(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドへのインク導入方法において、該インクジェットヘッドにインクを導入する前に、該インクと同等またはそれ以下の粘度を有し、且つ、該インクと同等またはそれ以下の表面張力を有し、且つ、起泡性がロスマイルス法を用いて２５℃で起泡直後の泡高２ｍｍ以下、５分後の泡高０ｍｍであり、界面活性能を有し水よりも低揮発性の水溶性有機溶剤と、水とを含む導入液を充填することを特徴とするインクジェットヘッドへのインク導入方法。
【請求項２】
該界面活性能を有する低揮発性の水溶性有機溶剤として、２０℃における蒸気圧が０．１ｍｍＨｇ以下の多価アルコールアルキルエーテルを含むことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドへのインク導入方法。
【請求項３】
該多価アルコールアルキルエーテルの２０℃における蒸気圧が０．０１ｍｍＨｇ未満であることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドへのインク導入方法。
【請求項４】
インクを吐出して記録動作を行うインクジェットヘッドにおいて、該インクジェットヘッドに導入するインクと同等またはそれ以下の粘度を有し、且つ、該インクと同等またはそれ以下の表面張力を有し、且つ、起泡性がロスマイルス法を用いて２５℃で起泡直後の泡高２ｍｍ以下、５分後の泡高０ｍｍであり、界面活性能を有し水よりも低揮発性の水溶性有機溶剤と、水とを含む導入液を充填してあることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
該界面活性能を有する低揮発性の水溶性有機溶剤として、２０℃における蒸気圧が０．１ｍｍＨｇ以下の多価アルコールアルキルエーテルを含むことを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
該多価アルコールアルキルエーテルの２０℃における蒸気圧が０．０１ｍｍＨｇ未満であることを特徴とする請求項５記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
インクジェットヘッドへインクを導入する前に、インクジェットヘッドに充填しておく導入液であって、該インクジェットヘッドへ導入するインクと同等またはそれ以下の粘度を有し、且つ、該インクと同等またはそれ以下の表面張力を有し、且つ、起泡性がロスマイルス法を用いて２５℃で起泡直後の泡高２ｍｍ以下、５分後の泡高０ｍｍであり、界面活性能を有し水よりも低揮発性の水溶性有機溶剤と、水とを含むことを特徴とする導入液。
【請求項８】
該界面活性能を有する低揮発性の水溶性有機溶剤として、２０℃における蒸気圧が０．１ｍｍＨｇ以下の多価アルコールアルキルエーテルを含むことを特徴とする請求項７記載の導入液。
【請求項９】
該多価アルコールアルキルエーテルの２０℃における蒸気圧が０．０１ｍｍＨｇ未満であることを特徴とする請求項８記載の導入液。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドへのインク導入方法及び導入液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方法は、例えば、静電吸引方法、圧電素子を用いてインクに機械的振動又は変位を与える方法、インクを加熱することにより気泡を発生させ、この時に発生する圧力を利用する方法等、種々のインク吐出方法により、インク滴を形成し、これらの一部又は全部を紙等の被記録材に付着させて記録を行うものである。従来、このようなインクジェット記録方法に使用するインクとして、水を主溶剤として使用した水性インクの開発が盛んに行われている。
【０００３】
インクジェット記録には、記録装置のヘッド先端部やインク流路内で目詰まりを起こさず、安定した噴射が可能であること、鮮明な色調で十分に高い濃度の記録画像を与えること等の性能が要求される。これらの要求性能を満足するためには、高性能のインクが必要であることは周知の事実である。
【０００４】
インクジェット用水性インクの着色剤としては水溶性染料を用いることが一般的である。なぜなら、水溶性染料はインク媒体中に完全に溶解するため、染料インクはインクジェットプリンターのヘッドの先端部やインク流路内で目詰まりしにくく、鮮明な色調で高濃度の記録物を得ることが可能であるからである。そのため、水溶性染料を着色剤として用いたインクジェット用水性インクの製品化の例は多い。
【０００５】
このようなインクジェット用水性インクの機能性を十分発揮するためには、インクジェットヘッド内に気泡を残すことなく、完全にインクで満たされた状態を作り出す必要がある。インクジェットヘッド内に気泡が残留していると、吐出力が十分にインクに伝わらず、不吐出、噴射曲がり等の問題を引き起こし、インクジェット記録に要求される性能が満足されなくなってしまう。
【０００６】
このようにインクジェットヘッドへのインク導入性の良否はインクジェット記録の性能を左右する重要な要素である。
【０００７】
従来より、インクジェットヘッドへのインク導入性についてはインクジェットヘッド内のインク流路を気泡が残りにくい段差の少ない形状としたり、インクが濡れやすい材質にする等の改良が試みられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクジェット記録における要求性能を満足可能なインクは起泡性が高く、従来のインクジェットヘッド設計によるインクジェットヘッドへのインク導入性改良によって、気泡の完全除去は困難であり、インクの性能を十分に発揮させている例はない。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、インクジェットヘッド内の気泡を完全に除去することによって、インクの性能を十分に発揮させることが可能なインクジェットヘッドへのインク導入性改良方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１記載のインクジェットヘッドへのインク導入方法は、該インクジェットヘッドにインクを導入する前に該インクと同等またはそれ以下の粘度を有し、且つ、該インクと同等またはそれ以下の表面張力を有し、且つ、起泡性がロスマイルス法を用いて２５℃で起泡直後の泡高２ｍｍ以下、５分後の泡高０ｍｍであり、界面活性能を有し水よりも低揮発性の水溶性有機溶剤と、水とを含む導入液を充填することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４は、インクを吐出して記録動作を行うインクジェットヘッドにかかわり、該インクジェットヘッドに導入するインクと同等またはそれ以下の粘度を有し、且つ、該インクと同等またはそれ以下の表面張力を有し、且つ、起泡性がロスマイルス法を用いて２５℃で起泡直後の泡高２ｍｍ以下、５分後の泡高０ｍｍであり、界面活性能を有し水よりも低揮発性の水溶性有機溶剤と、水とを含む導入液を充填してあることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７は、インクジェットヘッドへインクを導入する前に、インクジェットヘッドに充填しておく導入液にかかわり、該インクジェットヘッドへ導入するインクと同等またはそれ以下の粘度を有し、且つ、該インクと同等またはそれ以下の表面張力を有し、且つ、起泡性がロスマイルス法を用いて２５℃で起泡直後の泡高２ｍｍ以下、５分後の泡高０ｍｍであり、界面活性能を有し水よりも低揮発性の水溶性有機溶剤と、水とを含むことを特徴とする。好ましくは、各請求項導入液は、該界面活性能を有する低揮発性の水溶性有機溶剤として、２０℃における蒸気圧が０．１ｍｍＨｇ以下の多価アルコールアルキルエーテルを含むことを特徴とする。
【００１３】
さらに好ましくは、導入液は、該多価アルコールアルキルエーテルの２０℃における蒸気圧が０．０１ｍｍＨｇ未満であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
本発明の導入液は、インクをインクジェットヘッド内へ導入する前にインクジェットヘッド内に充填し、その後にインクを導入することによって、インクジェットヘッド内に気泡を残すことなく、インクを充填することを可能にする。すなわち、本発明の導入液は、水と、水よりも低揮発性の水溶性有機溶剤とを含み、使用するインクと比べて、粘度が同等以下、低表面張力が同等以下であることに加えて、起泡性がロスマイルス法を用いて２５℃で起泡直後の泡高２ｍｍ以下、５分後の泡高０ｍｍ、即ち低起泡性であるため、インクジェット装置に具備されているパージ装置によって容易に気泡を残すことなくインクジェットヘッド内の気液置換が可能である。なお、パージ装置は、従来公知のようにインクジェットヘッド１１に、インク１６を内蔵するカートリッジ１２を接続した状態で、インクジェットヘッド１１の吐出口側にキャップ１３を被せてポンプ１４で吸引し、あるいはカートリッジ１２側から正圧を作用して、インク１６をインクジェットヘッド１１に導入するもので、本発明の場合、同様の操作で、インクジェットヘッド１１に充填した導入液１５をインク１６に置換することができる。
【００１６】
該導入液を一旦インクジェットヘッド内に満たした後は、水分が蒸発したり、該導入液を排出したりしても、該導入液中の界面活性能を有し、水よりも低揮発性の水溶性有機溶剤がインクジェットヘッド内の流路壁面を覆った状態が保たれ、後にインクを導入する際には、いずれの場合も容易に気泡を残すことなく導入することが可能となる。インクジェットヘッドは、導入液を満たした状態で、カートリッジ１２やキャップ１３から外して単独で輸送されるが、吐出用ノズル孔およびカートリッジとの接続口を、粘着テープまたはゴム等の蓋などでおおって、導入液の漏れや蒸発を少なくするようにしてもよい。
【００１７】
本発明における該導入液の成分としての水は、脱イオン水（純水）を使用することが望ましい。この時の水の含有量は、所望される導入液の特性に依存して広い範囲で決定されるが、導入液の全重量に対して６５〜９５重量％の範囲内である。
【００１８】
また、本発明における該導入液の成分としての界面活性能を有する低揮発性の水溶性有機溶剤は、２０℃での蒸気圧が０．１ｍｍＨｇ以下の多価アルコールモノアルキルエーテルを使用することが望ましい。該多価アルコールモノアルキルエーテルは、一般的な界面活性剤（たとえば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル）と異なり、水との混合液は低起泡性でありながら、低表面張力であり、インクジェットヘッドのインク流路壁面をよく濡らすため、気泡を残さない気液置換が可能となる。また、該多価アルコールモノアルキルエーテルは低揮発性であるため、水が蒸発等によって失われてもインクジェットヘッドのインク流路壁面を均一に濡らした状態で残留するため、その後のインク導入の際には、インクジェットヘッドのインク流路壁面を再び気液置換する必要がなく、完全なインク導入が容易に可能となる。
【００１９】
上記多価アルコールモノアルキルエーテルの具体例としては、例えば、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．１ｍｍＨｇ）、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０１ｍｍＨｇ）、ジエチレングリコールモノイソブチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０１ｍｍＨｇ）、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０６ｍｍＨｇ）、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０２ｍｍＨｇ）、ジプロピレングリコールモノイソプロピルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０５ｍｍＨｇ）、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０５ｍｍＨｇ）、トリエチレングリコールモノメチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０１ｍｍＨｇ未満）、トリエチレングリコールモノブチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０１ｍｍＨｇ未満）、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０２ｍｍＨｇ）、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル（２０℃での蒸気圧０．０１ｍｍＨｇ未満）等が挙げられるが、これらは単独で用いてもよいし、２種以上混合して用いることも可能である。
【００２０】
さらに、上記多価アルコールアルキルエーテルの中でも、２０℃での蒸気圧が０．０１ｍｍＨｇ未満のものは、さらに揮発性が低く、多価アルコールアルキルエーテル特有の臭気もほとんどないため、好適に使用することができる。該導入液中の上記多価アルコールアルキルエーテルの含有量は、インク全量に対して重量％で１〜３０重量％が好ましい。もし、１重量％未満であると、インクジェットヘッドのインク流路壁面で十分な残留量が得られないために、その後のインク導入性が十分良好とは言えなくなる。また、３０重量％を越えると、該導入液の粘度が高くなり、パージ装置による導入が困難となる場合がある。
【００２１】
本発明の導入液の基本構成は以上の通りであるが、その他従来公知の各種水溶性有機溶剤、粘度調整剤、表面張力調整剤、ｐＨ調整剤、防腐防カビ剤等を必要に応じて添加することができる。
【００２２】
該水溶性有機溶剤としては、該界面活性能を有する低揮発性の水溶性有機溶剤と同様に揮発性の低い溶剤を選択することが望ましい。このような水溶性有機溶剤としては、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール、チオジグリコール、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ヘキシレングリコール等のアルキレングリコール類；グリセリン；２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等のピロリドン類が挙げられる。これらの水溶性有機溶剤は単独で用いてもよいし、２種類以上混合して用いることも可能である。
【００２３】
該導入液中の上記水溶性有機溶剤の含有量は、導入液全量に対して重量％で０〜３０重量％である。但し、粘度を低粘度に保つために、該界面活性能を有する低揮発性の水溶性有機溶剤との合計で３０重量％以下とする必要がある。
【００２４】
また、本発明の導入液には、水溶性染料等の着色剤は基本的に添加しない方がよい。これらの着色剤を多量に混合すると、起泡性が高くなり本発明の効果が得られない。しかしながら、本発明の効果を損なわない範囲であれば、視認性を得る目的で少量添加することも可能である。
【００２５】
以上のようにして得られる本発明のインクジェットヘッドへのインク導入性改良方法は、従来技術の問題点が十分に解決されており、完全なインク導入を容易に行うことができ、インクジェット記録における優れた安定噴射性能、優れた記録の実現を可能にする。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を具体化した実施例について説明する。
【００２７】
尚、文、表中％とあるのは重量基準である。表１に示す通り、本発明の導入液例１〜３及び比較液例１〜４を調製した。
【００２８】
【表１】
0003596304.tif 000002
表１の液組成は、各材料を十分に混合攪拌した後、０．８μｍのメンブランフィルタで濾過することによって調製した。
【００２９】
表２に示す通り、インクジェット用インク例１〜４を調製した。
【００３０】
【表２】
0003596304.tif 000003
表２の各インクジェット用インクは、各材料を十分に混合攪拌した後、０．８μｍのメンブランフィルタで濾過することによって調製した。＜実施例１＞
記録ヘッド内のインクに熱エネルギーを与えて液滴を発生させ、記録を行うオンデマンドタイプのマルチヘッド（吐出オリフィス径３５μｍ、発熱抵抗体抵抗値１５０オーム、駆動電圧３０ボルト、周波数２ＫＨｚ）を有する記録装置、及び記録ヘッド内のインクにピエゾ素子振動による圧力を与えて液滴を発生させ、記録を行うオンデマンドタイプのマルチヘッド（吐出オリフィス径４０μｍ、駆動電圧３０ボルト、周波数１０ＫＨｚ）を有する記録装置に導入液例１を該記録装置に具備されているパージ装置により導入し、以下の試験評価を行ったところ、いずれにおいても良好な結果を得た。
【００３１】
（試験評価１）導入液を充填した状態の前記記録装置にインクジェット用インク例１〜４をパージ装置により導入し、室温、５℃、４０℃の雰囲気下でそれぞれ４８時間の連続吐出を行ったが、いずれの条件でも終始安定した高品質の記録が行えた。
【００３２】
（試験評価２）導入液を充填後、前記記録装置から一旦パージ装置により導入液を排出し、１ヶ月間の室温放置の後にインクジェット用インク例１〜４を導入し、室温、５℃、４０℃の雰囲気下でそれぞれ４８時間の連続吐出及び２分間隔の間欠噴射を行ったが、いずれの条件でも終始安定した高品質の記録が行えた。
【００３３】
＜実施例２＞
実施例１と同様に導入液例２を記録装置に導入し、試験評価１，２を行ったところ、いずれにおいても実施例１と同様の優れた結果を示した。
【００３４】
＜実施例３＞
実施例１と同様に導入液例３を記録装置に導入し、試験評価１，２を行ったところ、いずれにおいても実施例１と同様の優れた結果を示した。
【００３５】
＜比較例１＞
実施例１と同様に比較液例１を記録装置に導入し、試験評価１，２を行ったところ、試験評価１では気泡が原因と考えられる噴射曲がり、一時的な不吐出が観察された。また、試験評価２では、さらに顕著な不安定噴射が観察された。また、それぞれの試験評価で得られた記録画像はドット抜けや着弾ずれの多い、濃度や鮮明性に欠けるものであった。
【００３６】
＜比較例２＞
実施例１と同様に比較液例２を記録装置に導入し、試験評価１，２を行ったところ、試験評価１，２共に気泡が原因と考えられる噴射曲がり、一時的な不吐出が観察された。また、それぞれの試験評価で得られた記録画像はドット抜けや着弾ずれの多い、濃度や鮮明性に欠けるものであった。
【００３７】
＜比較例３＞
実施例１と同様に比較液例３を記録装置に導入し、試験評価１，２を行ったところ、試験評価１，２共に気泡が原因と考えられる噴射曲がり、一時的な不吐出が観察された。また、それぞれの試験評価で得られた記録画像はドット抜けや着弾ずれの多い、濃度や鮮明性に欠けるものであった。
【００３８】
＜比較例４＞
実施例１と同様に比較液例４を記録装置に導入し、試験評価１，２を行ったところ、試験評価１，２共に気泡が原因と考えられる噴射曲がり、不吐出が頻繁に観察され、一部のノズルは完全に噴射不可能となった。また、それぞれの試験評価で得られた記録画像はドット抜けや着弾ずれが非常に多く、濃度や鮮明性に大きく欠けるものであった。
【００３９】
＜比較例５＞
導入液を一切使用せず、以下の試験評価３を行ったが、良好な結果は得られなかった。
【００４０】
（試験評価３）記録装置にインクジェット用インク例１〜４をパージ装置により導入し、室温、５℃、４０℃の雰囲気下でそれぞれ４８時間の連続吐出を行ったが、気泡が原因と考えられる噴射曲がり、一時的な不吐出が頻繁に観察され、また、試験評価で得られた記録画像はドット抜けや着弾ずれの多い、濃度や鮮明性に欠けるものであった。
【００４１】
以上の実施例、比較例についての試験評価１及び２及び３の結果を表３に示す。
【００４２】
【表３】
0003596304.tif 000004
以上のように、本発明の実施例によれば、インクジェットヘッド内の気泡を完全に除去することによって、インクジェット記録における安定噴射が達成され、高濃度で鮮明な記録画像を容易に得ることができる。一方、比較例においては、試験評価のいずれかにおいて問題を有している。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したことから明かなように本発明によれば、インクを導入する前に該インクと同等またはそれ以下の粘度を有し、且つ、該インクと同等またはそれ以下の表面張力を有し、且つ、起泡性がロスマイルス法を用いて２５℃で起泡直後の泡高２ｍｍ以下、５分後の泡高０ｍｍであり、界面活性能を有し水よりも低揮発性の水溶性有機溶剤と、水とを含む導入液を充填することを特徴とし、また、該界面活性能を有する低揮発性の水溶性有機溶剤として、２０℃における蒸気圧が０．１ｍｍＨｇ以下の多価アルコールアルキルエーテルを含むことを特徴とし、また、該多価アルコールアルキルエーテルの２０℃における蒸気圧が０．０１ｍｍＨｇ未満であることを特徴としているため、インクジェットヘッド内の気泡を完全に除去することによって、インクの性能を十分に発揮させることが可能であり、高濃度で鮮明な記録画像を容易に得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェットヘッド、インクカートリッジおよびパージ装置の断面図である。
【図１】
0003596304.tif 000005