JP2001328282A - カラーインクジェット記録用の顔料インクカートリッジ、及び記録物の色バランスの維持方法 - Google Patents

カラーインクジェット記録用の顔料インクカートリッジ、及び記録物の色バランスの維持方法

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JP2001328282A
JP2001328282A JP2000151660A JP2000151660A JP2001328282A JP 2001328282 A JP2001328282 A JP 2001328282A JP 2000151660 A JP2000151660 A JP 2000151660A JP 2000151660 A JP2000151660 A JP 2000151660A JP 2001328282 A JP2001328282 A JP 2001328282A
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Shinichi Kato
真一 加藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラー記録物の外観上の色バランスを長期間
に亘って最適範囲に維持することのできる多孔質保持体
充填型顔料インクカートリッジを提供する。 【解決手段】 カラーインクジェット記録用の顔料イン
クカートリッジにおいて、各インク組成物を含浸した多
孔質保持体の圧縮空隙率を調整することにより、それら
の多孔質保持体に含浸された各インク組成物に含まれる
顔料粒子の空隙沈降度を実質的に一致させたことを特徴
とする、前記の顔料インクカートリッジ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラーインクジェ
ット記録用の顔料インクカートリッジ、及びカラーイン
クジェット記録における記録物の色バランスの維持方法
に関する。本発明のインクカートリッジによれば、特
に、カラーインクジェット記録物の外観上の色バランス
を、インクジェット記録操作時期に関わりなく、安定に
維持することができる。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録装置へのインク供給
には、従来からインクカートリッジが広範に使用されて
いる。例えば、カラー印刷用のインクカートリッジは、
各色のインク毎にインク収納室とインク供給手段とを備
えており、インクジェット記録装置の所定位置に取付け
ることによって、前記のインク供給手段と、インクジェ
ット記録装置側に設けたインク吸入手段とが連結され、
インクカートリッジからインクジェット記録装置へイン
クが供給される。
【0003】また、インクカートリッジにおいては、前
記のインク収納室にウレタンフォームなどの多孔質体を
充填したタイプも広範に利用されている。これは、液状
インクを多孔質体に含浸させた状態でインク収納室に充
填したタイプのインクカートリッジであり、インクの安
定供給を主な目的としている。
【0004】一方、インクジェット記録方法において
は、染料インクに代わり、顔料インクの使用が拡がって
いる。顔料インクを用いる場合でも、インクカートリッ
ジを利用するのが便利であり、多孔質保持体充填型のイ
ンクカートリッジを利用するのが更に有利である。
【0005】しかしながら、顔料インクは水性分散液で
あるため、顔料粒子の沈降という問題がある。例えば、
倉庫や販売店の棚上などにてインクカートリッジの状態
で放置されたり、インクジェット記録装置に装着された
状態で長期間経過すると、インクカートリッジの個々の
インク収納室内部で顔料粒子が徐々に沈降する。その結
果、インク収納室の内部で底部から上部の方向に顔料粒
子の濃度傾斜が発生する。カラー印刷用インクカートリ
ッジにおいては、各インク収納室内部で底部から上部の
方向に顔料粒子の濃度傾斜がそれぞれ発生し、各色毎の
顔料粒子の沈降速度は、それぞれの顔料粒子毎にまちま
ちである。
【0006】一方、各インク収納室の底部には、それぞ
れインク供給手段のインク取込口が設けてある。各イン
ク取込口は、それぞれ顔料インク含浸多孔質保持体と接
触して顔料インク液を取り込み、インクジェット記録装
置へインク液を供給する。ところが、顔料粒子の沈降速
度は、それぞれの顔料粒子毎に異なるので、各インク収
納室内部の条件が同一の場合(すなわち、同じ多孔質保
持体が同じ圧縮率で各インク収納室に充填されている場
合)には、それぞれのインク取込口が多孔質保持体と接
触する位置において、多孔質保持体に含浸されているイ
ンク液の顔料粒子濃度に差異が生じ、その濃度差は、時
間経過に伴って徐々に拡大する。
【0007】具体的に説明すると、例えば、シアン顔料
インク液、イエロー顔料インク液、マゼンタ顔料インク
液、及びブラック顔料インク液をそれぞれ多孔質保持体
に含浸させて各インク収納室に充填したカラー印刷用イ
ンクカートリッジにおいては、それらから供給されるイ
ンクを用いて形成されるカラー記録物の外観上の色バラ
ンスが最適になるように、各インク液内の顔料粒子濃度
が調整されている。一方、実際には、各インク収納室に
おいて、それぞれの顔料粒子が経時的に沈降し、底部か
ら上部に向かって濃度傾斜が発生し、一般的に各インク
液は底部から順々に取り込まれて使用される。従って、
新しいカラー印刷用インクカートリッジをインクジェッ
ト記録装置に装着し、カラー記録物を形成すると、厳密
に言えば、初期のインクジェット記録操作によって形成
されるカラー記録物では全体的に顔料粒子濃度が高い
が、徐々に顔料粒子濃度が低くなる傾向がある。この場
合、各インク液の顔料粒子濃度が均一に低下すれば、カ
ラー記録物の外観上の色バランスは最適状態が維持され
るので、極端な高濃度や極端な低濃度の記録物の形成を
適当な手段で回避すれば、実用上の問題はない。しかし
ながら、前記のように、顔料粒子の沈降速度は、それぞ
れの顔料粒子毎に異なる。一般に、シアン顔料粒子は、
その他の顔料粒子(すなわち、イエロー顔料粒子、マゼ
ンタ顔料粒子及びブラック顔料粒子)よりも比重が高い
ために沈降度が大きく、シアン顔料インク液について
は、インク収納室において発生する濃度傾斜が他のイン
ク液よりも急峻になる。このように急峻な濃度勾配を有
するインク液が存在すると、全体的な色バランスを最適
状態とすることのできる濃度範囲が狭くなり、インクカ
ートリッジを頻繁に交換する必要があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、カラーインクジェット記録用の多孔質保持体充填型
顔料インクカートリッジにおいて、カラー記録物の外観
上の色バランスを長期間に亘って最適範囲に維持する手
段を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に
より、カラーインクジェット記録用の顔料インクカート
リッジにおいて、各インク組成物を含浸した多孔質保持
体の圧縮空隙率を調整することにより、それらの多孔質
保持体に含浸された各インク組成物に含まれる顔料粒子
の空隙沈降度を実質的に一致させたことを特徴とする、
前記の顔料インクカートリッジによって解決することが
できる。
【0010】本発明の好ましい態様の顔料インクカート
リッジにおいては、空隙沈降度の大きい顔料粒子を含有
するインク組成物を含浸した多孔質保持体の圧縮空隙率
を相対的に小さくする。例えば、シアンインク組成物を
含浸した多孔質保持体の圧縮空隙率を、その他のインク
組成物を含浸した多孔質保持体の圧縮空隙率よりも小さ
くする。
【0011】また、本発明は、カラーインクジェット記
録用の顔料インクカートリッジにおいて、それら各イン
ク組成物を含浸した多孔質保持体の圧縮空隙率を調整し
て、それらの多孔質保持体に含浸された各インク組成物
に含まれる顔料粒子の空隙沈降度を実質的に一致させる
ことにより、記録物の色バランスを安定に維持する方法
にも関する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明のインクカートリッジは、
カラーインクジェット記録に必要なインクセットの各イ
ンク組成物を収納するインク収納室を備えている。一般
的には、少なくとも、シアンインク組成物用、イエロー
インク組成物用、及びマゼンタインク組成物用の各収納
室を備えており、場合によりブラックインク組成物用の
収納室を更に備えていることができる。また、それらに
加えて、例えば、ライトシアンインク組成物用やライト
マゼンタインク組成物用、あるいはオレンジインク組成
物用やグリーンインク組成物用の収納室を備えているこ
ともある。本発明のインクカートリッジにおいては、そ
れらの各インク収納室に、多孔質保持体が充填されてお
り、それらの多孔質保持体に各インク組成物が含浸され
ている。
【0013】多孔質保持体としては、水性顔料インク組
成物を含浸することのできる多孔質体であれば特に限定
されず、例えば、ウレタンフォーム、ポリエステルフォ
ーム又はメラミンフォームなどの公知の多孔質体を用い
ることができる。
【0014】一般的に、多孔質体の「空隙率」とは、多
孔質体全体の容積に対して空隙全体が占める容積を意味
する。ここで、多孔質体全体の容積は、材料が占める容
積(以下、「材料容積」と称することがある)と空隙が
占める容積(以下、「空隙容積」と称することがある)
との和であるから、多孔質体の前記「空隙率」とは、
「材料容積」と「空隙容積」との和(分母)に対する
「空隙容積」(分子)の比(百分率)となる。
【0015】本発明においては、多孔質保持体として圧
縮・復元が可能な多孔質体を用いるのが好ましい。ここ
で「圧縮・復元が可能」とは、多孔質体を押し潰す外力
に応じて圧縮変形し、逆に、前記の押し潰す外力が消失
すると元の形状に復元することができることを意味す
る。こうした圧縮・復元が可能な多孔質体は、それを圧
縮した状態でインク収納室内部に充填されるので、多孔
質保持体の容積は、その圧縮程度によって変化し、その
変化に伴って「空隙率」も変化する。そこで、本明細書
においては、「空隙率」なる用語を、前記の圧縮の有無
により「原空隙率」と「圧縮空隙率」とに分けて説明す
る。
【0016】すなわち、本発明で用いる圧縮・復元が可
能な多孔質保持体全体の容積は、外側から圧縮力を受け
るか否かによって変化し、外側から圧縮力を受ける場合
は、その圧縮力の大きさによって変化する。例えば、多
孔質保持体が開放空間に存在し、外側から圧縮力を受け
ない場合は、多孔質保持体全体の容積(以下、「原容
積」と称することがある)は最大値となり、この状態で
の空隙率(すなわち、「原空隙率」)は、多孔質保持体
の外側全表面が内接する仮想表面に包囲された容積(す
なわち、原容積)に対して、その仮想表面内部に存在す
る全空隙の合計容積が占める百分率である。
【0017】しかしながら、本発明の場合には、多孔質
保持体がインク収納室内部に圧縮された状態で充填され
るので、多孔質保持体の容積は、前記の原容積よりも小
さくなり、前記の仮想表面は、現実に存在するインク収
納室の内側表面となる。この場合、インク収納室内に圧
縮充填された状態の多孔質保持体の「空隙率」(すなわ
ち、「圧縮空隙率」)は、以下の式(1):
【0018】
【化1】 (式中、εは圧縮空隙率であり、VIはインク収納室の
容積であり、Vmはインク収納室内に圧縮充填された多
孔質保持体の材料容積である)から算出することができ
る。なお、前記の材料容積(Vm)は、圧縮力の有無と
は無関係の値であり、インク収納室内に充填する多孔質
保持体の重量と比重から算出することができる。
【0019】また、インク組成物中の顔料粒子の「沈降
度」は、一般的に、水性分散液であるインク組成物を、
それ単独で(すなわち、多孔質保持体の不在下で)、容
器中に一定期間放置した場合に、前記容器の底部又は上
部における顔料濃度変化から測定することができる。す
なわち、放置直後の前記容器の底部又は上部における顔
料濃度と、放置から一定期間経過後(例えば、1年ない
し2年経過後)の前記容器の底部又は上部における顔料
濃度との比率から算出することができる。なお、こうし
て測定される一般的な「沈降度」を、以下、「自由空間
沈降度」と称することがある。また、その「自由空間沈
降度」を測定する条件下における顔料粒子の沈降速度を
「自由空間沈降速度」と称することがある。個々の顔料
粒子の「自由空間沈降度」又は「自由空間沈降速度」
は、種々の要素によって変動する。例えば、顔料粒子の
粒径、比重、及び分散性、あるいはインク液の粘度や液
体成分組成などにより、自由空間沈降度は変動する。
【0020】一方、本発明では、インク組成物を多孔質
保持体中に含浸させるので、顔料粒子の「沈降度」とし
ては、多孔質保持体に含浸された状態での「沈降度」
(以下、「空隙沈降度」と称することがある)を制御す
る必要がある。多孔質保持体に含浸された状態での「沈
降度」(すなわち、「空隙沈降度」)あるいは「沈降速
度(すなわち、「空隙沈降速度」)は、前記の「自由空
間沈降度」又は「自由空間沈降速度」と異なり、それら
を直接的に測定することは困難であるが、両者の間には
一定の相関関係が存在することが知られている。例え
ば、「自由空間沈降速度」と「空隙沈降速度」とについ
て以下の関係式(2): Va=Vm/F(ε) (2) 〔式中、Vaは空隙沈降速度であり、Vmは自由空間沈降
速度であり、そしてF(ε)は空隙率関数である〕が知
られている。なお、前記の空隙率関数F(ε)は経験式
であり、Steinourの式〔Ind.Eng.Ch
em.,36,618(1944)参照〕や、Lewi
s,Gilliland & Bauerの式〔ibi
d.,41,1104(1949)参照〕などが知られ
ている。例えば、Lewis,Gilliland &
Bauerの式は、以下の式(3): F(ε)=ε-4.65 (3) 〔式中、F(ε)は空隙率関数であり、εは圧縮空隙率
である〕で表される。
【0021】本発明のインクカートリッジにおいては、
各インク収納室内に圧縮充填されているインク液含浸多
孔質保持体の圧縮空隙率を調整することにより、各イン
ク収納室内における顔料粒子の空隙沈降度を実質的に一
致させる。ここで、「実質的に一致させる」とは、本発
明の目的が充分に達成される程度に一致させることを意
味し、本発明の目的とは、各インク組成物に含まれる顔
料粒子の空隙沈降度の差異とインクジェット記録操作時
期の差異(例えば、約1年以上の間隔)とに基づいて、
記録物の色バランスに差異が生じることを防止し、カラ
ーインクジェット記録物の外観上の色バランスを、イン
クジェット記録操作時期に関わりなく、安定に維持する
ことである。例えば、1年から数年を隔てて形成された
カラー記録物の色バランスに差異が生じないようにする
ことにある。
【0022】本発明のインクカートリッジにおける制御
対象は「空隙沈降度」であるが、「空隙沈降度」を直接
的に測定して制御することは困難であるので、実際に
は、簡単に測定可能な「自由空間沈降度」を利用して、
間接的に「空隙沈降度」を制御するのが好ましい。
【0023】例えば、本発明のインクカートリッジを製
造する際には、インクカートリッジの各インク収納室に
収納するそれぞれのインク組成物に関し、自由空間中で
の顔料粒子の沈降度(すなわち、「自由空間沈降度」)
を最初に測定する。自由空間沈降度の測定は、例えば、
前記のとおり、インク組成物を適当な容器(例えば、ビ
ーカー又は遠心管)に挿入し、底部又は上部の顔料濃度
(=初期顔料濃度)を測定し、続いて1年間程度放置す
るか、あるいは遠心処理した後で、同様に底部又は上部
の顔料濃度(=沈降後顔料濃度)を測定する。次に、初
期顔料濃度(Ci)に対する沈降後顔料濃度(Cp)の
比率(Ci/Cp)を求めることにより決定することが
できる。
【0024】次に、こうして得た自由空間沈降度の差異
に応じて圧縮空隙率を変化させた多孔質保持体を用意す
る。すなわち、自由空間沈降度の大きいインク組成物に
対しては圧縮空隙率の低い多孔質保持体を組合せること
により顔料粒子の沈降を遅らせることができる。
【0025】本発明において、各インク組成物を含浸し
た多孔質保持体の圧縮空隙率を調整する方法としては、
例えば、(a)原空隙率の異なる多孔質保持体を用意し
て、インク収納室へ充填する際の圧縮程度を変化させる
方法を用いることができるが、制御の容易性を考慮する
と、例えば、(b)原空隙率の等しい多孔質保持体を用
意して、インク収納室へ充填する際の圧縮程度を変化さ
せる方法(すなわち、各インク組成物用のインク収納室
の容積が等しい場合には、インク収納室へ充填する前の
多孔質保持体の原容積を各インク組成物毎に変化させる
方法)、あるいは(c)原空隙率の異なる多孔質保持体
を用意して、インク収納室へ充填する際の圧縮程度を同
程度とする方法(すなわち、各インク組成物用のインク
収納室の容積が等しい場合には、インク収納室へ充填す
る前の多孔質保持体の原容積を各インク組成物毎に同じ
大きさにする方法)のいずれかによって実施するのが好
ましい。
【0026】前記の自由空間沈降度の差異に応じて、多
孔質保持体の圧縮空隙率を変化させ、それらの多孔質保
持体に含浸された各インク組成物に含まれる顔料粒子の
空隙沈降度を実質的に一致させる。これらの調整の際
に、自由空間沈降度の測定値から、前記式(2)を用い
て、自由空間沈降度と空隙沈降度と圧縮空隙率との関係
を推定し、パイロット試験を併用して最適の組合せを決
定することができる。
【0027】最適の組合せを決定するパイロット試験に
おいては、本発明のインクカートリッジから形成される
記録物の色バランスの経時変化を基準とする。色バラン
スの経時変化を評価する際には、例えば、各色について
同じOD値となるようなベタ印字を行い、各色のOD値
の差が一定基準以内(例えば、10%以内)となってい
るか否かで判定することができる。OD値の測定は、例
えば、MacbethCE−7000分光光度計(Ma
cbeth製)を用いることができる。また、経時変化
に必要な時間を短縮させるために、例えば、遠心分離機
を利用し、インクカートリッジ自体を遠心加速してから
評価することも可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明のインクカートリッジによれば、
カラー記録物の外観上の色バランスを長期間に亘って最
適範囲に維持することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カラーインクジェット記録用の顔料イン
    クカートリッジにおいて、各インク組成物を含浸した多
    孔質保持体の圧縮空隙率を調整することにより、それら
    の多孔質保持体に含浸された各インク組成物に含まれる
    顔料粒子の空隙沈降度を実質的に一致させたことを特徴
    とする、前記の顔料インクカートリッジ。
  2. 【請求項2】 空隙沈降度の大きい顔料粒子を含有する
    インク組成物を含浸した多孔質保持体の圧縮空隙率を相
    対的に小さくする、請求項1に記載の顔料インクカート
    リッジ。
  3. 【請求項3】 カラーインクジェット記録用の顔料イン
    クカートリッジにおいて、それら各インク組成物を含浸
    した多孔質保持体の圧縮空隙率を調整して、それらの多
    孔質保持体に含浸された各インク組成物に含まれる顔料
    粒子の空隙沈降度を実質的に一致させることにより、記
    録物の色バランスを安定に維持する方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7717993B2 (en) 2005-03-29 2010-05-18 Seiko Epson Corporation Ink set, and recording method and recorded matter using the same

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