JP2014095009A - インク組成物、インクジェット記録システムおよびインクジェット記録方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】インク組成物中に気泡が発生しても、当該気泡を速やかに除去することのできるインク組成物を提供する。
【解決手段】本発明に係るインク組成物は、インク組成物を補充可能なインク注入口を備えたインク収容容器に収容され、前記インク組成物を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に前記インク収容容器が装着されて使用されるインク組成物であって、分散染料と、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種と、を含み、表面張力が22mN/m以上30mN/m以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、インク組成物、インクジェット記録システムおよびインクジェット記録方法に関する。
記録ヘッドのノズル孔からインク組成物の微小な液滴を吐出させ記録媒体に付着させて、画像や文字を記録するインクジェット記録装置が知られている。また、係るインク組成物として、例えば、色材、界面活性剤、水、有機溶剤等の種々の成分を含むインクジェット用インク組成物が知られている。
インクジェット記録においては、インク組成物、記録装置、記録媒体などの複数の構成それぞれに対して多くの性能が要求される。一例として、インク組成物の吐出が不安定になり記録の質が低下することを抑えるために、インクジェット記録装置内でインク組成物に気泡を生じ難くすることが要求されている。このような要求に対して、例えば、特許文献1〜3では、脱気機構が設けられたインクジェットプリンターが提案されている。これらの文献には、脱気機構によってインクに溶け込んだ気体を脱気し、安定した吐出性能を得る等の記載がある。
特開平11−048491号公報 特開平11−048492号公報 特開平11−048493号公報
しかしながら、上記先行技術の方法では、脱気機構をインクジェット記録装置に設ける必要があり、装置の大型化が避けられず、設置場所等が限られるという制約があった。
一方、インクジェット記録装置によってインクが消費され、インク量が低下した場合には、例えば、使用済みのカートリッジ(以下「インク収容容器」ともいう。)を新しいカートリッジに交換するなどしてインクの補給が行われている。このようなインクの補給方法であれば、新しいカートリッジには大気と接触しにくい状態でインクが封入されているため、インクへの気体の溶け込みを抑制することができるので、気泡の発生を抑えることができる。
また、近年インクジェット記録装置による記録量の増加に伴い、インク組成物の消費量が増しており、カートリッジの交換頻度が高くなる傾向にあった。そのため、カートリッジの交換頻度を減少させるために、カートリッジを大型化すること、および、カートリッジの交換はせずに、カートリッジにインク組成物を補充することなどが試みられるようになってきた。
しかしながら、カートリッジを大型化するとカートリッジ内にインク組成物と気体との接触面積(気液界面の面積)が増大し、また、カートリッジに外部からインク組成物を補充する場合には、補充の際にインク組成物が大気と接触しやすいので、いずれもインク組成物への気体の溶け込みが生じ易くなって、インク組成物中に気泡を生じる可能性が高く
なるという問題がある。
本発明の幾つかの態様に係る目的の1つは、インク組成物中に気泡が発生しても、当該気泡を速やかに除去することのできるインク組成物を提供することにある。本発明の幾つかの態様に係る目的の1つは、インク組成物が大気と接触しやすい形状のインク収容容器に収容された場合でも、インク組成物中に発生する気泡を速やかに除去することのできるインク組成物を提供することにある。また本発明の幾つかの態様に係る目的の1つは、インク組成物中に気泡が発生した場合でも、気泡を速やかに除去することのできるインクジェット記録システムおよびインクジェット記録方法を提供することにある。
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するために為されたものであり、以下の態様又は適用例として実現することができる。
[適用例1]本発明に係るインク組成物の一態様は、インク組成物を補充可能なインク注入口を備えたインク収容容器に収容され、前記インク組成物を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に前記インク収容容器が装着されて使用されるインク組成物であって、分散染料と、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種と、を含み、表面張力が22mN/m以上30mN/m以下とするものである。
本適用例のインク組成物によれば、インク組成物中に気泡が発生した場合でも、速やかに気泡をインク組成物外に排出して除去することができる。これにより、インク収容容器内および記録ヘッド内などにおける気泡の停留を抑制することができ、吐出安定性を確保することができる。
[適用例2]適用例1において、前記ノズル孔は、前記インク組成物の吐出方向に垂直な断面の面積が前記インク組成物の吐出方向に向かって不連続に縮小する部分を有してもよい。
本適用例のインク組成物によれば、インク組成物中に気泡が発生した場合でも、速やかに気泡を除去することができるので、ノズル孔の形状が、気泡の排出または移動に不利な形状であっても、気泡の停留等を抑制することができる。
[適用例3]適用例1または適用例2において、前記インク収容容器は、前記インク収容容器が前記インクジェット記録装置に使用状態で装着された場合に、
充填率5%のときの液面の面積<充填率5%超のときの液面の面積
(充填率は、前記インク収容容器の内容積に対する充填された前記インク組成物の体積の比を表す。液面は、前記インク収容容器内に形成される前記インク組成物の気液界面を表す。)
の関係を満たす充填率が存在するようにしてもよい。
本適用例のインク組成物によれば、インク収容容器の形状が、インク組成物と気体との接触面積(気液界面の面積)が上記関係を有して、インク組成物への気体の溶け込みが懸念される場合でも、速やかに気泡を除去することができるので、吐出安定性を十分に確保することができる。
[適用例4]適用例1ないし適用例3のいずれか1例において、前記インク組成物の表面張力が22mN/m以上25mN/m以下であってもよい。
本適用例のインク組成物によれば、インク組成物中に気泡が発生した場合、さらに速や
かに気泡を除去することができる。これにより、インク収容容器内および記録ヘッド内などにおける気泡の停留を抑制することができ、さらに安定な吐出安定性を確保することができる。
[適用例5]適用例1ないし適用例4のいずれか1例において、前記インク組成物は、HLB値が17以上30以下の浸透剤をさらに含んでもよい。
本適用例のインク組成物によれば、インク組成物による捺染における浸透性を高め、かつ、分散染料の分散性の低下を抑えることができる。
[適用例6]適用例1ないし適用例5のいずれか1例において、前記インク組成物は、HLB値が17未満の浸透剤を、前記インク組成物全量に対して1質量%以下で含んでもよい。
本適用例のインク組成物によれば、インク組成物による捺染における浸透性を高め、かつ、分散染料の分散性の低下を抑えることができる。
[適用例7]本発明に係るインクジェット記録システムの一態様は、分散染料と、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種と、を含むインク組成物と、前記インク組成物を補充可能なインク注入口を備えたインク収容容器と、前記インク組成物を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置と、を含み、前記インク組成物の表面張力が22mN/m以上30mN/m以下とするものである。
本適用例のインクジェット記録システムによれば、インク組成物中に気泡が発生した場合でも、速やかに気泡を除去することができるので、システム内における気泡の停留を抑制することができ、吐出安定性を良好に保つことができる。
[適用例8]本発明に係るインクジェット記録方法の一態様は、分散染料と、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種と、を含み、表面張力が22mN/m以上30mN/m以下であるインク組成物を、前記インク組成物を補充可能なインク注入口を備えたインク収容容器に充填し、前記インク組成物を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に前記インク収容容器を装着し、前記インク組成物を前記ノズル孔から吐出させて媒体に付着させることを含む。
本適用例のインクジェット記録方法によれば、インク組成物中に気泡が発生した場合でも、速やかに気泡を除去することができるので吐出安定性が良好であり、媒体に形成される画像の抜け等を抑えた良好な記録を行うことができる。
ノズルプレートのノズル孔の一例の断面を示す模式図。 インク収容容器が装着されたインクジェット記録装置の一例の斜視図。 インク収容容器をスライダーが分離された状態の一例を示す斜視図。 インク収容容器の一例の分解斜視図。 収容体ケースにフィルムが接着された状態の側面を模式的に示す図。 インク収容容器の一例の断面の模式図。
以下に本発明のいくつかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお以
下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
1.インク組成物
本実施形態に係るインク組成物は、分散染料と、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種と、を含む。
1.1.分散染料
本実施形態に係るインク組成物は、分散染料を含有する。分散染料とは、ポリエステル、ナイロン、アセテート等の疎水性合成繊維の染着に好適に用いられる染料であり、水に不溶または難溶の化合物である。
本実施形態のインク組成物に用いられる分散染料としては、特に制限されないが、具体的には以下に例示するものが挙げられる。
イエロー分散染料としては、例えば、C.I.ディスパースイエロー3、4、5、7、9、13、23、24、30、33、34、42、44、49、50、51、54、56、58、60、63、64、66、68、71、74、76、79、82、83、85、86、88、90、91、93、98、99、100、104、108、114、116、118、119、122、124、126、135、140、141、149、160、162、163、164、165、179、180、182、183、184、186、192、198、199、202、204、210、211、215、216、218、224、227、231、232等が挙げられる。オレンジ分散染料としては、例えば、C.I.ディスパースオレンジ1、3、5、7、11、13、17、20、21、25、29、30、31、32、33、37、38、42、43、44、45、46、47、48、49、50、53、54、55、56、57、58、59、61、66、71、73、76、78、80、89、90、91、93、96、97、119、127、130、139、142等が挙げられる。レッド分散染料としては、例えば、C.I.ディスパースレッド1、4、5、7、11、12、13、15、17、27、43、44、50、52、53、54、55、56、58、59、60、65、72、73、74、75、76、78、81、82、86、88、90、91、92、93、96、103、105、106、107、108、110、111、113、117、118、121、122、126、127、128、131、132、134、135、137、143、145、146、151、152、153、154、157、159、164、167、169、177、179、181、183、184、185、188、189、190、191、192、200、201、202、203、205、206、207、210、221、224、225、227、229、239、240、257、258、277、278、279、281、288、298、302、303、310、311、312、320、324、328等が挙げられる。バイオレット分散染料としては、例えば、C.I.ディスパースバイオレット1、4、8、23、26、27、28、31、33、35、36、38、40、43、46、48、50、51、52、56、57、59、61、63、69、77等が挙げられる。グリーン分散染料としては、例えば、C.I.ディスパースグリーン9等が挙げられる。ブラウン分散染料としては、例えば、C.I.ディスパースブラウン1、2、4、9、13、19等が挙げられる。ブルー分散染料としては、例えば、C.I.ディスパースブルー3、7、9、14、16、19、20、26、27、35、43、44、54、55、56、58、60、62、64、71、72、73、75、79、81、82、83、87、91、93、94、95、96、102、106、108、112、113、115、118、120、122、125、128、130、139、141、142、143、146、148、149、153、154、158、165、167、171、173、174、176、181、183、185、186、187、189、197、198、200、201、205、207、211、214、224
、225、257、259、267、268、270、284、285、287、288、291、293、295、297、301、315、330、333等が挙げられる。ブラック分散染料としては、例えば、C.I.ディスパースブラック1、3、10、24等が挙げられる。
上記例示した分散染料は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせた混色として用いてもよい。
また、分散染料の市販品の例としては、オラセットイエロー8GF(商品名、チバガイギー社製、C.I.ディスパースイエロー82)、アイゼンゾットイエロー5(商品名、保土谷化学工業株式会社製、C.I.ディスパースイエロー3)、スミプラスイエローHLR(商品名、住友化学工業株式会社製、C.I.ディスパースイエロー54)、カヤセットイエローA−G(商品名、日本化薬株式会社製、C.I.ディスパースイエロー54)、ダイアレジンイエローH2G(商品名、三菱化学株式会社製、C.I.ディスパースイエロー160)、オイルイエロー54(商品名、中央合成化学株式会社製、C.I.ディスパースイエロー54)、ダイアレジンレッドH(商品名、三菱化学株式会社製、C.I.ディスパースレッド5)、スミプラスレッドB−2(商品名、住友化学工業株式会社製、C.I.ディスパースレッド191)、カヤセットレッドB(商品名、日本化薬株式会社製、C.I.ディスパースレッド60)、フィレスターバイオレットBA(商品名、チバガイギー社製、C.I.ディスパースバイオレット57)、プラストレッド8335(商品名、有本化学工業株式会社製、C.I.ディスパースバイオレット17)、プラストレッド8375(商品名、有本化学工業株式会社製、C.I.ディスパースレッド60)、プラストブルー8516(商品名、有本化学工業株式会社製、C.I.ディスパースブルー14)等が挙げられる。
本実施形態に係るインク組成物中における分散染料の含有量は、染着性および分散染料の可溶化能の観点から、好ましくは0.1質量%以上10質量%以下、より好ましくは0.25質量%以上9質量%以下、特に好ましくは1質量%以上8質量%以下である。
1.2.界面活性剤
本実施形態のインク組成物は、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種を含む。
これらの界面活性剤の作用の1つとしては、インク組成物の表面張力を調整してインク組成物中に気泡が生じた場合に、気泡をインク組成物外へ排出する(インク組成物中から除去する)ことが挙げられる。以下に説明する界面活性剤は、単一または複数を混合して使用することができ、界面活性剤の種類や組成を変化させることによって、表面張力を調整することができる。
インク組成物全量に対する、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種の合計の含有量は、0.05質量%以上1.5質量%以下、好ましくは0.05質量%以上1.2質量%以下、さらに好ましくは、0.1質量%以上1質量%以下である。界面活性剤の含有量が上記範囲であれば、インク組成物の表面張力を22mN/m以上30mN/m以下とすることが容易である。
1.2.1.シリコン系界面活性剤
シリコン系界面活性剤としては、シロキサン単位を有するポリシロキサン構造を有する界面活性剤が挙げられる。また、ポリシロキサンの側鎖には、独立に、水素原子の他、未変性、エーテル変性、ポリエステル変性、エポキシ変性、アミン変性、カルボキシル変性、フッ素変性、アルキルオキシ変性、メルカプト変性、(メタ)アクリル変性、フェノー
ル変性、フェニル変性、カルビノール変性またはアラルキル変性の炭化水素基が存在してもよく、より好ましくは、未変性、エーテル変性またはポリエステル変性の炭化水素基を有してもよい。
シリコン系界面活性剤の具体例としては、ジメチルシロキサン単位を有するものとして、例えば、BYK−347、BYK−348(ビックケミー・ジャパン株式会社製)等が挙げられる。また、ポリエーテル変性オルガノシロキサンとして、BYK−378、BYK−333、BYK−337(商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製)等が挙げられる。
インク組成物に対して、シリコン系界面活性剤を単独で使用する場合、インク組成物全量に対するシリコン系界面活性剤の含有量は、0.01質量%以上1.5質量%以下、好ましくは0.05質量%以上1.2質量%以下である。
1.2.2.フッ素系界面活性剤
本実施形態のインク組成物に適用可能なフッ素系界面活性剤としては、通常の界面活性剤の疎水性基の炭素に結合した水素原子の代わりに、その一部または全部をフッ素原子で置換したものが挙げられる。フッ素系界面活性剤の具体的な例としては、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物などが挙げられる。
これらの中でも、本実施形態のインク組成物には、分子内にパーフルオロアルキル基もしくはパーフルオロアルケニル基を有するフッ素系界面活性剤を用いることがより好ましい。また、フッ素系界面活性剤は、アニオン性、ノニオン性、両性などがあるがいずれも好ましく用いることができる。
このようなフッ素系界面活性剤は、例えば、DIC株式会社からメガファック(Megafac)なる商品で、旭硝子株式会社からサーフロン(Surflon)なる商品で、住友スリーエム株式会社からノベックなる商品名で、イー・アイ・デュポン・ネメラス・アンド・カンパニー社(Dupont社)からゾニルス(Zonyls)なる商品名で、また株式会社ネオスからフタージェントなる商品名でそれぞれ市販されている。
フッ素系界面活性剤の市販品の具体例としては、サーフロンS−211、S−131、S−132、S−141、S−144、S−145(旭硝子株式会社製)、フタージェント100、同150(株式会社ネオス製)、メガファックスF477(DIC株式会社製)、FC−170C、FC−430、フロラード・FC4430(住友スリーエム株式会社製);FSO、FSO−100、FSN、FSN−100、FS−300(Dupont社製);FT−250、251(株式会社ネオス製)などを例示することができる。
フッ素系界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。インク組成物に対して、フッ素系界面活性剤を単独で使用する場合には、インク組成物全量に対する、フッ素系界面活性剤の含有量は、0.01質量%以上1.2質量%以下、好ましくは0.05質量%以上1質量%以下、さらに好ましくは、0.1質量%以上0.75質量%以下である。
1.3.その他の成分
本実施形態のインク組成物は、水、分散剤、浸透剤、その他の添加剤を適宜含有することができる。
1.3.1.水
本実施形態に係るインク組成物は、水を含有することができる。水は、インク組成物の主となる媒体であり、記録媒体に付着された後、乾燥により蒸散する成分である。水は、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水又は超純水のようなイオン性不純物を極力除去したものであることが好ましい。また、紫外線照射又は過酸化水素添加等により滅菌した水を用いると、顔料分散液及びこれを用いたインク組成物を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止することができるので好適である。
1.3.2.分散剤
本実施形態のインク組成物は、分散染料を分散させるための分散剤を含有してもよい。分散剤としては、芳香族スルホン酸塩のホルムアルデヒド縮合物を好適に使用することができ、具体例として、芳香族スルホン酸ナトリウムのホルムアルデヒド縮合物、芳香族スルホン酸カリウムのホルムアルデヒド縮合物、アルキルアリールスルホン酸ナトリウムのホルムアルデヒド縮合物などを挙げることができる。また、芳香族スルホン酸塩のホルムアルデヒド縮合物の市販品としては、メチルナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルムアルデヒド縮合物として、ラベリンAN−40(商品名)(第一工業製薬株式会社製)を例示することができる。
本実施形態のインク組成物に分散剤として芳香族スルホン酸塩のホルムアルデヒド縮合物を配合する場合には、分散染料の分散能の観点から、好ましくは1質量%以上10質量%以下、より好ましくは2質量%以上9質量%以下、特に好ましくは3質量%以上8質量%以下である。
1.3.3.浸透剤
本実施形態のインク組成物は、浸透剤を含有してもよい。浸透剤は、分散染料の分散を維持しつつ、捺染における分散染料の媒体への浸透性を高めることができる種のものが好ましい。このような浸透剤としては、HLB値の高いものを挙げることができる。
ここで、本明細書におけるHLB値とは、下記式によって得られる値を意味する。
HLB値=10×(IV/OV)
上記式において、IV/OVは、有機概念図に基づく無機性値(IV;Inorganic Value)と有機性値(OV;Organic Value)の比であるIOB値である。
有機概念図とは、炭素数に基づく有機性(共有結合性)と、置換基に基づく無機性(イオン結合性)の2因子に分け、有機軸と無機軸と名づけた直交座標上にマッピングしたものであり、有機化合物の性状を予測する指標のひとつとして知られているものである。炭素原子1個の有機性値を20とし、有機化合物に含まれる各置換基の有機性値及び無機性値(例えば、「新しい分散・乳化の科学と応用技術の新展開」(New Technology and Application of Dispersion & Emulsion Systems)、監修:古澤邦夫、発行:株式会社テクノシステム、2006年6月20日発行、のp.166〜を参照。)を用いて、当該有機化合物の構造から、無機性値の総和(IV)と有機性値の総和(OV)を算出する。
無機性値及び有機性値の算出例、およびHLB値の具体例として、トリエチレングリコールモノメチルエーテルを例にとって説明する。トリエチレングリコールモノメチルエーテルは、炭素原子7個と、OH基1個と、エーテル結合3個が含まれる。そして、複数のエチレングリコール鎖をもつ1級アルコールの場合、最初のエーテル結合の無機性は20とし、残り2つのエーテル結合の無機性は75とされる。したがって、トリエチレングリ
コールの有機性値は20×7=140、無機性値は100+20+150=270となり、IOB値は270/140=1.93であるから、HLB値は10×1.93=19.3となる。
本実施形態のインク組成物に浸透剤を配合する場合には、そのHLB値は17以上30以下の範囲であることが好ましく、18以上25以下の範囲であることがより好ましい。このような浸透剤を選択すれば、浸透剤の親水性が十分に高いため、分散染料の分散状態を破壊しにくいため、布帛等への浸透性を向上させ、かつ、インク組成物の保存安定性を確保できるため好ましい。HLB値が17以上30以下の浸透剤の代表的なものとしては、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(HLB=19.3)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(HLB=19.5)、1,2−ペンタンジオール(HLB=20.0)、1,2−ブタンジオール(HLB=25.0)を例示することができる、これらの中でもトリエチレングリコールモノメチルエーテルが好ましい。
本実施形態に係るインク組成物中におけるHLB値が17以上30以下の浸透剤の含有量は、好ましくは1質量%以上15質量%以下、好ましくは2質量%以上10質量%以下である。
また、浸透剤は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。また、本実施形態のインク組成物は、HLB値が17未満の浸透剤を含有してもよい。ただし、HLB値が17未満の浸透剤は、布帛への浸透性の点では優れるものの、親水性および疎水性のバランスが疎水性側に若干傾くため、分散染料の分散状態を損なわないように、インク組成物全量に対して、1質量%以下で配合することが好ましい。
HLB値が17未満の浸透剤としては、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(HLB=13.5)、1,2−ヘキサンジオール(HLB=16.7)等を挙げることができる。
1.3.4.その他の添加剤
本実施形態に係るインク組成物は、上記の成分の他にも、pH調整剤、エチレンジアミン四酢酸塩(EDTA)等のキレート化剤、防腐剤・防かび剤、及び防錆剤などを、分散染料の分散性を損なわない限り含有することができる。
なお、本実施形態に係るインク組成物には、アセチレングリコール系界面活性剤が含有されないことが好ましい。アセチレングリコール系界面活性剤は、水溶性が低い、あるいは可溶化剤としてHLB値の低い溶剤を併用しているものが多く分散染料の分散性を低下させて保存安定性を損なう場合がある。
1.4.表面張力
本実施形態に係るインク組成物は、表面張力が22mN/m以上30mN/m以下である。表面張力は、例えば、表面張力計CBVP−Z型(協和界面化学社製)を用いて測定することができる。
また、本実施形態に係るインク組成物は、表面張力が22mN/m以上25mN/m以下となるように調製されてもよい。このようにすれば、インク組成物中に気泡が発生した場合、さらに速やかに気泡を除去することができる。これにより、インク収容容器内および記録ヘッド内などにおける気泡の停留を抑制することができ、さらに安定な吐出安定性を確保することができる。
本実施形態に係るインク組成物の表面張力は、上述の分散染料、界面活性剤およびその
他の成分の配合によって調整することができる。特に上述の界面活性剤の種類および配合を調節することは、表面張力を調整する作用が強いため有効な手段として用いることができる。
1.5.作用効果
本実施形態のインク組成物は、表面張力が22mN/m以上30mN/m以下であるので、インク組成物中に気泡が発生した場合でも、速やかに気泡をインク組成物外に排出して除去することができる。これにより、インク組成物が大気と接触しやすい形状のインク収容容器に収容された場合であっても、インク収容容器内や記録ヘッド内などにおける気泡の停留を抑制することができ、良好な吐出安定性を確保することができる。
1.6.インク組成物の用途
本実施形態に係るインク組成物は、インク組成物を補充可能なインク注入口を備えたインク収容容器に収容され、前記インク組成物を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に前記インク収容容器が装着されて使用される。
本実施形態のインク組成物は、インク組成物中に気泡が発生した場合でも、速やかに気泡をインク組成物外に排出して除去することができるので、以下に例示するインクジェット記録装置のようにインク組成物が大気と接触しやすい場合に上述の作用効果が顕著に現れる。
2.インクジェット記録装置
本実施形態のインクジェット記録装置は、少なくとも記録ヘッドを備えている。また、インクジェット記録装置は、後述するインク収容容器を装着することができる。これにより、インク収容容器に収容されたインク組成物を記録ヘッドから吐出して所定の媒体に付着させることができる。
インクジェット記録装置は、シリアル型のインクジェット記録装置およびライン型のインクジェット記録装置のいずれでも使用することができる。いずれの型のインクジェット記録装置であっても、記録ヘッドが搭載されており、媒体と記録ヘッドとの相対的な位置関係を変化させながら、記録ヘッドのノズル孔からインク組成物の液滴を所定のタイミングでかつ所定の体積(質量)で吐出させ、媒体の記録面にインク組成物を付着させて所定の画像を形成することができる。
インクジェット記録装置の方式としては、インク組成物を記録ヘッドのノズル孔より液滴として吐出して該液滴を媒体に付着させることができれば、特に制限されない。例えば、インクジェット記録方式としては、静電吸引方式、ポンプ圧力によりインク滴を噴射させる方式、圧電素子を用いる方式、インク液を微小電極で加熱発泡させインク滴を噴射させる方式、などを挙げることができる。
インクジェット記録装置は、記録ヘッドの他に、装置筐体、記録ヘッドのキャリッジ機構、ローラー、各種駆動部、各種制御部、センサー類、媒体搬送機構、トレイ、操作パネル等の構成を適宜含むことができる。
2.1.記録ヘッド
記録ヘッドは、インク組成物を導入するインク導入口、インク組成物を吐出する機構、およびインク組成物を吐出するノズル孔を有している。インク導入口は後述するインク収容容器に接続されることができ、インク収容容器内のインク組成物が記録ヘッドへと導入される。インク組成物を吐出する機構は、例えば、ピエゾ素子によって内容積が変化される圧力室等であり、インク組成物に圧力を印加することができる機構である。そして、圧
力室において圧力を印加されたインク組成物はノズル孔から所定の媒体へと吐出される。
記録ヘッドは、例えば、ノズルプレート、圧力室形成基板、ピエゾ基板、インク流路形成基板、サブタンクなどの複数の部材で構成されることができる。ノズル孔は、例えば、ノズルプレートに形成されることができる。
ノズル孔はインク組成物を吐出方向に向かって流通させることができる。また、ノズル孔は、圧力室で加圧されたインク組成物を液滴として飛翔させやすいように、圧力室に比較して狭窄された流路となっている。
ノズル孔の形状は、特に限定されないが、インク組成物の吐出方向に延びる円柱状、円錐台状、楕円柱状、角柱状、角錐台状、およびそれらの形状を組み合わせた形状とすることができる。
ノズル孔は、ノズルプレートが金属である場合には、例えば、ノズルプレートをパンチにより打ち抜いて形成することができる。また、ノズルプレートがシリコンである場合には、例えば、エッチングマスクおよびエッチャントを用いた異方性エッチングにより形成することができる。ノズルプレートの材質にシリコンを選択し、異方性エッチングによりノズル孔を形成すると、パンチにより形成する場合に比較して、ノズル孔の形状の精度が高く、また、複数のノズル孔を形成する際には、ノズル孔の間隔を狭くして形成することができる。そのため、記録ヘッドの解像度を高める場合には、ノズルプレートの材質をシリコンとすることが好適となる。
ノズルプレートの材質にシリコンを選択し、異方性エッチングによりノズル孔を形成する場合には、異方性エッチングの作用を利用して、ノズル孔の形状を、例えば、径の異なる2つの円柱を積み重ねた形状とする場合がある。すなわち、ノズル孔の圧力室側において円柱状であり、ノズル孔の先端側では圧力室側よりも径の小さい円柱状とする場合がある。このような場合には、2つの円柱の接続部分において、テーパー状とせずに、径が不連続に変化する部位が形成される場合がある。換言すると、ノズル孔は、インク組成物の吐出方向に垂直な断面の面積がインク組成物の吐出方向に向かって不連続に縮小する部分を有する形状とする場合がある。なお、ここでは円柱を例示しているが、角柱の形状とすることも可能で、その場合も同様にノズル孔は、インク組成物の吐出方向に垂直な断面の面積がインク組成物の吐出方向に向かって不連続に縮小する部分を有する形状とする場合がある。
また、例えば、ノズルプレートを安定に製造するためには、ノズルプレートの厚さを50μm以上とすることが好ましく、このような場合において、ノズル孔は、前記の不連続に縮小する部分を有する形状とすることが好ましい。インク組成物が吐出される側のノズル孔の径を小さくすることで、インク組成物の液滴の吐出速度を高めることが可能となる。これに対して、ノズル孔の径を単に小さくして、不連続に縮小する部分を有さない形状とすると、ノズル孔の流路抵抗が大きくなりすぎる場合がある。したがって、不連続に縮小する部分を有する形状とすることにより、安定して記録媒体に到達するインク滴の速度を得ることができるとともに適切な流路抵抗とすることができる。
図1は、このようなノズル孔の一例の断面を示す模式図である。図1の例では、ノズルプレート1にノズル孔2が形成され、ノズルプレート1の厚み方向の中央付近において、インク組成物の吐出方向4に向かって不連続に縮小する縮小部分3が形成されている。図1の例のような不連続に縮小する縮小部分3を有する形状のノズル孔2においては、例えば、70ppm(Page per minute)以上の印刷速度で高速印刷する場合であっても、インク組成物のメニスカスを安定して形成できるという有利な効果も備えて
いる。
一方、ノズル孔2に径が不連続に変化する縮小部分3が存在すると、当該縮小部分3ではインク組成物が流通する際に、流線の乱れを生じやすい。そのためインク組成物中に気泡が生じた場合には、気泡が図1の例における滞留部位5付近において停留しやすい。これにより、インク組成物の吐出の安定性が損なわれる場合がある。しかし本実施形態のインク組成物は、インク組成物中の気泡を速やかに除去(排出)することができるので、このような形状のノズル孔を有する記録ヘッドである場合において、インク組成物の吐出の安定性を高める効果が顕著となる。
3.インク収容容器
本実施形態のインク組成物は、インク収容容器に収容される。本実施形態のインク収容容器は、インク組成物を補充可能なインク注入口を備えている。以下にインク収容容器として、2つの実施形態を例示する。
3.1.第1実施形態
第1実施形態のインク収容容器21及びインク収容容器21から供給されるインク組成物を使用するインクジェット記録装置(以下、「プリンター」ともいう。)の例を図面を参照しながら説明する。
図2は、第1実施形態に係るインク収容容器21が装着されたインクジェット記録装置11の斜視図である。図3は、本実施形態のインク収容容器21をスライダー34が分離された状態で示す斜視図である。図4は、本実施形態のインク収容容器21の分解斜視図である。図5は、本実施形態のインク収容容器21において、収容体ケース130にフィルム133が接着された状態の側面を模式的に示す図である。
図2に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置11は、車輪12が下端に取り付けられた脚部13と、脚部13上に組み付けられる略直方体状の装置本体14とを備えている。なお本実施形態においては、重力方向に沿う方向を上下方向Zとし、この上下方向Zと交差(本実施形態では直交)する装置本体14の長手方向を左右方向Xとする。また、上下方向Z及び左右方向Xの双方と交差(本実施形態では直交)する方向を前後方向Yとする。
図2に示すように、装置本体14の後部には、上方に向けて突出する給送部15が設けられている。給送部15内には、長尺の媒体としての用紙Sが円筒状に巻き重ねられたロール紙Rが装填されている。装置本体14の外装を構成する筐体部16において、給送部15の前側となる位置には給送部15から送り出される用紙Sを筐体部16内へ導入するための挿入口17が形成されている。
一方、装置本体14の前面側には、用紙Sを筐体部16外に排出するための排出口18が形成されている。なお、筐体部16内には、給送部15から給送された用紙Sを挿入口17側から排出口18側に向けて搬送する図示しない媒体搬送機構が収容されている。そして、装置本体14の前面側において排出口18よりも下方となる位置には、排出口18から排出された用紙Sを受ける媒体受けユニット19が設けられている。
また、装置本体14の上部において、左右方向Xで用紙Sの搬送経路の外側となる一端側(図2では右端側)には、設定操作や入力操作を行うための操作パネル20が設けられている。さらに、装置本体14の下部において、左右方向Xで用紙Sの搬送経路の外側となる一端側(図2では右端側)には、インク組成物を収容可能なインク収容容器21が固定されている。
インク収容容器21は、インク組成物の種類や色に対応して、複数(本実施形態では4つ)設けられている。そして、複数のインク収容容器21が左右方向Xに並ぶように配置されることでインク収容ユニット22を構成している。なお、インク収容ユニット22は、装置本体14に各インク収容容器21が固定された状態において、装置本体14の前方側(外方側)に露出した部分を有している。そして、インク収容ユニット22は、その露出した部分の左右方向Xの両側及び上下方向Zの下側が、装置本体14側に固定された断面略U字状をなすフレーム部材23により覆われている。
また、筐体部16内には、記録ヘッド24を搭載したキャリッジ25が主走査方向となる左右方向Xに往復移動可能な状態で収容されている。なお、筐体部16内には、インク収容容器21に収容されたインク組成物を記録ヘッド24に向けて供給するためのインク供給機構(図示せず)が収容されている。そして、媒体搬送機構によって搬送される用紙Sに対して記録ヘッド24からインク組成物の液滴を噴射することで記録(印刷)が行われ、該インク組成物の液滴の噴射を通じてインク収容容器21内のインクが消費される。なお、本実施形態では、インク収容容器21がインクジェット記録装置11のフレーム部材23に装着されてインクジェット記録装置11に対して移動不能に固定された状態が、インク収容容器21の使用時の姿勢状態となる。
本実施形態のインク収容容器21は、図3に示すように、インクを収容するインク収容体33と、このインク収容体33に対して鉛直方向における反重力方向となる上側に重なって配設されたスライダー34とを備えている。
インク収容体33は、略水平方向において装置本体14の長手方向と直交する方向を長手方向(前後方向Y)とし、これと略水平方向において直交する短手方向(左右方向X)に一定幅を有する側面視略L字形状の直方体形状をしている。すなわち、インク収容体33は、その短手方向(左右方向X)から見たその側面形状が、略正方形を呈する第1収容体部37と、第1収容体部37よりも後側で前後方向Yに長い略長方形を呈する第2収容体部38とを有している。そして、インク収容体33の上面39には、長手方向(前後方向Y)に段差なく連続して延びる平坦面部41,42が短手方向の両端部において形成され、この平坦面部41,42に沿ってスライダー34が摺動可能とされている。一方、インク収容体33の下面40は、その長手方向(前後方向Y)において、第1収容体部37の方が第2収容体部38よりも下がった段差面を呈する形状とされている。
スライダー34は、図3に示すように、インク収容体33においてインクジェット記録装置11外に位置する第1部位には、インク収容体33の上面39に、インク収容体33内にインクを注入するインク注入口73が設けられている。本実施形態では、第1収容体部37が第1部位に相当し、インク注入口73は、この第1収容体部37に設けられている。そしてインクジェット記録装置11の外側から操作可能に位置するインク注入口73がインクの注入時以外は露出しないように、スライダー34によって覆うことが可能な構成とされている。
すなわち、スライダー34は、長手方向を有する略矩形形状であって、インク収容体33の上面39と略重なる外形形状で形成されている。そして、スライダー34は、その一端側がフレーム部材23内に挿入されることによりインク収容体33の上面39と略重なった状態に配設された際に、インク収容体33に設けられたインクのインク注入口73の上方を、開閉自在な開閉カバー74によって覆う構成とされている。具体的には、スライダー34には、その長手方向の端部において、インク注入口73を被覆する位置と開放する位置との間で変位する開閉カバー74が備えられている。なお、以下の説明において、「挿入方向」という場合は、特にことわらない限り、フレーム部材23に対するスライダ
ー34の「挿入方向」を示すものとする。
本実施形態では、開閉カバー74は、インク注入口73を覆う状態でインク注入口73よりも第2収容体部38(第2部位)側となる位置において、インク収容体33の短手方向に沿って延びる軸線が回転中心となるようにスライダー34に回動自在に軸支されている。したがって、図3において二点鎖線で示すように、インク注入口73を開放する場合は、使用者が、スライダー34の長手方向の前端側となる開閉カバー74の手前側を持ち上げて第2収容体部38側となるインクジェット記録装置11側へ約180度回動させることが可能とされている。
この結果、開閉カバー74を、図3において実線で示すインク注入口73の被覆状態から、図3において二点鎖線で示すようにインク注入口73の開放状態とすることによって、インク注入口73に対して後側に位置させるように変位可能とされている。なお、本実施形態では、インク注入口73はインク収容体33の第1収容体部37における前側の端部付近に設けられ、開閉カバー74がインク注入口73を覆うために必要な前後方向Yの長さが、長くならない構成とされている。
図3に示すインク収容容器21の例では、上記の構成の他に、インクジェット記録装置11との接続に係る接続部43、記憶部の一例として記録チップ75、記憶部保持部材の一例としてチップホルダー76、チップホルダー76に設けられた突起部位80、スライダー34の摺動操作のための凸条部82、凸部93、凹部95、および指掛部96等が描かれている。もちろん本実施形態のインク収容容器21は、これらの構成または形状は、必須ではないし、また必要に応じてさらに適宜の構成を備えてもよい。
次に、インク収容体33の内部構成について説明する。図4に示すように、インク収容体33は左右方向Xから見て側面視略L字状をなす収容体ケース130と、収容体ケース130内に収容される弁機構の一種であるフロート弁131と、収容体ケース130のケース開口部132に接着(例えば熱溶着)されるフィルム133と、ケース開口部132をフィルム133越しに覆う樹脂製のカバー134とを備える。なお、収容体ケース130は、右側面が開口するように一体成型されていると共に、カバー134に形成された爪部134aを係止する係止部130aが環状をなすケース開口部132の外側に形成されている。
図5に示すように、収容体ケース130のケース開口部132にフィルム133が接着されると、収容体ケース130とフィルム133とにより囲われる空間域が、大気に連通する空気室136と、インクを収容する液体収容室の一例としてのインク室137と、液体流路の一例としての導出流路138として機能する。なお、導出流路138は、その一端がインク室137に連通すると共に、その他端側には、インク室137に収容されたインクを記録ヘッド24(インクジェット記録装置11側)へ導出する導出口が形成されている。
図5に示すように、インク室137の形状は、インク収容体33の形状と同様に前側における上下方向Zの高さ寸法が、後側における上下方向Zの高さ寸法よりも大きい。さらに、インク室137は、インク室137におけるインク注入口73が形成された注入口形成面の一例としての天井面137bと交差する仕切り壁150により第1液体収容室の一例としての第1インク室151と第2液体収容室の一例としての第2インク室152とに仕切られている。
なお、仕切り壁150は、上下方向Zに沿って延びるように設けられると共に、天井面137bと対向する対向面(底面)153とも交差する。また、左右方向Xにおいて仕切
り壁150の幅は、収容体ケース130の左側の側壁130bからケース開口部132までの幅と略等しい。また、仕切り壁150は、インク室137において上下方向Zの高さが大きな前側寄りの位置に、収容体ケース130の側壁130bと直交すると共に、該側壁130bからケース開口部132側(図5では手前側)に向かって突出するように収容体ケース130と一体成型されている。そのため、第2インク室152の第1インク室151側における上下方向Zの高さは、第1インク室151の上下方向Zの高さと略等しく、さらに第1インク室151と離れた後側における上下方向Zの高さよりも大きい。そして、第1インク室151の容積は、第2インク室152の容積よりも小さい。
なお、第1インク室151と第2インク室152は、壁通気開口156を介して連通している。そのため、第1インク室151と第2インク室152内の圧力が略同じとなるため、第1インク室151と第2インク室152におけるインクの液面は上下方向Zにおいて互いに略同じ高さとなるように上昇する。
また、図5に示すように、第2インク室152には、天井面137bと交差して上下方向Zに沿って延びる少なくとも1つ(本実施形態では9つ)の交差リブ部157a〜157iが、前後方向Yに間隔を有して形成されている。さらに、第2インク室152には、上下方向Z及び前後方向(水平方向)Yと交差する少なくとも1つ(本実施形態では4つ)の庇部の一例としての横斜リブ部158a〜158dが形成されている。なお、これらの交差リブ部157a〜157i、横斜リブ部158a〜158dは、収容体ケース130の側壁130bと直交すると共に、該側壁130bからケース開口部132側(図5では手前側)に向かって突出するように収容体ケース130と一体成型されている。
図4,図5に示すように、一番高い位置にある第1横斜リブ部158aは、仕切り壁150と天井面137bとの交点から後方に向かって下り斜面となるように形成されている。さらに、二番目に高い位置にある第2横斜リブ部158bは、仕切り壁150において第1横斜リブ部158aよりも下方位置から後方に向かって第1横斜リブ部158aよりも緩やかな下り斜面となるように形成されている。すなわち、第1横斜リブ部158aと第2横斜リブ部158bは、仕切り壁150と交差すると共に前後方向Yと交差するように形成されている。なお、第1横斜リブ部158aと第2横斜リブ部158bは、左右方向Xの幅が仕切り壁150及び交差リブ部157a〜157iの幅よりも小さい。そのため、ケース開口部132にフィルム133が接着された場合には、第1横斜リブ部158a及び第2横斜リブ部158bとフィルム133との間に隙間が形成される。したがって、第1横斜リブ部158a及び第2横斜リブ部158bによって区分けされた空間は、隙間を介して互いに連通している。
さらに、第2横斜リブ部158bよりも底面152a側であって、フロート弁131の上側位置には、第1庇部の一例としての第3横斜リブ部158cと第2庇部の一例としての第4横斜リブ部158dとが形成されている。第3横斜リブ部158cは、仕切り壁150と第1交差リブ部157aとの間に形成されていると共に、第4横斜リブ部158dは、第2交差リブ部157bよりも後側に形成されている。そして、第3横斜リブ部158cと第4横斜リブ部158dは、フロート弁131の中心を通る重力方向に沿う軸線(図示略)を基準として線対称となると共に、フロート弁131の中心から端部にかけてそれぞれ下り斜面となるように形成されている。すなわち、第3横斜リブ部158cの上端と第4横斜リブ部158dの上端の距離は、第3横斜リブ部158cの下端と第4横斜リブ部158dの下端の距離よりも短い。
なお、第3横斜リブ部158cと第4横斜リブ部158dは、左右方向Xにおける幅が仕切り壁150の幅と略等しい。さらに、第3横斜リブ部158cと第4横斜リブ部158dの両端は、側壁130b側に向かって凹み形成されている。そのため、第3横斜リブ
部158cと第4横斜リブ部158dの接着面(右端面)にフィルム133が接着されると、側壁130b側に凹み形成された部分は、インクが通過可能なリブ連通開口161として機能する。したがって、第3横斜リブ部158cと第4横斜リブ部158dによって区分けされた空間は、リブ連通開口161を介して互いに連通する。
さらに、交差リブ部157a〜157iには、それぞれリブ通気開口160が形成されている。そのため、第2インク室152において交差リブ部157a〜157iの両側の空間の圧力は略同じとなる。そのため、第2インク室152におけるインクの液面も上下方向Zにおいて互いに略同じ高さとなるように上昇する。
図5に示すように、導出流路138は、第2インク室152の底面152aに沿うように、第2インク室152の下側に形成されている。そして、導出流路138は、インク収容体33の形状に合わせて折れ曲がるように形成されてインク組成物の流れる方向(以下、「流動方向」という。)を変化させながらインク組成物を流動させる屈曲流路部163を有する。さらに、導出流路138は、第2インク室152と屈曲流路部163とを結ぶ連結流路部164と、屈曲流路部163と導出口69とを結ぶ傾斜流路部165とを有する。
屈曲流路部163は、上下方向Zに沿って延びる少なくとも1つ(本実施形態では2つ)の縦流路部163a,163bと、縦流路部163a,163bの両端に形成される複数(本実施形態では4つ)の屈曲部173a〜173dと、前後方向Yに沿って延びる横流路部163cとを備える。
3.2.第2実施形態
第2実施形態のインク収容容器200について、図面を参照しながら説明する。
図6は、第2実施形態に係るインク収容容器200の断面の模式図である。インク収容容器200は、記録ヘッド300に対してインク供給路400によって接続される。
インク収容容器200は、空気導入口212を有するインク収容室214を備え、該インク収容室214に収容されたインク組成物中に空気導入口212から空気が導入されることで、インク組成物中に気泡が発生するようになっている。また、インク収容容器200中では、大気とインク組成物とが接触可能な構造を有する。なお、空気導入口212から空気が導入されることで、インク組成物中に気泡が発生するように、インク収容室214にインクが収容された状態において、そのインク組成物と空気導入口212が接する構造を有していてもよい。
図示しないが、インクジェット記録装置は、複数のインク収容容器200を有することができる。またインク供給路400は、合成ゴム等の可撓性を有する部材で形成することができ、ホース又はチューブとすることができる。
図6に示すインク組成物供給の手法は、簡潔に言えばマリオット瓶の原理を利用するものであり、記録ヘッド300及びインク収容容器200が、インク供給路400を介して接続され、インク収容容器200から記録ヘッド300へインク組成物を吸引し供給するというものである。
図6では、インク収容容器200がインクジェット記録装置に使用状態で装着された様子を示している。インクジェット記録装置は、水平面sf上に設置されている。なお「インクジェット記録装置が使用状態にある」とは、媒体に対してインク組成物を吐出して正常に付着できる状態にあることを意味しており、必ずしも水平面に設置された状態に限ら
ない。インク収容容器200のインク導出部216と記録ヘッド300とは、インク供給路400を介して接続されている。
インク収容容器200の外面は、第1壁270C1と、第2壁(上面壁)270C2と、底面壁270C3と、からなる。インク収容容器200は、その内部に、空気導入流路及びインク流路を有する。当該空気導入流路は、大気開放口217から、図示しない大気流路を介して大気導入口218を通り、インク収容室214へ空気を導入するための流路である。インク流路インク注入口204は、当該インク流路インク注入口204からインク収容室214へインク組成物の充填を行うための開閉機構を有する開口である。
空気導入流路は、上述の空気導入動作において用いられる流路である。空気導入流路は、外部(大気)に向かって開口する大気開放口217と、大気導入口218を一端とし且つ空気室側開口251を他端とする空気収容室230と、空気室側開口251を一端とし且つ空気導入口212を他端とするインク室連通路250と、で構成される。大気開放口217は大気に連通し、空気収容室230は一端である大気導入口218で開口し、大気開放口217及び大気導入口218は図示しない流路を介して連通している。つまり、空気収容室230は外部(大気)と連通している。インク室連通路250は、一端である空気室側開口251が空気収容室230で開口し、他端である空気導入口212がインク収容室214で開口している。つまり、空気収容室230はインク収容室214と連通している。なお、インク室連通路250は、メニスカス(液面架橋)を形成可能な程度に流路断面積が小さいことが好ましい。
このように、上記の空気導入流路は、一端である空気導入口212がインク収容室214で開口し、他端である大気開放口217が外部に向かって開口している。つまり、インク収容容器200の使用状態において、インク室連通路250(詳細には、空気導入口212近傍)には、大気と直接に接する液面が形成され、空気導入口212からインク収容室214のインク中に空気(気泡)を導入することでインク収容室214に空気(気泡G)を導入するものである。これによりインク収容容器200から記録ヘッド300へ安定してインク組成物を供給することができる。
これらインク供給動作は、記録ヘッド300からの吐出動作に起因したインク収容容器200のインク貯蔵量の減少に伴って行われるとともに、上記の空気導入動作により安定的に行われる。
インク収容容器200には、使用状態と注入状態とがある。「使用状態」とは、インクジェット記録装置の使用状態におけるインク収容容器200の状態である。インク収容容器200はその使用状態では、インク注入口204が水平方向に向かって開口している(ここで、開口は栓部材202によって塞がれている。)。図6は、使用状態におけるインク収容容器200を示している。また、使用状態においては、インク収容室214と空気収容室230とが水平方向に並んでいる。さらに、使用状態においては、空気導入口212が、インク収容室214に収容されたインク組成物の液面より下方に位置する。
一方、インク収容容器200の「注入状態」とは、インク注入口204が上方に向かって開口するように設置された状態である。注入状態においては、インク収容室214と空気収容室230とが鉛直方向に並んでいる。さらに、注入状態においては、空気導入口212が、使用状態においてインク収容室214に収容されたインク組成物の液面が直線LM1(「第1状態表示線LM1」(図6参照))にあるときの液量がインク収容室214に収容されている場合に、インク収容室214に収容されたインク組成物の液面より上方に位置している。
インク収容容器200の注入状態において、利用者は、インク組成物の液面が注入状態において水平となる直線LM2(「第2状態表示線LM2」(図6参照))の近傍に到達した場合に、インクの充填を停止すればよい。このようにしてインク注入口204からインク組成物をインク収容室214に注入された後に、インク注入口204を栓部材202で密封する。さらに、記録ヘッド300からインク収容室214のインクが吸引されることでインク収容室214は負圧となる。
インク収容容器200の使用状態において、空気導入口212は、第1状態表示線LM1よりも下側に位置する。図6において空気導入口212は、インク収容室214を区画形成する容器本体211のうち、使用状態においてインク収容室214を挟んで下側に位置する底面壁370C3に形成されている。これにより、インク収容室214のインクが消費され、インク収容室214内のインク組成物の液面が低下しても、大気と接する液面(大気接触液面)LAが長時間(インク組成物の液面が第1状態表示線LM1に達する程度の時間)に亘り一定の高さに維持される。また、使用状態において、空気導入口212は、記録ヘッド300のノズル孔(図示せず)の形成された位置よりも鉛直方向において低い位置になるように配置される。
インク組成物が記録ヘッド300によって吸引されることで負圧を生じ、所定の負圧になると、インク収容室214のインク組成物がインク供給路400を介して記録ヘッド300に供給される。
インク収容室214のインクが消費されると、空気収容室230の空気がインク室連通路250を介してインク収容室214に気泡Gとして導入される。これによりインク収容室214のインク液面LFは低下する。一方、大気と接する大気接触液面LAの高さは一定に維持される。
3.3.インク収容容器の形状
上記のインク収容容器の2つ実施形態は、いずれも、インク収容容器がインクジェット記録装置に使用状態で装着された場合には、
充填率5%のときの液面の面積<充填率5%超のときの液面の面積
(充填率は、インク収容容器の内容積に対する充填されたインク組成物の体積の比を表す。液面は、インク収容容器内に形成されるインク組成物の気液界面を表す。)
の関係を満たす充填率が存在する形状を有している。
インク収容容器がこのような形状を有する場合、インク組成物への気体の溶け込みが懸念されるが、本実施形態のインク組成物によれば、速やかに気泡を除去することができるので、インクジェット記録装置における吐出安定性を十分に確保することができる。
また、第1実施形態のインク収容容器21は、インク収容容器21がインクジェット記録装置に使用状態で装着された場合、インク収容容器21内に形成されるインク組成物の気液界面の面積が10000mm2以上となる部位が存在する大きさとしてもよい。さらに、第1実施形態のインク収容容器21および第2実施形態のインク収容容器200は、いずれもインクジェット記録装置に使用状態で装着された場合、インク収容容器内に形成されるインク組成物の気液界面の面積が900mm2以上となる部位が存在する大きさとしてもよい。
また、第1実施形態のインク収容容器21のように、L字型の形状とする場合には、第2インク室152が低い位置で連結流路部164に接続しているため、インク収容容器21内のインク組成物の大半が消費された場合でも、インク組成物を安定に供給することができるので、例えば連続記録を安定に行うことが可能である。
また、第1実施形態のインク収容容器21は、インク収容容器21がインクジェット記録装置に使用状態で装着された場合において、インク組成物が内容積の95%充填された状態のインク収容容器21内に形成されるインク組成物の気液界面の面積が、内容積の5%充填された状態のインク収容容器21内に形成されるインク組成物の気液界面の面積の2倍以上となる形状であってもよい。
また、第2実施形態のインク収容容器200は、インク組成物が内容積の50%充填された状態において、インク収容容器200の注入状態において形成されるインク組成物の気液界面の面積が、インク収容容器200の使用状態において形成されるインク組成物の気液界面の面積よりも大きい形状であってもよい。インク収容容器がこのような形状を有すると、インクジェット記録装置に装着された場合の設置面積を節約することができる。また、インク収容容器がこのような形状を有すると、注入状態においてインク組成物を充填する際に、インク収容容器をより安定に載置することができるため、より安定して充填を行うことができる。
5.インクジェット記録システム
本実施形態のインクジェット記録システムは、分散染料と、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種と、を含むインク組成物と、前記インク組成物を補充可能なインク注入口を備えたインク収容容器と、前記インク組成物を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置と、を含み、前記インク組成物の表面張力が22mN/m以上30mN/m以下とするものである。当該インクジェット記録システムの各構成の詳細は上述の通りである。
このようなインクジェット記録システムによれば、インク組成物中に気泡が発生した場合でも、速やかに気泡を除去することができるので、システム内における気泡の停留を抑制することができ、吐出安定性を良好に保つことができる。
6.インクジェット記録方法
本実施形態に係るインクジェット記録方法は、分散染料と、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種と、を含み、表面張力が22mN/m以上30mN/m以下であるインク組成物を、前記インク組成物を補充可能なインク注入口を備えたインク収容容器に充填し、前記インク組成物を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に前記インク収容容器を装着し、前記インク組成物を前記ノズル孔から吐出させて媒体に付着させることを含む。
媒体としては、特に制限はなく、例えば、紙、フィルム、布帛、印刷本紙、金属、ガラス、高分子などが挙げられる。また、媒体は、無色透明、半透明、着色透明、有彩色不透明、無彩色不透明のいずれであってもよい。
また、本実施形態のインクジェット記録方法は、捺染に適用することができ、例えば、分散染料が昇華性を有しているので、いわゆる昇華転写法に適用することができる。また、本実施形態のインクジェット記録方法は、媒体を布帛等として直接に捺染(いわゆるダイレクト昇華法)に適用してもよい。本実施形態のインクジェット記録方法は、捺染の態様に応じて、例えば、転写工程、加熱工程、スチーム工程などを含んでもよい。
本実施形態に係るインクジェット記録方法は、上述のインク組成物を、上述のインク収容容器に充填し、これを上述のインクジェット記録装置に装着して、媒体に付着させるので、インク組成物中に気泡が発生した場合でも、速やかに気泡を除去することができる。そのため、インクジェット記録の際に、吐出安定性が良好であり、媒体に形成される画像
の抜け等を抑えた良好な記録を行うことができる。
7.実施例および比較例
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに説明するが、本発明は以下の例によってなんら限定されるものではない。
7.1.インク組成物の調製
各実施例および各比較例のインク組成物を、表1に示す配合で調製した。
表1に記載された成分のうち、分散染料としては、ディスパースレッド60を日本化薬株式会社(商品名カヤセットレッドB)より入手し、ディスパースイエロー54を中央合成化学株式会社(商品名オイルイエロー54)より入手して使用した。
界面活性剤として、ビックケミー・ジャパン株式会社よりシリコン系界面活性剤BYK−348を、旭硝子株式会社よりフッ素系界面活性剤サーフロンS−211を、日信化学工業株式会社よりアセチレングリコール系界面活性剤サーフィノール104PG50を、それぞれ入手して使用した
分散剤は、第一工業製薬株式会社より、商品名ラベリンAN−40(メチルナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルムアルデヒド縮合物)を入手して用いた。
浸透剤として、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、1,2−ヘキサンジオールを、その他の添加剤として、グリセリン、トリエタノールアミンを、それぞれ試薬として購入して使用した。なお、浸透剤のHLB値は、上記の「1.3.3.浸透剤」の項で述べた式(10×(IV/OV))より算出した値を併記した。
これらの成分を、表1に記載された配合量(質量%)となるように、イオン交換水(残分)を加え、容器中でマグネチックスターラーにて2時間混合撹拌した後、孔径5μmのメンブランフィルターにて濾過して、各例のインク組成物を調製した。
得られた各インク組成物の表面張力を、表面張力計CBVP−Z型(協和界面化学社製)を用いて測定し、その結果を表1に記載した。
Figure 2014095009
7.2.評価方法
7.2.1.吐出安定性
インクジェット記録装置PX−H6000(セイコーエプソン株式会社製)の専用カートリッジに表1に記載した各例のインク組成物を充填したインク収容容器を作製した。次に、このインク収容容器をインクジェット記録装置PX−H6000のイエロー列に装着した。なお、評価に使用したインク収容容器は、インク組成物を補充可能なインク注入口を備えており、インクジェット記録装置に使用状態で装着した場合に、「充填率5%のときの液面の面積<充填率5%超のときの液面の面積」の関係を満たす充填率が存在する形状を有している。さらに、インクジェット記録装置PX−H6000のノズル孔は、インク組成物の吐出方向に垂直な断面の面積がインク組成物の吐出方向に向かって不連続に縮小する部分を有する形状を有している。
各実施例および各比較例において、インク組成物を写真用紙<光沢>(セイコーエプソン株式会社製)(PGPP)上に吐出することにより、ベタパターン画像の印刷された記録物を30枚連続で作成した。そして、画像における抜けの本数を調べ、評価基準を
A:0本
B:1本以上30本以下
C:31本以上
とし、評価結果を表1に記載した。
7.2.2.保存安定性
上記「7.2.1.吐出安定性」で作成した各インク組成物が充填されたインク収容容器を、60℃の環境で1週間放置し、その後、各インク組成物を取り出して、粘度および分散染料の平均粒子径を測定した。粘度は、粘弾性試験機MCR−300(Pysica社製)を用いて、20℃の環境下で、Shear Rateを10〜1000に上げていき、Shear Rate200時の粘度を読み取ることにより測定した。また、平均粒子径は、マイクロトラックUPA(日機装社製)を用いて、体積基準における累積50%の粒子径D50を測定することにより求めた。
そして、粘度および平均粒子径の保存前後における値を比較し、評価基準を
A:粘度または平均粒子径の変動率が5%未満
B:粘度または平均粒子径の変動率が5%以上10%未満
C:粘度または平均粒子径の変動率が10%以上
とし、評価結果を表1に記載した。
7.3.評価結果
実施例1〜9のインク組成物は、いずれも表面張力が22mN/m以上30mN/m以下であり、いずれも吐出安定性に優れていた。また、実施例1、2、5〜9のインク組成物は、いずれも表面張力が22mN/m以上25mN/m以下であり、いずれも吐出安定性が特に優れていた。これに対して、表面張力が22mN/m以上30mN/m以下の範囲を外れた比較例1、2のインク組成物は、吐出安定性が不十分であった。
これらの結果から、実施例のインク組成物は、インク組成物を補充可能なインク注入口を備え、インクジェット記録装置に使用状態で装着した場合に、「充填率5%のときの液面の面積<充填率5%超のときの液面の面積」の関係を満たす充填率が存在する形状を有し、かつ、ノズル孔が、インク組成物の吐出方向に垂直な断面の面積がインク組成物の吐出方向に向かって不連続に縮小する部分を有する形状を有している場合であっても、いずれも吐出安定性が良好であるので、気泡の排出(除去)能力が高いと考えられる。
一方、HLB値が17以上30以下の浸透剤を含む実施例1〜9のインク組成物は、いずれも保存安定性は十分であった。しかし、HLB値が17未満の浸透剤を含む実施例5
〜8のインク組成物のうち、浸透剤を1質量%を超えて含有する実施例8のインク組成物は、保存安定性がやや低下する傾向があることが判明した。また、アセチレングリコール系界面活性剤を含有する比較例3、4のインク組成物は、表面張力の値が、22mN/m以上30mN/m以下であるものの、吐出安定性および保存安定性がいずれも不十分であった。これらのうち、HLB値が17未満の浸透剤を5質量%含む比較例4のインク組成物は、表面張力が25mN/mであるにも関わらず、比較例3と比べて吐出安定性の改善は見られず、さらに保存安定性に劣っていた。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1…ノズルプレート、2…ノズル孔、3…縮小部分、4…吐出方向、5…滞留部位、11…インクジェット記録装置、12…車輪、13…脚部、14…装置本体、15…給送部、16…筐体部、17…挿入口、18…排出口、19…媒体受けユニット、20…操作パネル、21…インク収容容器、22…インク収容ユニット、23…フレーム部材、24…記録ヘッド、25…キャリッジ、33…インク収容体、34…スライダー、37…第1収容体部、38…第2収容体部、39…上面、40…下面、41,42…平坦面部、43…接続部、69…導出口、73…インク注入口、74…開閉カバー、75…チップ、76…チップホルダー、80…突起部位、82…凸条部、93…凸部、95…凹部、96…指掛部、130…収容体ケース、130a…係止部、130b…側壁、131…フロート弁、132…ケース開口部、133…フィルム、134…カバー、134a…爪部、136…空気室、137…インク室、137b…天井面、138…導出流路、150…仕切り壁、151…第1インク室、152…第2インク室、152a…底面、153…対向面、156…壁通気開口、157a〜i…交差リブ部、158a〜d…第1〜第4横斜リブ部、160…リブ通気開口、161…リブ連通開口、163…屈曲流動部、163a,163b…縦流路部、163c…横流路部、164…連結流路部、165…傾斜流路部、173a〜d…屈曲部、200…インク収容容器、202…栓部材、204…インク注入口、211…容器本体、212…空気導入口、214…インク収容室、216…インク導出部、217…大気開放口、218…大気導入口、230…空気収容室、250…インク室連通路、251…空気室側開口、270C1…第1壁、270C2…第2壁、270C3…底面壁、300…記録ヘッド、400…インク供給路、R…ロール紙、S…用紙、sf…水平面、G…気泡

Claims (8)

  1. インク組成物を補充可能なインク注入口を備えたインク収容容器に収容され、
    前記インク組成物を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に前記インク収容容器が装着されて使用されるインク組成物であって、
    分散染料と、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種と、を含み、表面張力が22mN/m以上30mN/m以下であるインク組成物。
  2. 請求項1において、
    前記ノズル孔は、前記インク組成物の吐出方向に垂直な断面の面積が前記インク組成物の吐出方向に向かって不連続に縮小する部分を有する、インク組成物。
  3. 請求項1または請求項2において、
    前記インク収容容器は、前記インク収容容器が前記インクジェット記録装置に使用状態で装着された場合に、
    充填率5%のときの液面の面積<充填率5%超のときの液面の面積
    (充填率は、前記インク収容容器の内容積に対する充填された前記インク組成物の体積の比を表す。液面は、前記インク収容容器内に形成される前記インク組成物の気液界面を表す。)
    の関係を満たす充填率が存在する、インク組成物。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、
    前記インク組成物の表面張力が22mN/m以上25mN/m以下である、インク組成物。
  5. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、
    前記インク組成物は、HLB値が17以上30以下の浸透剤をさらに含む、インク組成物。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、
    前記インク組成物は、HLB値が17未満の浸透剤を、前記インク組成物全量に対して1質量%以下で含む、インク組成物。
  7. 分散染料と、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種と、を含むインク組成物と、
    前記インク組成物を補充可能なインク注入口を備えたインク収容容器と、
    前記インク組成物を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置と、
    を含み、
    前記インク組成物の表面張力が22mN/m以上30mN/m以下である、インクジェット記録システム。
  8. 分散染料と、シリコン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤の少なくとも1種と、を含み、表面張力が22mN/m以上30mN/m以下であるインク組成物を、前記インク組成物を補充可能なインク注入口を備えたインク収容容器に充填し、
    前記インク組成物を吐出するノズル孔を有する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に前記インク収容容器を装着し、
    前記インク組成物を前記ノズル孔から吐出させて媒体に付着させることを含む、インクジェット記録方法。
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