JP4794940B2 - インクタンク、インクジェット記録方法及びインクタンクの再生方法 - Google Patents
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Description
一般式(II)
要件(1)前記一般式(II)で表される化合物の分子量が、前記一般式(I)で表される水溶性色材の分子量よりも小さい。
要件(2)25℃におけるpH7の純水に対する溶解性が、前記一般式(II)で表される化合物が前記一般式(I)で表される水溶性色材よりも低い。
一般式(I)
(一般式(I)中、R 1 は水素原子、アルキル基、ヒドロキシ低級アルキル基、シクロヘキシル基、モノ又はジアルキルアミノアルキル基、又はシアノ低級アルキル基であり、Yは塩素原子、ヒドロキシル基、アミノ基、モノ又はジアルキルアミノ基(アルキル基上にスルホン酸基、カルボキシル基、及びヒドロキシル基からなる群から選択される置換基を有していてもよい)であり、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 及びR 6 はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、又はカルボキシル基(但し、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 及びR 6 のすべてが水素原子である場合を除く)である。)
従来の、例えば画像堅牢性等の特性が比較的低いインクにおいては、インクを使用している間は勿論のこと、インクを使い切った後のインクタンクの内部に、水溶性色材や添加剤等の成分に由来する析出物が発生することはなく、インクを使い切ったインクタンクにインクをリフィルして再利用を行っても、インクの供給には特に不具合は生じていなかった。
要件(1)画像堅牢性を向上させる化合物の分子量が、水溶性色材の分子量よりも小さい。
要件(2)画像堅牢性を向上させる化合物の分子構造の一部が、水溶性色材の分子構造の一部と類似している。
要件(3)画像堅牢性を向上させる化合物の1分子あたりのカルボキシル基数が、水溶性色材の1分子あたりのカルボキシル基数よりも多い。
要件(4)画像堅牢性を向上させる化合物の25℃におけるpH7の純水に対する溶解性が、水溶性色材の25℃におけるpH7の純水に対する溶解性よりも低い。
本発明のインクタンクの形状は、例えば、図1のようにインク収納部の一部に負圧発生機構を有する形態、又は図2のようにインク収納部の全体に負圧発生機構を有する形態、更には、図3のように、インクを吐出するノズルを有する形態とすることができる。又、その双方を組み合わせた構成としても良い。
本発明者らは、毛管力により水性インクを保持する微細経路を具備してなるインクタンクが、特定の水性インクを収納する場合、通常の使用状態では良好なインクジェット性能が得られ、画像堅牢性を向上させる化合物を添加することにより画像堅牢性が向上するが、インクを使い切った後に、インクタンクの内部、特に微細経路に析出物が発生し、微細経路が閉塞されることを明らかとした。
要件(1)画像堅牢性を向上させる化合物の分子量が、水溶性色材の分子量よりも小さい。
要件(2)画像堅牢性を向上させる化合物の分子構造の一部が、水溶性色材の分子構造の一部と類似している。
要件(3)画像堅牢性を向上させる化合物の1分子あたりのカルボキシル基数が、水溶性色材の1分子あたりのカルボキシル基数よりも多い。
要件(4)画像堅牢性を向上させる化合物の25℃におけるpH7の純水に対する溶解性が、水溶性色材の25℃におけるpH7の純水に対する溶解性よりも低い。
一般式(II)
インクタンクの内部に発生した析出物が微細経路を閉塞させる現象は、インクタンクに収納されたインクを使い切った後に、インクタンクの内部において次に述べるような現象が起こるために発生すると考えられる。インクタンクの内部に残留するインクに含まれる水分が非常に早く減少することや、空気中の二酸化炭素がインクに溶解するために、インクタンクの内部に残留するインクのpHが酸性側に到ること等により、分子内にカルボキシル基を多く有する一般式(II)で表される化合物が優先的にインクタンクの内部において析出する。
〔一般式(I)で表される化合物又はその塩〕
本発明の水性インク(以下、単に「インク」と呼ぶこともある)は、水溶性色材として、下記一般式(I)で表される化合物又はその塩を含有することが好ましい。
下記の例示化合物1〜7は、上記一般式(I)で表される化合物又はその塩の好ましい例示化合物である。勿論、本発明は以下の化合物に限定されるわけではない。尚、下記例示化合物において可溶化基は全てH型で記載してあるが、塩を形成していても良い。
本発明においては、上記化合物の他に、調色用の色材として上記以外の色材を用いても構わない。
C.I.ダイレクトイエロー:8、11、12、27、28、33、39、44、50、58、85、86、87、88、89、98、100、110、132、173等
C.I.アシッドイエロー:1、3、7、11、17、23、25、29、36、38、40、42、44、76、98、99等
C.I.ピグメントイエロー:1、2、3、12、13、14、15、16、17、73、74、75、83、93、95、97、98、114、128、138、180等
[マゼンタ色材]
C.I.ダイレクトレッド:2、4、9、11、20、23、24、31、39、46、62、75、79、80、83、89、95、197、201、218、220、224、225、226、227、228、229、230等
C.I.アシッドレッド:6、8、9、13、14、18、26、27、32、35、42、51、52、80、83、87、89、92、106、114、115、133、134、145、158、198、249、265、289等
C.I.フードレッド:87、92、94等
C.I.ダイレクトバイオレット:107等
C.I.ピグメントレッド:2、5、7、12、48:2、48:4、57:1、112、122、123、168、184、202等
[シアン色材]
C.I.ダイレクトブルー:1、15、22、25、41、76、77、80、86、90、98、106、108、120、158、163、168、199、226、307等
C.I.アシッドブルー:1、7、9、15、22、23、25、29、40、43、59、62、74、78、80、90、100、102、104、112、117、127、138、158、161、203、204、221、244等
C.I.ピグメントブルー:1、2、3、15、15:2、15:3、15:4、16、22、60等
[オレンジ色材]
C.I.アシッドオレンジ:7、8、10、12、24、33、56、67、74、88、94、116、142等
C.I.アシッドレッド:111、114、266、374等
C.I.ダイレクトオレンジ:26、29、34、39、57、102、118等
C.I.フードオレンジ:3等
C.I.リアクティブオレンジ:1、4、5、7、12、13、14、15、16、20、29、30、84、107等
C.I.ディスパースオレンジ:1、3、11、13、20、25、29、30、31、32、47、55、56等
C.I.ピグメントオレンジ:43等
C.I.ピグメントレッド:122、170、177、194、209、224等
[グリーン色材]
C.I.アシッドグリーン:1、3、5、6、9、12、15、16、19、21、25、28、81、84等
C.I.ダイレクトグリーン:26、59、67等
C.I.フードグリーン:3等
C.I.リアクティブグリーン:5、6、12、19、21等
C.I.ディスパースグリーン:6、9等
C.I.ピグメントグリーン:7、36等
[ブルー色材]
C.I.アシッドブルー:62、80、83、90、104、112、113、142、203、204、221、244等
C.I.リアクティブブルー:49等
C.I.アシッドバイオレット:17、19、48、49、54、129等
C.I.ダイレクトバイオレット:9、35、47、51、66、93、95、99等
C.I.リアクティブバイオレット:1、2、4、5、6、8、9、22、34、36等
C.I.ディスパースバイオレット:1、4、8、23、26、28、31、33、35、38、48、56等
C.I.ピグメントブルー:15:6等
C.I.ピグメントバイオレット:19、23、37等
[ブラック色材]
C.I.ダイレクトブラック:17、19、22、31、32、51、62、71、74、112、113、154、168、195等
C.I.アシッドブラック:2、48、51、52、110、115、156等
C.I.フードブラック:1、2等
カーボンブラック等
本発明にかかるインクは、下記一般式(II)で表される化合物又はその塩を含有することが好ましい。
本発明においては、一般式(II)で表される化合物は、画像堅牢性を向上させるための化合物としての働きを示す。画像堅牢性向上の観点からは、一般式(II)で表される化合物は、記録媒体の表面近傍に存在させることが好ましい。上記で述べたように、インクが記録媒体に着弾した後に、インク中の水分が減少することや、インクのpHが酸性側に到ることにより、分子内にカルボキシル基が多い化合物、即ち、画像堅牢性を向上させる化合物が優先して記録媒体の表面近傍に析出して存在することにより、画像堅牢性を向上することができると推定される。従って、一般式(II)で表される化合物は、その分子構造中の両端のフェニル基に1つずつ、合計2つのカルボキシル基が置換した構造であることが特に好ましい。そして、前述のように一般式(II)で表される化合物における1分子あたりのカルボキシル基の数が2つである場合には、一般式(I)で表される化合物又はその塩における1分子あたりのカルボキシル基の数は、1つ以下である必要がある。
本発明において用いられる、一般式(I)で表される化合物又はその塩、及び一般式(II)で表される化合物の検証には、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いた下記(1)〜(3)の検証方法が適用できる。
(1)ピークの保持時間
(2)(1)のピークにおける最大吸収波長
(3)(1)のピークにおけるマススペクトルのM/Z(posi、nega)
高速液体クロマトグラフィーの分析条件は以下に示す通りである。純水で約1000倍に希釈したインク溶液に対して、下記の条件で高速液体クロマトグラフィーでの分析を行い、ピークの保持時間(retention time)、及び、ピークの最大吸収波長を測定する。
・カラム:Symmetry C18 2.1mm×150mm
・カラム温度:40℃
・流速:0.2ml/min
・PDA:210nm〜700nm
・移動相及びグラジエント条件:表1
・イオン化法
・ESI キャピラリ電圧 3.5kV
脱溶媒ガス 300℃
イオン源温度 120℃
・検出器 posi 40V 200−1500amu/0.9sec
nega 40V 200−1500amu/0.9sec
例えば、上記した例示化合物A、及び、上記した例示化合物Bの化合物に対しての保持時間、最大吸収波長、M/Z(posi)、M/Z(nega)の値を表2に示す。表2に示された値に該当する場合、本発明において用いる化合物に該当すると判断できる。
本発明のインクタンクに用いられる水性インクは、水、或いは水と各種水溶性有機溶剤との混合溶媒である水性媒体を使用することができる。
更に、本発明においては必要に応じて、界面活性剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤、キレート化剤、防錆剤、紫外線吸収剤、粘度調整剤、消泡剤、及び、水溶性ポリマー等、種々の添加剤を含有させてもよい。
本発明のインクタンクに充填される水性インクを用いて画像を形成する際に用いる記録媒体は、インクを付与して記録を行う記録媒体であれば何れのものでも使用することができる。
AlO3−n(OH)2n・mH2O
(上記式中、nは1、2又は3の整数の何れかを表し、mは0〜10、好ましくは0〜5の値を表す。但し、mとnは同時には0にはならない。mH2Oは、多くの場合mH2O結晶格子の形成に関与しない脱離可能な水相をも表すものである為、mは整数又は整数でない値を取ることもできる。又この種の材料を加熱するとmは0の値に達することがありうる)。
本発明のインクタンクに用いられるインクは、インクをインクジェット方法で吐出する工程を有するインクジェット記録方法に用いることが特に好適である。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させてインクを吐出させる記録方法、及び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記録方法等がある。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。
本発明のインクタンクに充填される水性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納するインク収納部と、記録ヘッドとを備えた記録ユニットが挙げられる。特に、前記記録ヘッドが、記録信号に対応した熱エネルギーをインクに作用させ、前記エネルギーによりインク液滴を発生させる記録ユニットが挙げられる。
本発明のインクタンクに充填される水性インクを用いて記録を行うのに好適な記録装置は、これらのインクが収納されるインク収納部を有する記録ヘッドの室内のインクに、記録信号に対応した熱エネルギーを与え、前記エネルギーによりインク液滴を発生させる装置が挙げられる。
ヘッドカートリッジH1000の構成について説明する。ヘッドカートリッジH1000は、記録ヘッドH1001と、インクタンクH1900を搭載する手段、及びインクタンクH1900から記録ヘッドにインクを供給するための手段を有しており、キャリッジM4000に対して着脱可能に搭載される。
上記で述べたように、本発明のインクタンクに収納されたインクを使い切った後に、インクタンクの内部、特に微細経路に一般式(II)で表される化合物が析出し、微細経路が閉塞された場合、一般ユーザーが入手可能な水等を用いてインクタンクを洗浄しても、該析出物を再溶解することが不可能である。そして、このような状態のインクタンクにインクを再充填して用いても、微細経路が閉塞されているために、良好なインクジェット性能が得られない。
キシレン中で、下記化合物(1)で表される化合物、炭酸ナトリウム、ベンゾイル酢酸エチルエステルとを反応させ、反応物を濾過、洗浄した。これを、N,N−ジメチルホルムアミド中で、メタアミノアセトアニリド、酢酸銅、炭酸ナトリウムを順次添加して反応を行い、反応物を濾過、洗浄した。更にこれを、発煙硫酸中でスルホン化を行った後、濾過、洗浄し、これを、水酸化ナトリウムの存在下で、シアヌルクロライドと縮合反応を行った。この反応液中に、アンスラニル酸を添加し、水酸化ナトリウムの存在下で縮合反応を行った。これを濾過、洗浄を行うことにより、下記の例示化合物Aを得た。
一般式(II)で表される化合物は、公知の方法で調製することができる。ここでは、一般式(II)で表される化合物として、下記の例示化合物Bを例に挙げて、その合成方法の一例を示す。
下記表3に示した各成分を混合し、十分撹拌した後、ポアサイズ0.2μmのフィルターにて加圧濾過を行い、インク1〜4を調製した。尚、インク1〜3は上記例示化合物Bを添加したものであり、インク4は上記例示化合物Bを添加していないものである。又、下記表3に各インクのpHの値を示した。pHの調整は、水酸化ナトリウム又は硫酸を添加した純水を用いて行った。
(1)例示化合物Bの分子量は、例示化合物Aの分子量よりも小さい。
(2)例示化合物Bの分子構造の一部が、例示化合物Aの分子構造の一部と類似している。
(3)例示化合物Bの1分子あたりのカルボキシル基数が、例示化合物Aの1分子あたりのカルボキシル基数よりも多い。
又、本発明者らが検討を行ったところ、以下のことが確認された。
(4)例示化合物Bの25℃におけるpH7の純水に対する溶解性が、例示化合物Aの25℃におけるpH7の純水に対する溶解性よりも低い。
上記で得られたインクを、空のインクタンク(商品名:BCI−6;キヤノン製)に充填し、熱エネルギーをインクに印加して、インク滴を吐出するサーマルインクジェットプリンタ(商品名:PIXUS 950i;キヤノン製)を用いて、マゼンタインクの位置にこれらのインクを充填したインクタンクを装着し、以下の項目について評価を行った。
温度23℃、相対湿度55%の条件で、記録媒体(商品名:PR−101;キヤノン製)に、上記プリンタを用いて種々の画像を印字し、インクタンク内のインクを使い切った。その後、上記プリンタからインクタンクをはずし、温度23℃、相対湿度55%の条件で1ヶ月間放置した。更にその後、インクタンクに再度上記と同じインクを充填して上記プリンタに装着し、記録媒体(商品名:PR−101;キヤノン製)に種々の画像を印字し、画像品位を目視で判定した。インク再充填時の印字特性の基準は以下の通りである。評価結果を表4に示す。
A:一部良好な印字を行うことができなかった。
B:良好な印字を行うことができた。
温度23℃、相対湿度55%の条件で、記録媒体(商品名:PR−101;キヤノン製)に、上記プリンタを用いて種々の画像を印字し、インクタンク内のインクを使い切った。その後、上記プリンタからインクタンクをはずし、温度23℃、相対湿度55%の条件で1ヶ月間放置した。更にその後、インクタンクにインクタンク再生液として、下記表5に記載のインクタンク再生液を調製し、該インクタンク再生液の充填及び排出を5回繰り返した後、再度上記と同じインクを充填して上記プリンタに装着し、記録媒体(商品名:PR−101;キヤノン製)に種々の画像を印字し、画像品位を目視で判定した。インクタンクの再生の基準は以下の通りである。評価結果を表6に示す。
A:良好な印字を行うことができた。
B:良好な印字を行うことができなかった。
112 大気連通口
114 液体供給口
132A 第二の負圧発生部材
132B 第一の負圧発生部材
132C 第一の負圧発生部材と第二の負圧発生部材の境界
134 負圧発生部材収納室
136 液体収納室
138 仕切壁
140 連通孔
146 圧接体
150 大気導入溝(大気導入路)
411、412 仕切板
L 液体−気体界面
T21 インク収納部
T22 吸収体部材
T23 大気連通口
T24 インク供給口
T31 インク収納部
T32 ノズル
M2041 分離ローラ
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
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 インクタンク
H2000 イエローノズル列
H2100 マゼンタノズル列
H2200 シアンノズル列
H2300 淡シアンノズル列
H2400 ブラックノズル列
H2500 グリーンノズル列
H2600 淡マゼンタノズル列
Claims (10)
- 水性インクを収納するインク収納部が、毛管力により水性インクを保持する微細経路を具備してなるインクタンクにおいて、
前記水性インクが、少なくとも、水、水溶性色材を含有し、
前記水溶性色材が、下記一般式(I)で表される化合物又はその塩であり、
更に、下記一般式(II)で表される化合物を含有することを特徴とするインクタンク。
一般式(I)
(一般式(I)中、R1は水素原子、アルキル基、ヒドロキシ低級アルキル基、シクロヘキシル基、モノ又はジアルキルアミノアルキル基、又はシアノ低級アルキル基であり、Yは塩素原子、ヒドロキシル基、アミノ基、モノ又はジアルキルアミノ基(アルキル基上にスルホン酸基、カルボキシル基、及びヒドロキシル基からなる群から選択される置換基を有していてもよい)であり、R2、R3、R4、R5及びR6はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、又はカルボキシル基(但し、R2、R3、R4、R5及びR6のすべてが水素原子である場合を除く)である。)
一般式(II)
(一般式(II)中、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15及びR16はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、カルボキシル基又はその塩(但し、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16の少なくとも2つはカルボキシル基又はその塩である)であり、Xは塩素原子、ヒドロキシル基、アミノ基、炭素数1〜3のモノ又はジアルキルアミノ基である。) - 前記一般式(II)において、R7及びR11の一方がカルボキシル基又はその塩、他方が水素であり、R12及びR16の一方がカルボキシル基又はその塩、他方が水素であり、R8、R9、R10、R13、R14及びR15が全て水素であり、且つ、Xがヒドロキシル基である請求項1に記載のインクタンク。
- 前記インクタンクが、インク収納部の少なくとも一部に負圧発生機構を具備してなり、前記負圧発生機構によって発生する負圧により前記水性インクを保持することを特徴とする請求項1又は2に記載のインクタンク。
- 前記インクタンクが、前記水性インクを吐出するノズルを有してなる請求項1〜3の何れか1項に記載のインクタンク。
- 前記一般式(II)で表される化合物が、固体であり、且つ、pH10.0以上の水溶液を用いて溶解することができるものである請求項1〜4の何れか1項に記載のインクタンク。
- インクをインクジェット方法で吐出する工程を有するインクジェット記録方法において、前記インクが、請求項1〜5の何れか1項に記載のインクタンクのインク収納部に収納された水性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。
- 水性インクを収納するインク収納部が、毛管力により水性インクを保持する微細経路を具備してなるインクタンクを再生するためのインクタンクの再生方法であって、
前記水性インクが、少なくとも、水、水溶性色材を含有し、
前記水溶性色材が、下記一般式(I)で表される化合物又はその塩であり、
且つ、前記水性インクが、更に、下記の要件(1)及び要件(2)を満たす化合物として、下記一般式(II)で表される化合物を含有し、
pHが10.0以上の水溶液により、該インクタンクの内部に析出した前記一般式(II)で表される化合物を溶解する溶解工程、
を有することを特徴とするインクタンクの再生方法。
要件(1)前記一般式(II)で表される化合物の分子量が、前記一般式(I)で表される水溶性色材の分子量よりも小さい。
要件(2)25℃におけるpH7の純水に対する溶解性が、前記一般式(II)で表される化合物が前記一般式(I)で表される水溶性色材よりも低い。
一般式(I)
(一般式(I)中、R 1 は水素原子、アルキル基、ヒドロキシ低級アルキル基、シクロヘキシル基、モノ又はジアルキルアミノアルキル基、又はシアノ低級アルキル基であり、Yは塩素原子、ヒドロキシル基、アミノ基、モノ又はジアルキルアミノ基(アルキル基上にスルホン酸基、カルボキシル基、及びヒドロキシル基からなる群から選択される置換基を有していてもよい)であり、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 及びR 6 はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜8のアルキル基、又はカルボキシル基(但し、R 2 、R 3 、R 4 、R 5 及びR 6 のすべてが水素原子である場合を除く)である。)
一般式(II)
(一般式(II)中、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15及びR16はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜3のアルキル基、カルボキシル基又はその塩(但し、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16の少なくとも2つはカルボキシル基又はその塩である)であり、Xは塩素原子、ヒドロキシル基、アミノ基、炭素数1〜3のモノ又はジアルキルアミノ基である。) - 前記溶解工程を行った後に、水性インクを該インクタンクに再充填する再充填工程を有する請求項7に記載のインクタンクの再生方法。
- インクタンクが、初期化可能なインクの消費情報を保持する保持手段を有し、前記保持手段を初期化することで、前記インクタンクを使用可能な状態にする工程を有する請求項7又は8に記載のインクタンクの再生方法。
- インクをインクジェット方法で吐出する工程を有するインクジェット記録方法において、前記インクが、請求項7〜9の何れか1項に記載のインクタンクの再生方法により再生されたインクタンクのインク収納部に収納された水性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。
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