JP4182135B2 - 記録ユニット、インクジェット記録装置、及びインクセット - Google Patents
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以下、インクを構成する各成分について説明する。
インクセットを構成する各インクには、水及び水溶性有機溶剤を含有する水性媒体を用いることが好ましい。インク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として3.0質量%以上50.0質量%以下とすることが好ましい。又、インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として50.0質量%以上95.0質量%以下とすることが好ましい。
色材は、従来のインクに用いられるものであれば、何れのものも用いることができる。具体的には、アニオン性基を有する染料や、顔料を用いることができる。顔料は、分散剤を用いて顔料を分散する樹脂分散タイプの顔料(樹脂分散型顔料)や、顔料粒子の表面に親水性基を導入した自己分散タイプの顔料(自己分散型顔料)を用いることができる。又、顔料粒子の表面に高分子を含む有機基を化学的に結合した顔料(樹脂結合型自己分散顔料)、顔料の分散性を高めて分散剤等を用いることなく分散可能としたマイクロカプセル型顔料等も用いることができる。
染料は、カラーインデックス(COLOUR INDEX)に記載されている酸性染料、直接染料、反応性染料であれば何れのものも用いることができる。又、カラーインデックスに記載のない染料であっても用いることができる。本発明においては、特に、アニオン性基、例えば、カルボキシル基やスルホン酸基を有する染料を用いることが好ましい。インク中の染料の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として1.0質量%以上10.0質量%以下、更には1.0質量%以上5.0質量%以下とすることが好ましい。
顔料は、カーボンブラックや有機顔料を用いることが好ましい。インク中の顔料の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として0.1質量%以上15.0質量%以下、更には1.0質量%以上10.0質量%以下とすることが好ましい。
上記で挙げたような顔料を水性媒体に分散するための分散剤は、水溶性を有する樹脂であれば何れのものも用いることができる。中でも特に、分散剤の重量平均分子量が1,000以上30,000以下、更には3,000以上15,000以下のものが好ましい。インク中の分散剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として0.1質量%以上5.0質量%以下とすることが好ましい。
インクセットを構成する各インクは、前記成分の他に、保湿性維持のために、尿素、尿素誘導体、トリメチロールプロパン、及びトリメチロールエタン等の保湿性固形分を含有してもよい。インク中の保湿性固形分の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として0.1質量%以上20.0質量%以下、更には3.0質量%以上10.0質量%以下とすることが好ましい。
インクセットは、複数のインクを組み合わせて用いるものであれば、下記に挙げる何れの形態をとるものであってもよい。例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各インクをそれぞれ収容するインク収容部が一体となった構造の、インクカートリッジ又は記録ヘッド付きインクカートリッジで構成されるインクセットが挙げられる。又、シアン、マゼンタ、イエローの各インクをそれぞれ収容するインク収容部が一体となった構造の、インクカートリッジ又は記録ヘッド付きインクカートリッジで構成されるインクセットが挙げられる。更に、上記で挙げたようなインクを収容するそれぞれ個別のインクカートリッジが、インクジェット記録装置に着脱自在であるインクセットが挙げられる。何れにしても、本発明は、インクジェット記録装置において、又はインクカートリッジとして、組み合わせて用いる他のインクに対して、インクそのものの特性を相対的に規定するものであり、上記で挙げた形態に限らず、どのような変形の形態としてもよい。
インクセットを構成する複数のインクは、インクをインクジェット方式で吐出するインクジェット記録方法に適用することが特に好ましい。インクジェット記録方法は、インクに力学的エネルギーを作用することによりインクを吐出する記録方法や、インクに熱エネルギーを作用することによりインクを吐出する記録方法などがある。特に、本発明においては、熱エネルギーを利用するインクジェット記録方法を好ましく用いることができる。
インクセットを構成する複数のインクを用いて記録を行うのに好適なインクカートリッジは、これらのインクを収容するインク収容部を備えたインクカートリッジが挙げられる。以下に、インクカートリッジの構成を説明する。
インクセットを構成する複数のインクを用いて記録を行うのに好適な記録ユニットは、これらのインクを収容するインク収容部を有するインクカートリッジと、記録ヘッドとを備えた記録ユニットが挙げられる。本発明においては特に、熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出する記録ユニットを用いることが好ましい。
インクセットを構成する複数のインクを用いて記録を行うのに好適なインクジェット記録装置は、これらのインクを収容するインク収容部を有するインクカートリッジと、インクを吐出するための記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置が挙げられる。本発明においては特に、熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録装置を用いることが好ましい。
ヘッドカートリッジH1000の構成について説明する(図4参照)。ヘッドカートリッジH1000は、記録ヘッドH1001と、インクカートリッジH1900を搭載する手段、及びインクカートリッジH1900から記録ヘッドにインクを供給する手段を有する。そして、ヘッドカートリッジH1000は、キャリッジM4000(図2参照)に対して着脱可能に搭載される。
以下に示す手順により、顔料分散液1〜4を調製した。
顔料(C.I.ピグメントレッド122)8部、分散剤2.8部、イオン交換水89.2部を混合し、バッチ式縦型サンドミルを用いて3時間分散した。その後、遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。更に、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧ろ過し、顔料濃度が8質量%である顔料分散液1を得た。尚、前記分散剤は、酸価200、重量平均分子量12,000のポリ(ベンジルメタクリレート−co−アクリル酸)(組成(モル)比70:30)を、10質量%水酸化カリウム水溶液で中和することにより得られた樹脂を用いた。
顔料(C.I.ピグメントイエロー74)8部、分散剤7部、イオン交換水85部を混合し、バッチ式縦型サンドミルを用いて3時間分散した。その後、遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。更に、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧ろ過し、顔料濃度が8質量%である顔料分散液2を得た。尚、前記分散剤は、酸価200、重量平均分子量10,000のスチレン−アクリル酸共重合体を、8質量%水酸化ナトリウム水溶液で中和することにより得られた樹脂を用いた。
顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)8部、分散剤8部、イオン交換水84部を混合し、バッチ式縦型サンドミルを用いて3時間分散した。その後、遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。更に、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧ろ過し、顔料濃度が8質量%である顔料分散液3を得た。尚、前記分散剤は、酸価200、重量平均分子量12,000のポリ(ベンジルメタクリレート−co−アクリル酸)(組成(モル)比70:30)を、10質量%水酸化ナトリウム水溶液で中和することにより得られた樹脂を用いた。
顔料(C.I.ピグメントグリーン7)8部、分散剤4.8部、イオン交換水87.2部を混合し、バッチ式縦型サンドミルを用いて3時間分散した。その後、遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。更に、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧ろ過し、顔料濃度が8質量%である顔料分散液4を得た。尚、前記分散剤は、酸価250、重量平均分子量5,000のベンジルメタクリレート−メタクリル酸ブロック共重合体を、10質量%水酸化カリウム水溶液で中和することにより得られた樹脂を用いた。
下記表1に示す各成分を混合し、十分撹拌した後、ポアサイズが3.0μmのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧ろ過を行い、インク1〜11を調製した。尚、表1には、各インクの比重、粘度、及び表面張力の値を示した。比重は、浮き型の比重計(商品名:標準比重計;テックジャム製)を用いて25℃で測定した。又、粘度は、RE80L型粘度計(東機産業製)を用いて25℃で測定した。又、表面張力は、自動表面張力計CBVP−Z(協和界面科学製)を用いて25℃で測定した。
上記で得られた各インクを、下記表2の上段に示す組み合わせで用いて、実施例1〜5、比較例1〜10、並びに参考例1及び2のインクセットとした。それぞれのインクセットを構成する各インクを、図8に示す構成を有するインクカートリッジにそれぞれ充填した。ここで、図8に示す構成を有するインクカートリッジは、密閉状態となるインク収容部を有する、即ち、インクが大気と接する部分がインク供給口のみであるインク収容部を有するものである。尚、各インクをインクカートリッジに充填する際の各インクの充填量は、インクカートリッジに充填することができる最大の充填量に対して、以下の通りとした。第1のインクはインクカートリッジの最大の充填量に対して半分の充填量、又、第2のインク及び第3のインクはインクカートリッジの最大の充填量とした。インクセットを構成する各インクの充填量を上記のようにすることにより、各インクを吐出する記録ヘッドのリップルに差がより生じやすくなるようにした。尚、表2の下段には、インクセットを構成する各インクにおける各種の値をまとめて示した。
インクセットを構成する各インクをそれぞれ充填した3種類のインクカートリッジを、熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録装置(商品名:BJ F900;キヤノン製)を改造したものに搭載した。前記インクジェット記録装置は、1パス、片方向で記録を行うものであり、記録ヘッドの吐出口列を形成する吐出口の数は1色当たり512、各吐出口列間の幅は0.43インチ、インク1滴当たりの吐出体積は約4.5pL(ピコリットル)である。又、記録ヘッドの吐出口列は、記録ヘッドの吐出口列が形成されている記録ヘッドの表面に向かって右から、イエロー、マゼンタ、シアン、淡マゼンタ、淡シアン、及びブラックの各インクを吐出するように構成されている。前記インクジェット記録装置は、これらのインクを吐出する吐出口列を同一のキャップでキャッピングしてクリーニング操作を行うものである。
A:1つの吐出口当たりの予備吐出数が16,000滴より多く18,000滴以下で混色が確認されなくなった。
B:1つの吐出口当たりの予備吐出数が18,000滴より多く20,000滴以下で混色が確認されなくなった。
C:1つの吐出口当たりの予備吐出数が20,000滴より多く22,000滴以下で混色が確認されなくなった。
D:1つの吐出口当たりの予備吐出数が22,000滴より多く24,000滴以下で混色が確認されなくなった。
E:1つの吐出口当たりの予備吐出数が24,000滴より多くても混色が確認された。
インクセットを構成する各インクをそれぞれ充填した3種のインクカートリッジを、上記の混色の評価の場合と同様にして、上記と同様のインクジェット記録装置にセットした。記録媒体は、オフィスプランナー(商品名;キヤノン製)を用いた。前記記録媒体に、インクセットを構成する各インクを用いて、それぞれのインクで形成する4cm×27cmのベタ画像(100%デューティ)が隣接するように記録した記録物を、1,000枚作製した。そして、得られた記録物の状態を目視で確認して評価を行った。吐出安定性の評価基準は以下の通りである。評価結果を表3に示す。
A:1,000枚の記録物全てにおいてスジ等のムラがなく、吐出安定性に問題がない。
B:若干のスジ等が見られる記録物があるが、実際の使用上問題がないレベルである。
インクセットを構成する各インクの粘度及び顔料の粒径を測定した後、各インクをショット瓶に入れて密栓した。そして、前記ショット瓶を60℃のオーブン中で1ヶ月保存した。その後、ショット瓶をオーブンからに取り出して、インクの粘度及び顔料の粒径を測定した。60℃での保存前後のインクの粘度及び顔料の粒径を比較して評価を行った。保存安定性の評価基準は以下の通りである。評価結果を表3に示す。
A:60℃の保存前後で、粘度や粒径がほとんど変化しない。
B:60℃の保存前後で、粘度や粒径がやや増加したが、実際の使用上問題がないレベルである。
上記で得られた各インクを、下記表4の上段に示す組み合わせで用いて、実施例6及び比較例11〜21のインクセットとした。それぞれのインクセットを構成する各インクを、図8に示す構成を有するインクカートリッジにそれぞれ充填した。ここで、図8に示す構成を有するインクカートリッジは、密閉状態となるインク収容部を有する、即ち、インクが大気と接する部分がインク供給口のみであるインク収容部を有するものである。尚、各インクをインクカートリッジに充填する際の各インクの充填量は、インクカートリッジに充填することができる最大の充填量に対して、以下の通りとした。第1のインクはインクカートリッジの最大の充填量に対して半分の充填量、又、第2のインク、第3のインク−1、及び第3のインク−2はインクカートリッジの最大の充填量とした。インクセットを構成する各インクの充填量を上記のようにすることにより、各インクを吐出する記録ヘッドのリップルに差がより生じやすくなるようにした。尚、表4の下段には、インクセットを構成する各インクにおける各種の値をまとめて示した。
インクセットを構成する各インクをそれぞれ充填した4種類のインクカートリッジを、熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録装置(商品名:BJ F900;キヤノン製)を改造したものに搭載した。前記インクジェット記録装置は、1パス、片方向で記録を行うものであり、記録ヘッドの吐出口列を形成する吐出口の数は1色当たり512、各吐出口列間の幅は0.43インチ、インク1滴当たりの吐出体積は約4.5pL(ピコリットル)である。又、記録ヘッドの吐出口列は、記録ヘッドの吐出口列が形成されている記録ヘッドの表面に向かって右から、イエロー、マゼンタ、シアン、淡マゼンタ、淡シアン、及びブラックの各インクを吐出するように構成されている。前記インクジェット記録装置は、これらのインクを吐出する吐出口列を同一のキャップでキャッピングしてクリーニング操作を行うものである。
M2060 給紙トレイ
M2080 給紙ローラ
M3000 ピンチローラホルダ
M3030 ペーパーガイドフラッパー
M3040 プラテン
M3060 搬送ローラ
M3070 ピンチローラ
M3110 排紙ローラ
M3120 拍車
M3160 排紙トレイ
M4000 キャリッジ
M5000 ポンプ
M5010 キャップ
M5020、M5030 吸引室
M5040 周壁部
M5050 仕切壁
M5060 キャップホルダ
M5070、M5080 インク排出口
M5090、M5100 チューブ
E0002 LFモータ
E0014 電気基板
H1000 ヘッドカートリッジ
H1001 記録ヘッド
H1100 第1の記録素子基板
H1101 第2の記録素子基板
H1200 第1のプレート
H1201 インク供給口
H1300 電気配線基板
H1301 外部信号入力端子
H1400 第2のプレート
H1500 タンクホルダー
H1501 インク流路
H1600 流路形成部材
H1700 フィルター
H1800 シールゴム
H1900 インクカートリッジ
H2000〜H2600 吐出口列
1 筐体
2 蓋部材
3 凸型シート
4 圧力版
5 圧縮コイルバネ
100 インクカートリッジ
Z1000 液体1
Z1001 液体2
Z1002 液体1及び液体2が混ざり合った液体
Claims (8)
- インクセットを構成する複数のインクをそれぞれ収容するインク収容部を有するインクカートリッジと、前記複数のインクをそれぞれ吐出する吐出口列を有する記録ヘッドとを備えた記録ユニットであって、
前記インク収容部が、密閉状態となるものであり、
前記複数のインクのうち、少なくとも3種のインクにおける比重がそれぞれ異なり、
前記少なくとも3種のインクのうち、少なくとも2種のインクにおける比重の差が、0.020以上であり、
前記吐出口列が、前記吐出口列から吐出される前記複数のインクのうち、隣り合う吐出口列から吐出される各インクにおける比重の差の総和が最も小さくなるように配列されてなることを特徴とする記録ユニット。 - 前記複数のインクのうち、隣り合う吐出口列から吐出される各インクにおける比重の差が、0.020未満である請求項1に記載の記録ユニット。
- 前記複数のインクのうち、隣り合う吐出口列から吐出される各インクにおける、比重が相対的に大きいインクの粘度が、比重が相対的に小さいインクの粘度よりも大きい請求項1又は2に記載の記録ユニット。
- 前記複数のインクのうち、隣り合う吐出口列から吐出される各インクにおける、比重が相対的に大きいインクの表面張力が、比重が相対的に小さいインクの表面張力よりも小さい請求項1乃至3の何れか1項に記載の記録ユニット。
- インクセットを構成する複数のインクをそれぞれ収容するインク収容部を有するインクカートリッジと、前記複数のインクをそれぞれ吐出する吐出口列を具備してなる記録ヘッドとを有する記録ユニットを備えたインクジェット記録装置であって、
前記インク収容部が、密閉状態となるものであり、
前記複数のインクのうち、少なくとも3種のインクにおける比重がそれぞれ異なり、
前記少なくとも3種のインクのうち、少なくとも2種のインクにおける比重の差が、0.020以上であり、
前記吐出口列が、前記吐出口列から吐出される前記複数のインクのうち、隣り合う吐出口列から吐出される各インクにおける比重の差の総和が最も小さくなるように配列されてなることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記インクジェット記録装置が更に、記録ヘッドの吐出口を覆うためのキャップを有し、
前記複数のインクのうち、比重が0.020以上異なる2種のインクを含む少なくとも3種のインクを吐出する吐出口列が、同一のキャップでキャッピングされるものである請求項5に記載のインクジェット記録装置。 - 前記インクジェット記録装置が更に、記録ヘッドの吐出口列を覆うためのキャップを有し、
前記複数のインクをそれぞれ吐出する吐出口列が、同一のキャップを介して吸引されるものである請求項5に記載のインクジェット記録装置。 - 吐出口列を複数有する記録ヘッドから吐出される、複数のインクを有するインクセットであって、
前記インクセットを構成する複数のインクがそれぞれ、密閉状態となるインク収容部を有するインクカートリッジに収容されてなり、
前記複数のインクのうち、少なくとも3種のインクにおける比重がそれぞれ異なり、
前記少なくとも3種のインクのうち、少なくとも2種のインクにおける比重の差が、0.020以上であり、
前記吐出口列が、前記吐出口列から吐出される前記複数のインクのうち、隣り合う吐出口列から吐出される各インクにおける比重の差の総和が最も小さくなるように配列されてなることを特徴とするインクセット。
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