(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルホン酸基またはその塩を有する酸性染料を含有する染料インクと、アクリル酸共重合体を分散剤とするアルカリ性の顔料インクとを随時交換して、インクの供給経路内で顔料インクと染料インクの切り換え処理を行って使用するインクジェットプリンタであって、前記染料インクのｐＨと前記顔料インクのｐＨの差を１．５以内とする染料インクと顔料インクとを使用することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
前記染料インクと顔料インクは、前記染料インクに過剰な有機系のアミン類または無機のアルカリを添加することにより、前記染料インクのｐＨと顔料インクのｐＨとの差を１．５以内に調整されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】
前記顔料インクのｐＨが、前記染料インクのｐＨより高いことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】
同一のインクジェットプリンタのインク供給経路に対して交換使用される、スルホン酸基またはその塩を有する酸性染料を含有する染料インクとアクリル酸共重合体を分散剤とする顔料インクとからなるインクジェットプリンタ用インク交換セットであって、前記染料インクと顔料インクとの関係は、そのｐＨの差が１．５以内となるように調整されていることを特徴とするインクジェットプリンタ用インク交換セット。
【請求項５】
前記染料インクと顔料インクは、前記染料インクに過剰な有機系のアミン類または無機のアルカリを添加することにより、前記染料インクのｐＨと顔料インクのｐＨとの差を１．５以内に調整されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットプリンタ用インク交換セット。
【請求項６】
前記顔料インクのｐＨが、前記染料インクのｐＨより高いことを特徴とする請求項４又は５に記載のインクジェットプリンタ用インク交換セット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所望の記録情報を得るために、顔料インクと染料インクとを相互に切換えて用いるインクジェットプリンタおよびこのインクジェットプリンタ用インク交換セットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェットプリンタによる記録には、染料インクや顔料インクが用いられている。
【０００３】
前記染料インクを用いた記録は、精彩な記録結果の出力等には適するが、前記染料インクは分子レベルで溶解しているため、耐光性が悪く、褪色しやすい性質を有するものであることから、屋外に長時間貼付されるポスター等の記録には不適である。その点、顔料インクは比較的大きな粒子として分散しているため、前述の欠点を補うものであり、顔料インクを用いた記録は、屋外の環境に長時間晒される記録物の記録にも適しているといえる。
【０００４】
このように、記録結果物の用途等によって、同じインクジェットプリンタに装填するインクを切換える必要があった。
【０００５】
そして、例えばポスター等の比較的大判の記録結果を得るような場合、使用するインクジェットプリンタも大型のものとなる。そのような大型のインクジェットプリンタは、吐出ノズルを一体に備えた小型のカセット式のインクタンクは大判の記録を得るためには交換頻度が多くなるので使用せずに、吐出ノズルを予めインクジェットヘッドに配設しておき、ノズルを有さない大型のインクタンクのみを交換する構成とされているものが多い。
【０００６】
このようなインクタンクのみを交換するタイプのインクジェットプリンタにおいて、顔料インクと染料インクの切り換え処理を行う場合、インクタンクの代わりに洗浄液を充填したタンクを所定のタンク保持部に装填し、ポンプで洗浄液を前記タンクから吐出ノズル（ヘッド）までのインク供給路に供給することを繰り返し行って、チューブや吐出用ノズル等の洗浄を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなインクジェットプリンタの洗浄では、洗浄が十分でないことが多く、それがインクの吐出不良やノズル詰まりの原因となることがあった。つまり、インクの供給経路内の残留濃度が高いと、顔料インクと染料インクとが混ざったときに、酸性染料と顔料インクのアクリル酸共重合体系分散剤が反応し、アクリル酸共重合体中のカルボキシル基のイオン解離が小さくなり、分子化するため、顔料自身と分散剤の親和力が弱まる。そして顔料の粒子が凝集成長し、最終的には吐出ノズルのヘッドノズル詰まり等の問題を誘発させていた。
【０００８】
本発明は前記した点に鑑みなされたもので、顔料インクと染料インクとを交互に使用可能とされたインクジェットプリンタにおけるインク切換え時に、顔料インクと染料インクとが混合しても凝集しにくい染料インクを開発するとともに、信頼性の高いインクジェットプリンタを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のインクジェットプリンタは、スルホン酸基またはその塩を有する酸性染料を含有する染料インクと、アクリル酸共重合体を分散剤とするアルカリ性の顔料インクとを随時交換して、インクの供給経路内で顔料インクと染料インクの切り換え処理を行って使用するインクジェットプリンタであって、前記染料インクのｐＨと前記顔料インクのｐＨの差を１．５以内とする染料インクと顔料インクとを使用することを特徴とし、また、請求項２に記載のインクジェットプリンタは、請求項１に記載のインクジェットプリンタであって、前記染料インクと顔料インクは、前記染料インクに過剰な有機系のアミン類または無機のアルカリを添加することにより、前記染料インクのｐＨと顔料インクのｐＨとの差を１．５以内に調整されていることを特徴とする。さらに、請求項３に記載のインクジェットプリンタは、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタであって、前記顔料インクのｐＨが、前記染料インクのｐＨより高いことを特徴とする。
【００１０】
これらの発明によれば、染料インクへさらに過剰な有機系のアミン類または無機のアルカリを添付してｐＨを顔料インクへ近づけ、そのｐＨ差を１．５以内とした場合に顔料の凝集を防ぐｐＨを顔料インクへ近づけることで、顔料の凝集を防ぎ、インクジェットプリンタのインクの吐出不良やノズル詰まりの原因を排除して、信頼性の高いインクジェットプリンタを提供することができる。
【００１１】
そして、請求項４に記載のインクジェットプリンタ用インク交換セットは、同一のインクジェットプリンタのインク供給経路に対して交換使用される、スルホン酸基またはその塩を有する酸性染料を含有する染料インクとアクリル酸共重合体を分散剤とする顔料インクとからなるインクジェットプリンタ用インク交換セットであって、前記染料インクと顔料インクとの関係は、そのｐＨの差が１．５以内となるように調整されていることを特徴とし、請求項５に記載のインクジェットプリンタ用インク交換セットは、請求項４に記載のインクジェットプリンタ用インク交換セットの前記染料インクと顔料インクは、前記染料インクに過剰な有機系のアミン類または無機のアルカリを添加することにより、前記染料インクのｐＨと顔料インクのｐＨとの差を１．５以内に調整されていることを特徴とする。さらに、請求項６に記載のインクジェットプリンタ用インク交換セットは、請求項４又は５に記載のインクジェットプリンタ用インク交換セットであって、前記顔料インクのｐＨが、前記染料インクのｐＨより高いことを特徴とする。
【００１２】
これらの発明によれば、染料インクへさらに過剰な有機系のアミン類または無機のアルカリを添付してｐＨを顔料インクへ近づけることで、顔料の凝集を防ぎ、インクジェットプリンタのインクの吐出不良やノズル詰まりの原因を排除することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図１および表１を参照して説明する。
【００１４】
本発明のインクジェットプリンタ１は、図１に示すように、上下方向に延在し下端部に前後に位置する複数のキャスター２，２…が取付けられた一対のスタンド３，３により支持されており、これら各スタンド３，３の間には、各スタンド３，３の上下方向ほぼ中央部を連結する補助フレーム４が配設されている。
【００１５】
また、前記インクジェットプリンタ１の前方には、平板状のプラテン５が上方を指向するように配設されており、このプラテン５には、このプラテン５部分に搬送される図示しない記録用紙を吸引してプラテン５に対して密着させるための多数の吸引孔５ａが穿設されている。また、前記プリンタ本体１のプラテン５より後方には、前記プラテン５の長手方向に対して平行に延在する２本のキャリッジシャフト６，６が配設されており、このキャリッジシャフト６，６には、キャリッジ７がこのキャリッジシャフト６，６に沿って往復駆動自在に装着されている。前記キャリッジ７には、各キャリッジシャフト６，６の間に位置するキャリッジ駆動ベルト８が連結されており、図示しない駆動装置によりキャリッジ駆動ベルト８を駆動することにより、前記キャリッジ７をキャリッジシャフト６，６に沿って往復駆動させるようになっている。
【００１６】
また、前記キャリッジ７の前記プラテン５に対向する位置には、インクジェットヘッド９がそのインクの吐出ノズル１０をプラテン５の記録面に対向させるように取付けられている。そして、前記吐出ノズル１０内のインク供給路（図示せず）の外周には、各インク供給路の先端の吐出ノズル１０からインクを噴射するための圧電素子たるピエゾ素子（図示せず）が配設されている。
【００１７】
さらに、前記各インクジェットヘッド９には、前記吐出ノズル１０の背面側に圧力調整のためのインレット（図示せず）が形成されている。このインレットの内部には、インクが貯留されているとともに上方側に一定量の空気が封入されており、この空気が、前記キャリッジ７の往復移動によりインクジェットヘッド９内に生じるインクの波揺れを吸収し減衰させるようになっている。つまり、ダンパのような役割を有しているのである。そして、前記インレットの上部には、ヘッド電磁弁（図示せず）が配設されており、このヘッド電磁弁が開かれるとインレット内の空気が流出して前記インクジェットヘッド９内の空気量が一定となるようになっている。
【００１８】
また、前記インクジェットプリンタ１の後方一側には、タンク保持部１１が形成されており、このタンク保持部１１には、記録時においては顔料インクあるいは染料インクのいずれかの種類のインクであって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（ＢＫ）の４色の各色毎のインクタンク１２ａが保持され、また、記録に用いるインクの種類を顔料インクと染料インクとの間で切換える際には、前記タンク保持部１１に、エアタンク１２ｂあるいは洗浄液タンク１２ｃが保持されるようになっている。
【００１９】
そして、これら各タンク１２とインクジェットヘッド９との間には、各タンク１２からキャリッジ７を介して各インクジェットヘッド９までを連通するチューブ１３が配設されている。これらのチューブ１３は、１つのタンク１２に対して１対づつ配設されており、そのタンク１２側の端部には、タンク１２に接続するためのニードル（図示せず）が取着されている。
【００２０】
そして、前記タンク保持部１１に保持される前記インクタンク１２ａ、エアタンク１２ｂおよび洗浄液タンク１２ｃには、各タンク１２内を加圧するための加圧ポンプ等の自動加圧手段（図示せず）が、圧力中継部（図示せず）を介してタンク１２内の加圧用空気通路（図示せず）により連結可能とされている。前記自動加圧手段は、前記加圧用空気通路を通して前記タンク１２内に空気を送給して、前記各タンク１２から吐出ノズル１０までの前記チューブ１３や前記インクジェットヘッド９等からなるインク供給路の内圧を高めるようになっている。
【００２１】
さらに、前記圧力中継部には、前記自動加圧手段の加圧力を測定する圧力測定器等の圧力測定手段（図示せず）が連結されているとともに、前記自動加圧手段により加圧した圧力を大気圧にまで低下させるために空気を外部に開放する加圧開放弁（図示せず）が連結されている。そして、前記圧力測定手段の測定値に基づいて、前記自動加圧手段が前記タンク１２の内圧を自動的に設定値に保持するようになっており、一方、前記各タンク１２の加圧用空気通路の途中には、タンク電磁弁（図示せず）が連結され、開放（オフ）されると前記加圧手段からの空気がタンク１２内に送給され、閉鎖（オン）されると当該タンク１２内に空気が送給されないようになっているものとする。これらの前記ヘッド電磁弁、前記タンク電磁弁および前記加圧開放弁は、後述する制御手段により、記録時、インク交換時に、それぞれ所定のタイミングで開閉されるように構成されている。
【００２２】
前記制御手段は、少なくとも入力装置（図示せず）と接続されるとＣＰＵ、適宜な容量のＲＯＭ、ＲＡＭなどにより形成されたメモリを有しており、インクジェットプリンタ１の各部とＩ／Ｏインターフェースを用いて電気的に接続されている。本実施形態においては、前記ＣＰＵは、記録情報に基づくインクジェットヘッド９、自動加圧手段、用紙の搬送を行うための用紙搬送モータ、キャリッジ７を駆動させるキャリッジ駆動モータに接続され駆動を制御するとともに、例えば、前記キャリッジ７の動作基準位置を検出するための近接スイッチあるいは光センサなどの非接触式センサからなる原点位置センサなどが電気的に接続されている。
【００２３】
さらに、前記インクジェットプリンタ１の前記プラテン５の一側（本実施形態においては、図１において左側）は、インクジェットヘッド９のホームポジションとされており、このホームポジションに対応する位置には、未使用時に吐出ノズル１０を覆い、乾燥や異物の付着を防止するとともに、インクジェットヘッド９の吐出ノズル１０から吐出されるインクや洗浄液等を吸引により図示しない集液タンクへ回収するためのキャップ装置１４が配設されている。
【００２４】
そして、このような構成からなる本実施形態のインクジェットプリンタは、スルホン酸基またはその塩を有する酸性染料を含有する染料インクと、アクリル酸共重合体を分散剤とする顔料インクとからなるインクジェットプリンタ用インク交換セットを用いる。 この顔料インクと染料インクについて説明すると、本実施形態のインクジェットプリンタに使用する前記染料インクと顔料インクとの関係は、そのｐＨの差が１．５以内となるように調整されている。
【００２５】
つまり、本実施形態においては、染料インクのｐＨを顔料インクのｐＨに近づける。その理由は次のとおりである。
【００２６】
ポリアクリル酸共重合体を分散剤とした顔料インクは、分散剤中のカルボキシル基は弱酸で解離定数が小さいため、分散有利のためイオン化し易いようにアルカリ過剰としてｐＨ９〜１０の間に調整されている。それに対し、スルホン酸基またはその塩を有し解離定数の大きい酸性染料を使用した酸性インクはアルカリで中和されイオンペアを作り、もともとｐＨが中性付近である。これらを混合すると上記の分散剤がイオンから分子となり易くなる。つまり、顔料が凝集しやすくなる。そこで、この凝集を阻止するために染料インクへの過剰のアルカリを添加しておき、急激な凝集を防ぐことにある。
【００２７】
そして、発明者は、染料インクへ過剰な有機系のアミン類または無機のアルカリを添付してｐＨを顔料インクへ近づけ、そのｐＨ差を１．５以内とした場合に顔料の凝集を防ぐ効果が大きいことを以下の実験で見いだした。
【００２８】
以下に示すデータは、イエロー（Ｙ）の染料インクおよび顔料インクの組成例である。
【００２９】
染料インク組成
染料 ５-ニトロ-o-トルエンスルホン酸自己縮合物      ２〜  ７％
水                                              ５０〜６０％
ジエチレングリコール                            ３０〜４０％
トリエタノールアミン                              １〜  ３％
顔料インク組成
顔料  リノールイエロー系顔料                      ４〜１０％
分散剤
アクリル酸共重合体樹脂                          １〜  ２％
水                                              ３０〜６０％
ジエチレングリコール                            ３０〜６０％
苛性ソーダ                                        ＜０．１％
ｐＨ                                                ９．５
このように組成された染料インクに対し、トリエタノールアミンをさらに添加してｐＨを７とした染料インク、同じくｐＨを８とした染料インクそしてｐＨを９とした染料インクの３種類の染料インクを用意し、それぞれの染料インクと顔料インクとの体積比を１００対１として混合し、５０℃に加温した直後から１４日間放置し、このときの凝集状態を観察し、粒度分布計で測定する実験を行った。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
その結果、表１に示すように、ｐＨ９に調整した染料インクを用いた実験においては、顔料粒径は、染料インクと顔料インクとの混合直後においては初期の顔料粒径（２００ｎｍ）と変化せず、７日後においても、その顔料粒径は２５０ｎｍ程度に凝集したにすぎず、初期の顔料粒径とほとんど変化がみられなかった。そして１４日後の顔料粒径は７００ｎｍとなったという結果を得られた。
【００３２】
同じくｐＨ８に調整した染料インクを用いた実験においては、顔料粒径は、染料インクと顔料インクとの混合直後においては初期の顔料粒径（２００ｎｍ）と変化せず、７日後においては５００ｎｍ程度に凝集し、そして１４日後には、やはり７００ｎｍに凝集した。なお、７００ｎｍ程度の粒径は、インクノズルの吐出には何ら支障無い粒径である。
【００３３】
一方、ｐＨ７に調整した染料インクを用いた実験においては、顔料粒径は、染料インクと顔料インクとの混合直後において、既に５００ｎｍに変化し、７日後においては３０００ｎｍに凝集し、１４日後にも３０００ｎｍを測定した。なお、本実験において、３０００ｎｍ以上は測定不可であった。
【００３４】
このように、ｐＨ９およびｐＨ８に調整した染料インクを用いた場合には、放置期間７日後および放置期間１４日後の何れにおいても凝集を緩和する効果を認めることができ、ｐＨ７に調整した染料インク用いた場合には、このような凝集の緩和効果を得ることはできなかった。
【００３５】
このことにより、前述の顔料インクと染料インクとの関係においてｐＨの差を１．５以内とした場合、つまり、染料インクのｐＨを顔料インクに近づけることによりその差を１．５以内とした場合に、顔料粒径の凝集を防ぐ効果が大きいことが解明できた。これにより、顔料インクと染料インクの交換時のリスクを大きく低減することが可能となった。
【００３６】
つまり、このように、顔料インクのｐＨと１．５以内の差のｐＨを示す顔料インクを用いることで、染料インクと顔料インクとを互いに交換して同一のインクジェットプリンタに使用する場合に、最初使用していたインクを完全に除去するほどのクリーニングができなくても凝集に関して実質上、問題にならないレベルまで顔料の凝集を低減することが可能となる。このことは、前述のイエローインクの場合に限らず、他の組成からなるインク（色が異なる場合を含む）においても同様である。
【００３７】
なお、染料インクのｐＨを顔料インクのｐＨよりも高くすることは、染料インクの溶解特性等に悪影響を与えるとともに、インクジェットヘッドノズルにガラス素材を使用している場合には、ガラスの溶解を促進させるため好ましくない。
【００３８】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することができる。例えば、染料インクのｐＨを変化させるためにさらに添加する有機系のアミン類または無機のアルカリは、前述のトリエタノールアミンに限らず、例えば、モノトリエタノールアミン、ジトリエタノールアミン、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムのようなものであってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インクジェットプリンタ用インク交換セットにおいては顔料の凝集を抑えることができ、よって、インクジェットプリンタにおいては、インクの不吐出等の不具合を解消することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットプリンタ用インク交換セットが使用されるインクジェットプリンタの構成の説明図
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタ
２ キャスタ
３ スタンド
４ 補助フレーム
５ プラテン
５ａ 吸引孔
６ キャリッジシャフト
７ キャリッジ
８ キャリッジ駆動ベルト
９ インクジェットヘッド
１０ 吐出ノズル
１１ タンク保持部
１２ タンク
１２ａ インクタンク
１２ｂ エアタンク
１２ｃ 洗浄液タンク
１３ チューブ
１４ キャップ装置
【図１】
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