インクが乾燥しインク流路に色材が析出するため、ヘッドの目詰まりが生じる。目詰まりが生じてしまうと、インクの通りが悪くなり、インクの吐出性が低下しプリント画像にかすれ、カラー不良等の不具合が生じプリント画像品位が大きく悪影響を受ける。最近は、記録の高速化及び普通紙対応の速乾性を達成するために、インク溶剤として比較的高揮発性のものが使用される傾向にあり、上記問題がより顕著になる。
【０００４】
ヘッドの目詰まりの問題を防止するために、例えばインクに保湿剤、キレート剤、分散剤等の各種添加剤を添加することが提案されているが十分でない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、インクジェット記録方式の記録装置を長期間使用しなかった後の、ヘッドの目詰まり、吐出不良による問題を解決しようとするものである。
上記のような問題は、ヘッド内部のインク流路を特定の新規な保存液を充填あるいは置換することにより解決される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、少なくともソルビット誘導体、および所望によりカルボン酸を含有することを特徴とする、インクジェット記録ヘッド用保存液を提供するものである。
【０００７】
本発明のインクジェット記録ヘッド用保存液（以下、単に「保存液」という）は、基本的にはインクジェット記録用インク（以下、単に「インク」という）製造に使用されている溶剤と同じ溶剤にソルビット誘導体が添加されていればよく、所望によりインクに添加されている各種添加剤が添加されていてもよい。
【０００８】
溶剤は、水−アルコール混合系からなる。水は保存液の主成分であり、保存液全量の６０重量％以上、好ましくは７０重％以上量含まれる。
【０００９】
溶剤を構成するアルコールとしては、多価アルコール、特に炭素原子数２〜６のアルキレン基を含むアルキレングリコール、中でもジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、それらの混合溶剤等が好ましく挙げられる。このようなアルコールは溶剤の主成分である水の蒸発防止、吐出安定性維持の働きを持たせているので、インクによっては、速乾性を出すためにメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の低級アルコールを含むものがあるが、着色剤以外のインクの組成そのまま使用して本発明を適用する場合以外は、そのような低級アルコールはむしろ溶剤の蒸発防止の観点から含まれていない方が好ましいものとなる。アルコールは保存液全量の１０重量％以上、好ましくは２０重量％以上含まれる。
【００１０】
本発明で使用する上記したアルコールは、本発明の溶剤の主成分である水の蒸発を防止し、保存液の濃度変化を押さえる、いわば保湿剤としての機能を有しているが、そのような目的からはショ糖等の糖類を添加することも有効である。ショ糖は添加した場合、ヘッドの吐出口にショ糖が析出して吐出口にショ糖のフタができ、その結果、保存液の蒸発を防ぐことができる。ショ糖のような糖類を添加する場合は、保存液全量の０．０１〜５重量％、好ましくは０．０５〜３重量％が適当である。
【００１１】
本発明の保存剤に添加されるソルビット誘導体は下記式（Ｉ）：
【化１】

で表されるルビットの有機酸とのエステルである。式（Ｉ）中、Ｒは炭素原子数１〜６の低級アルキル基、好ましくはメチル基あるいはエチル基、より好ましくはメチル基、またはフェニル基あるいはフェネチル基等のアリール基、好ましくはフェニル基を表す。また、式（Ｉ）中、ｎは１〜６の整数、好ましくは５または６の整数、より好ましくは６である。
【００１２】
ソルビット誘導体は、保存液全量の０．０５〜２．０重量％、好ましくは０．１〜１重量％である。
【００１３】
本発明の保存液は、さらにカルボン酸を含有していることが好ましい。カルボン酸としては、炭素原子数１〜６のモノまたはジカルボン酸（ヒドロキシ基が含まれていてもよい）、例えばコハク酸、クエン酸、グルコン酸、あるいは蟻酸、好ましくは炭素原子数４〜６の脂肪族ジカルボン酸（ヒドロキシ基が含まれていてもよい）、例えばコハク酸あるいはクエン酸である。これらカルボン酸はインク流路内壁に付着した色材を洗浄、再分散するので、例えば色材のインク流路付着によるインク吐出不良にまで至ってしまったヘッドであっても、インク流路を本保存液で満たすことにより、付着色材を洗浄、分解しインク流路をクリーニングするこができる。
【００１４】
所望によりインクに添加されるその他の添加剤は、保存液が適用されるインクジェット記録装置に使用されているインクの組成物に含まれる添加剤の種類に合わせて適宜選択使用することができる。インクに通常含まれる添加剤としては浸透剤、キレート剤（金属イオン封止剤）、粘度増粘剤、表面張力調整剤、防かび剤、安定剤、定着剤、分散剤、ｐＨ調整剤等の添加剤等が知られている。これら添加剤の中で、本発明の保存液に含ましめるに好ましいものは、浸透剤とキレート剤である。
【００１５】
浸透剤としてはジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブ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が挙げられる。これらの浸透剤は本来、溶剤の記録媒体（例えば、紙）への浸透性を高める働きをするものであるが、保存液の表面張力の調整に有効であり、保存後の吐出性を確保し、インクとの入れ替えをより効果的に行うのに有用である。またヘッドのインク流路内の保存液を記録媒体に向けて吐出し、インクと入れ替える機構のインクジェット記録装置の保存液への添加剤としては特に有効である。浸透剤を添加する場合は、保存液全量の１〜１０重量％、好ましくは５〜７重量％程度である。
【００１６】
キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩、エチレンジアミン四酢酸三ナトリウム塩、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩（ＥＤＴＡ４Ｎａ）、ジエチレントリアミノペンタ酢酸のナトリウム塩等、好ましくはＥＤＴＡ４Ｎａが使用できる。キレート剤は色材の分散性を向上させる働きを有し、インク流路内の洗浄、分解された色材を効果的に保存液に分散することを助ける働きをし、インク流路クリーニング機能に寄与するものである。キレート剤を添加する場合は、保存液全量の０．１〜１重量％、好ましくは０．１〜０．５重量％、より好ましくは０．１〜０．３重量％である。
【００１７】
粘度増粘剤としては、ポリアルキレングリコール類、例えばポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が使用可能である。粘度増粘剤を添加する場合は、保存液全量の０〜１０重量％、好ましくは０．１〜８重量％、より好ましくは１〜５重量％である。粘度増粘剤は保存液の粘度を整え、よりよい飛翔性（吐出応答性）を確保し、インクと保存液との置換をよりスムーズに行なわしめるのに有効である。また吐出口からの保存液の蒸発を防ぐ保湿剤の役目も果たす。
【００１８】
表面張力調整剤としては、ノニオン系、アニオン系、カチオン性の界面活性剤が使用でき、そのほかにも、シリコーン系やフッ素系の界面活性剤を使用することができる。好ましくはノニオン性の界面活性剤を使用する。ノニオン性界面活性剤としては具体的には、ポリオキシアルキレン高級脂肪酸エステル、多価アルコールの高級脂肪酸部分エステル、糖の高級脂肪酸エステルなどがあり、具体的にはグリセリンの高級脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ペンタエリスリトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフィトステロール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレンラノリン、ポリオキシエチレンラノリンアルコール、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルフェニルホルムアミド縮合物などが使用可能である。表面張力調整剤添加する場合は、保存液全量の０．１〜５重量％、好ましくは０．１〜３重量％、より好ましくは０．２〜１重量％である。表面張力調整剤は保存液の表面張力を整え、よりよい飛翔性（吐出応答性）を確保し、インクと保存液との置換をよりスムーズに行なわしめるのに有効である。
【００１９】
防かび剤は保存液中にかびの発生を防止するもので、イミダゾール系防カビ剤、例えばチアベンゾール（メルク社製）、メルガール（ヘキスト社製）など、イソチアゾリン系防カビ剤、例えば、プロキセル（Proxel）（ゼネカ（ZENECA）社製）、アモルデン（大和化学工業社製）などが使用できる。また、プレベントールシリーズ（バイエル社製）や、ソヂウムオマジン、ジオキシン、ジヒドロ酢酸ナトリウム、無機系では水ガラスを挙げることができる。防カビ剤を添加する場合は、保存液全量の０．０１〜０．５重量％で、好ましくは０．０５〜０．４重量％、より好ましくは０．１〜０．５重量％である。
【００２０】
安定剤、定着剤、分散剤、ｐＨ調整剤は色材の定着性、分散性を調整あるいは向上させるものであり本件発明の保存液には必須の成分ではないが、インク組成物の色材に代えて、上記ソルビット誘導体、所望によりカルボン酸を添加してなる組成物として本発明の保存液を作製する場合に、それらの添加物は含まれていてもよい成分ではある。このように保存液とインクの組成を限りなく類似させることにより、インクと保存液の置換をよりスムーズに行わしめるのに有効となり、また製造的にもインク成分から色材成分を除いた溶液を使用するため、簡便に作成することができる。
【００２１】
安定剤としては、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有機アミン、好ましくはトリエタノールアミンがよく使用されており、添加する場合は、保存液全量の０．１〜１重量％、好ましくは０．１〜０．５重量％、より好ましくは０．２〜０．５重量％である。
【００２２】
定着剤としては、全て水溶性のポリエステル類、ポリウレタン類、ポリアミド類、ポリイミド類、ポリアクリル類、ポリビニルアルコール類など、好ましくは、ポリ（メタ）アクリル酸エステル類がよく使用されており、色材として顔料が使用されているインクに好適に添加されている。定着剤を使用する場合は、保存液全量に対して０．１〜１５重量％で、好ましくは１〜１０重量％、より好ましくは４〜８重量％である。
【００２３】
分散剤としては、インク色材として顔料を用いた場合、顔料の分散助剤としてポリアクリル酸、アクリル酸共重合体、マレイン酸樹脂等の水溶性高分子が用いられている。具体的には、アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、スチレンマレイン酸樹脂などの樹脂を塩の形にして水溶性にしたものが用いられている。塩を形成するアルカリ金属としては、ナトリウム、カリウムが代表的であり、アミンとしてはモノ−、ジ−またはトリ−メチルアミンなどの脂肪族第１から第３級アミン、モノ−、ジ−またはトリ−プロパノールアミン、メチルエタノールアミン、メチルプロパノールアミン、ジメチルエタノールアミンなどのアルコールアミンその他アンモニアが用いられる。分散剤を使用する場合は、保存液全量の０．１〜１０重量％である。
【００２４】
ｐＨ調整剤としては、ＮａＨＣＯ₃、Ｎａ₂Ｂ₄Ｏ₇、Ｎａ₂ＣＯ₃、ＫＨＣＯ₃、Ｋ₂ＣＯ₃、ＮａＯＨ、ＣＨ₃ＣＯＯＮａ、Ｎ（ＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ）₃等がよく使用されており、それらの中でもＮａＨＣＯ₃が好ましい。ｐＨ調整剤を添加する場合、保存液全量の０．１〜１重量％で、好ましくは０．１〜０．５重量％、より好ましくは０．２〜０．５重量％である。
【００２５】
本発明の保存液は、インクジェット記録装置を長期間使用しない場合、記録ヘッドのインク流路内のインクを本発明の保存液で置き換えるようにして使用する。そして、再び画像記録を行う場合は、インク流路内の保存液をインクで置き換えるようにする。本発明の保存液を使用するとインクとの置換工程でインク流路内での泡立ちによる再吐出不良を防ぐことができる。これはソルビット酸誘導体の消泡作用が効いているためと考えている。
【００２６】
本発明の保存液は、またインクジェット記録ヘッドの工場からの出荷時や出荷後の長期保存時にも使用可能で、使用開始の際のインクの初期導入を気泡を発生させることなくスムーズに行わせることができる。
【００２７】
実施例１（ヘキサアセタート含有）
下記表１に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表１】

【００２８】
実施例２（ヘキサベンゾアート含有）
下記表２に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表２】

【００２９】
実施例３（ヘキサアセタート＋コハク酸）
下記表３に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表３】

【００３０】
実施例４（ヘキサベンゾアート＋クエン酸）
下記表４に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表４】

【００３１】
実施例５
下記表５に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表５】

【００３２】
実施例６
下記表６に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表６】

【００３３】
実施例７
下記表７に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表７】

【００３４】
実施例８
下記表８に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表８】

【００３５】
実施例９
下記表９に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表９】

【００３６】
実施例１０
下記表１０に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表１０】

【００３７】
実施例１１
下記表１１に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表１１】

【００３８】
実施例１２
下記表１２に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表１２】

【００３９】
比較例１（インクから色材を抜いた）
下記表１３に示された成分および組成比で保存液を調製した。なお、この保存液は、black、yellow、magenta、cyan各色インクから色材を抜いた組成のものである。
【表１３】

【００４０】
比較例２（コハク酸のみ）
下記表１４に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表１４】

【００４１】
比較例３（クエン酸のみ）
下記表１５に示された成分および組成比で保存液を調製した。
【表１５】

【００４２】
比較例４（インク）
下記表１６に示された成分および組成比でインクを調製した。
【表１６】

なお、色材はカーボンブラックのみが顔料で、yellow、magentaおよびcyanの各色の色材は水溶性染料である。
【００４３】
評価
セイコーエプソン社製インクジェットプリンターＭＪ８３０Ｊのカートリッジに上記実施例１−１２および比較例１−４で調製した保存液を入れ、パージ操作を５回繰り返し、ヘッドのインク流路を保存液で置換した。
【００４４】
なお、比較例１においては、カートリッジの各隔壁内に、各色インクから色材のみ抜いた成分の保存液を充填した。従って、それぞれの隔壁内は異なる成分の液で満たされ、ヘッドの各色インク流路は異なる保存液で置換されている。比較例４の場合は、カートリッジの各隔壁内に、各色インクを充填し、ヘッドの各インク流路は各色インクで置換されている。その他の実施例、比較例の場合は、カートリッジの全ての隔壁内に１種類の保存液を充填したものであり、ヘッドの各色インク流路は１種利の保存液で置換されている。
【００４５】
ヘッドのインク流路を保存液で置換したプリンターを温度４０℃、湿度８０％の環境下に２４０時間、さらに温度−１０℃、湿度１５％の環境下に２４０時間放置した。
【００４６】
放置後、プリンターに取り付けた保存液のカートリッジを取り外し、インク（比較例４で調製したインクと同じ組成物）を入れたカートリッジを取り付けた。パージ操作を５回繰り返し、ヘッドのインク流路をインクで置換した。
【００４７】
インクで置換後、太さ０．７５point、長さ１０ｃｍの実線を印字し、インクの吐出性について評価し、印字率（印字された線の長さ／１０）が１の場合を「○」、０．５以上１未満の場合を「△」、０．５未満の場合を「×」としてランク付けした。結果を下記表１７に示した。
【００４８】
【表１７】

【００４９】
例えば、実施例１、２と実施例３、４の評価は同じであるが、実施例３、４の保存液の場合、保存液に添加されたカルボン酸によりヘッド内部が洗浄されるため、吐出不良の生じていたプリンターにこれらの保存液を入れて保管すると、吐出不良が改善するという効果が見られた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は新規なインクジェット記録ヘッド用保存液を提供した。本発明の保存液は長期保存性に優れている。

Claims

少なくともソルビット誘導体を含有し、ソルビット誘導体が式；Ｃ _６Ｈ _８（ＯＨ） _６−ｎ（ＯＣＯＲ） _ｎ（式中、Ｒは炭素原子数１〜６の低級アルキル基またはアリール基を表す；ｎは１〜６の整数である）で表されるソルビットの有機酸とのエステルであることを特徴とする、インクジェット記録ヘッド用保存液。
少なくともソルビット誘導体およびカルボン酸を含有し、ソルビット誘導体が式；Ｃ _６Ｈ _８（ＯＨ） _６−ｎ（ＯＣＯＲ） _ｎ（式中、Ｒは炭素原子数１〜６の低級アルキル基またはアリール基を表す；ｎは１〜６の整数である）で表されるソルビットの有機酸とのエステルであることを特徴とする、インクジェット記録ヘッド用保存液。