WO2007148824A1 - インクセット、インクカートリッジのセット、インクジェット記録方法、記録ユニット、及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Definitions
- Ink set ink cartridge set, ink jet recording method, recording unit, and ink jet recording apparatus
- the present invention relates to an ink set, an ink cartridge set, an ink jet recording method, a recording unit, and a plurality of inks constituting the ink set, each of which is contained in an ink cartridge having a sealed ink containing portion.
- the present invention relates to an ink jet recording apparatus.
- Ink jet recording devices are required to stably supply ink from the ink cartridge to the recording head so as not to cause a drop in recording performance due to ink leakage from the recording head or excessive ink supply. .
- the inventors of the present invention have the following ink containing portions as ink ridges suitable for containing ink (pigment ink) containing a pigment as a coloring material.
- ink cartridges was studied. Specifically, we examined the use of an ink force trough that does not have a porous ink retaining member. Such an ink cartridge can suppress the sedimentation of the pigment, and it can be considered that the ink remaining amount in the ink force trough after the ink is used up can be minimized.
- an ink jet recording apparatus an ink jet recording apparatus capable of mounting a plurality of ink cartridges as described above was examined.
- the present inventors When the ink jet recording apparatus is not performing recording, the present inventors generate unnecessary negative pressure from the ejection port by generating a negative pressure with a suction pump communicating with a cap that covers the ejection port array of the recording head. A so-called cleaning operation was performed to suck out and the like. After that, when the ink was ejected from the recording head again, it was found that the following problems occurred. In other words, it was found that among the plurality of ejection port arrays sucked and discharged by the same cap, another ink enters a specific ink flow path (hereinafter referred to as a color mixing phenomenon).
- the present inventors performed an operation (hereinafter referred to as preliminary ejection) for ejecting ink into the cap before the start of recording, which is normally performed as a general technique for avoiding the above phenomenon.
- preliminary ejection an operation for ejecting ink into the cap before the start of recording
- the color mixing phenomenon has not been solved.
- the cleaning operation was repeated several times for the purpose of discharging all the ink. However, even if the number of cleaning operations was increased, the mixed color phenomenon disappeared, but the mixed color phenomenon worsened.
- the common liquid chamber is a common liquid chamber that communicates in common with a plurality of ink flow paths that respectively communicate with a plurality of ejection ports that eject ink in the recording head.
- the inside of the ink flow path in the present invention refers to an ink flow path and a common liquid chamber of the recording head, and an ink supply path for supplying ink from the ink storage portion of the ink cartridge to the common liquid chamber. It is the whole thing.
- the ink jet recording apparatus was left for a while without discharging ink from the recording head. After that, when recording was performed again, ink that should have been discharged from the discharge port was discharged at first. However, if recording is continued for a while in this state, a new phenomenon, which has not been confirmed so far, may suddenly occur, in which ink that is not supposed to be ejected from the ejection port is ejected. all right. Then, it was found that the ink that is not the ink that should be ejected from the ejection port is the other ink that has entered the inside of the ink flow path described above.
- an object of the present invention is to provide an ink set that can suppress a new color mixing phenomenon as described above.
- Another object of the present invention is to provide an ink cartridge set, an ink jet recording method, a recording unit, and an ink jet recording apparatus using the ink set.
- the ink set according to the present invention is an ink set composed of a plurality of inks, and each of the plurality of inks constituting the ink set is an ink cartridge having an ink containing portion in a sealed state.
- the difference in specific gravity between the first ink having the highest specific gravity and the second ink having the lowest specific gravity among the plurality of inks constituting the ink set is less than 0.020. It is characterized by.
- An ink cartridge set according to another embodiment of the present invention is a set of ink cartridges having a plurality of ink force troughs, and the plurality of inks contained in the plurality of ink cartridges are It is characterized by a plurality of inks constituting the ink set.
- An ink jet recording method is characterized in that in the ink jet recording method for ejecting ink by an ink jet method, the ink is a plurality of inks constituting the ink set.
- a recording unit comprising: an ink cartridge having an ink containing portion for containing ink; and a recording head for discharging ink; A plurality of inks constituting the ink set having the above-described configuration.
- an ink jet recording apparatus is the ink jet recording apparatus including an ink force trough having an ink storage portion that stores ink, and a recording head for discharging the ink.
- the ink is a plurality of inks constituting the ink set having the above-described configuration.
- the ink cartridge is used in which the ink container is hermetically sealed. Even in such a case, it is possible to provide an ink set that can suppress the occurrence of a color mixing phenomenon. For this reason, it is possible to provide an excellent image by performing preliminary discharge at the same level as before.
- an ink cartridge set using the ink set, an ink jet recording method, a recording unit, and an ink jet recording apparatus can be provided.
- FIG. 1 is a perspective view of the ink jet recording apparatus.
- FIG. 2 is a perspective view of a mechanism portion of the ink jet recording apparatus.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the ink jet recording apparatus.
- FIG. 4 is a perspective view showing a state where the ink cartridge is mounted on the head cartridge.
- FIG. 5 is an exploded perspective view of the head force trough.
- ⁇ Fig. 6 is a front view showing the recording element substrate in the head cartridge.
- FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the cleaning unit of the ink jet recording apparatus.
- FIG. 8 is an exploded perspective view of the ink cartridge.
- FIGS. 9A and 9B are schematic diagrams showing the behavior when two liquids come into contact with each other.
- the specific gravity of ink, water-soluble organic solvent, coloring material, etc., the viscosity and surface tension of the ink can be measured at 25 ° C. by conventional methods.
- the specific gravity of ink, water-soluble organic solvent, coloring material, etc. was measured at 25 ° C. using a floating-type hydrometer (product: standard hydrometer; manufactured by Techjam).
- Ink viscosity is RE 80 L type JP2007 / 062832
- the present inventors have made various studies in order to elucidate the mechanism of occurrence of an unprecedented color mixing phenomenon as described above. First, an examination was made of what conditions would cause the color mixing phenomenon to occur, and it was found that the color mixing phenomenon remarkably occurred when the following conditions were met. That is, (1) Among the plurality of inks mounted on the ink jet recording apparatus, the difference in specific gravity between at least two kinds of inks adjacent to the discharge ports is 0.020 or more. (2) The at least two kinds of inks are respectively stored in an ink force trough in which an ink storage portion for storing the ink is hermetically sealed.
- “sealed ink containing portion” means that a portion where the ink containing portion is in contact with the atmosphere can be substantially absent during the cleaning operation. Specifically, it means that the portion where the ink container and the atmosphere are in contact is only the ink supply port, that is, the ink accommodated in the ink container and the air communicate with each other only through the ink supply port. .
- the ink container has the following configuration.
- the ink jet recording apparatus is configured to cover the ejection port of the recording head with a cap in order to prevent the ink from drying, and the cap communicates with the waste ink absorber through a tube.
- the recording head ejection port comes into contact with the cap.
- the tube that communicates with the cap communicates with the waste ink absorber, but during the cleaning operation, 2
- the inside of the tube is filled with ink. For this reason, the ink containing portion where the ink containing portion and the atmosphere are in contact with each other is only the ink supply port is substantially sealed.
- the cap is configured to perform a cleaning operation, that is, suction, by collecting a plurality of ejection port arrays together and cubbing with the same cap.
- An ink cartridge using a pressure plate or a panel member as a negative pressure generating member communicates the ink and the atmosphere only through the ink supply port. While the cleaning operation is performed in the ink jet recording apparatus equipped with such an ink cartridge, the ink container is substantially sealed. On the other hand, after the cleaning operation is completed, the ink container is opened again.
- the ink pressure trough has a structure in which the negative pressure fluctuation (hereinafter referred to as ripple) inside the ink flow path of the recording head is always in contact with the atmosphere.
- ripple the negative pressure fluctuation
- the ripple of an ink cartridge that has an air communication port in addition to the ink supply port is about 1 O mmHg.
- the ripple of the ink force trough having the ink receiving portion that is hermetically sealed is about 20 mmHg to 30 mmHg.
- the present inventors have one of the main causes of the first color mixing phenomenon that the force of drawing ink residue into the ink flow path suddenly increases due to such a large ripple. I guess.
- the color mixing phenomenon in the vicinity of the ink flow path connected to each discharge port in the vicinity of the discharge port of the ink flow path or the common liquid chamber (hereinafter referred to as the following) Unlike the second color mixing phenomenon), ink residue exists even inside the ink flow path.
- the presence state of the ink residue in the ink flow path immediately after the cleaning operation is considered to be almost the same. That is, when the first color mixing phenomenon occurs, the ink residue is distributed over a wider area inside the ink flow path.
- the movement of the color material due to the difference in the specific gravity of the plurality of color materials occurs in addition to the movement of the fluid due to the difference in the specific gravity of the plurality of inks inside the ink flow path.
- the first color mixing phenomenon is considered to occur more prominently.
- the difference in specific gravity of multiple inks decreases with time, but the difference in specific gravity of colorants does not decrease over time. Therefore, as long as the fluidity of the liquid is not lost inside the ink flow path, the color material is always moved due to the difference in specific gravity of the color material. The longer the time during which recording is not performed after the cleaning operation, the more the colorant in the ink residue that has entered the ink channel enters the ink channel. It is assumed that this is also due to the difference in specific gravity of the color materials.
- the problems described above are obtained by setting the characteristics between the plurality of inks constituting the ink set as follows.
- an ink force trig in which the ink container is always in contact with the atmosphere, for example, an ink force trig having an air communication port in addition to the ink supply port.
- the ripple before and after the cleaning operation differs between the case where an ink force bridge having an air communication port in addition to the ink supply port is used and the case where an ink cartridge in which the ink storage portion is sealed is used. Specifically, the ripple before and after the cleaning operation becomes relatively larger when using an ink cartridge in which the ink container is sealed. For this reason, when these two types of ink cartridges are used, the degree of fluid movement due to the difference in specific gravity of the plurality of inks inside the ink flow path is different. This is the first color mixing phenomenon. Affects the occurrence of
- an ink cartridge that stores a plurality of inks constituting the ink set is used as an ink cartridge.
- the following configuration must be satisfied. That is, among the plurality of inks, the first specific gravity is the largest.
- the difference in specific gravity between the first ink and the second ink having the smallest specific gravity is less than 0.020.
- the specific gravity of all the inks constituting the ink set should be set to the same value in consideration of reliability such as pigment dispersion stability and ink ejection stability. It turned out to be difficult. Therefore, as a result of studies by the present inventors, it is preferable that the difference in specific gravity between the first ink and the second ink is set to 0.0 3 0 or more. In the present invention, it is more preferable that the difference in specific gravity between the first ink and the second ink is not less than 0.00 30 and less than 0.020.
- the specific gravity of the plurality of inks constituting the ink set must be deliberately aligned. It can be said that was not done. This is because the difference in specific gravity between the first ink having the highest specific gravity and the second ink having the lowest specific gravity among the plurality of inks constituting the ink set is defined to be less than 0.020. This means that there has never been an invention that solves the first color mixing phenomenon. That is, the present invention aims to solve the novel problem of suppressing the first color mixing phenomenon, which has not been recognized by the conventional ink set. It is.
- the inventors have considered an unprecedented concept of aligning the specific gravity of a plurality of inks constituting an ink set as much as possible.
- the difference in specific gravity between the first ink having the highest specific gravity and the second ink having the lowest specific gravity is set to less than 0.020 for the first time.
- the present invention has been achieved.
- the first color mixing phenomenon is more effectively suppressed by setting the specific gravity of the first ink and the specific gravity of the second ink to 1.0 30 or more, respectively.
- the specific gravity of each of the first and second inks is less than 1.0 30, when the ink residue is drawn into the ink flow path, the ripple before and after the cleaning operation is large. The resulting liquid movement speed increases. As a result, the ink residue drawn into the ink flow path easily moves to the inside of the ink flow path. For this reason, the second color mixing phenomenon may be deteriorated as compared with the case where the specific gravity of the first ink and the specific gravity of the second ink are not less than 1.0 30. It may be necessary to increase the number of preliminary discharges. In consideration of reliability such as ink ejection stability and sticking resistance, it is preferable that the specific gravity of the first ink and the specific gravity of the second ink are 1.100 or less, respectively.
- the specific gravity of the first ink and the specific gravity of the second ink are set to 1.0 30 to 1.100, respectively, and further, 1.0 4 to 1.0.93. This is particularly preferable because the effect of suppressing the color mixing phenomenon can be obtained more remarkably.
- the specific gravity of all inks constituting the ink set may be set to 1.0 3 0 or more and 1.0 100 or less, respectively, and 1.0 4 1 or more and 1.0 9 3 or less, respectively. Particularly preferred.
- the plurality of inks constituting the ink set It is preferable that the specific gravity of each color material contained satisfies the following relationship. That is, the coloring material contained in the first ink and the second ink P2007 / 062832
- the difference in specific gravity between the first color material having the highest specific gravity and the second color material having the lowest specific gravity be 0.02 or less.
- the present inventors have examined the relationship between the color material specific gravity and the color mixing phenomenon when an organic pigment is used as the color material. Specifically, C.I. Pigment Drain 7 with a relatively high specific gravity and C.I. Pigment Red 1 2 2 with an average specific gravity and a slightly higher specific gravity C.I. The color mixing phenomenon of Blue 15: 3 and CI Pigment Red 1 2 2 was compared. As a result, it was confirmed that the latter, that is, the combination of color materials having a smaller specific gravity difference, can suppress the second color mixing phenomenon with a smaller number of preliminary ejections.
- the difference in specific gravity between the first color material and the second color material is preferably set to 0.010 or less.
- the color material in the present invention refers to a dye or a pigment. Furthermore, in the present invention, when the color material is a pigment, the color material also refers to a pigment dispersion containing a pigment and a dispersant.
- the specific gravity of the color material in the present invention means that all components other than the color material in the ink (a pigment dispersion containing a pigment and a dispersant when the color material is a pigment) and water are replaced with water. The specific gravity of the liquid.
- the content of the coloring material in each of the first and second inks is as follows. That is, it is preferable that the content of the first color material and the content of the second color material are the same, or the content of the first color material is smaller than the content of the second color material. . This is because such a color material content makes it difficult for the color mixing phenomenon caused by the difference in specific gravity of the color material to occur. Note that the above phenomenon appears as a more significant difference when the specific gravity of the color material of each of the first ink and the second ink is 1.0 17 or more and 1.0 39 or less.
- the water-soluble organic solvent having the smallest specific gravity is defined as the first water-soluble organic solvent.
- the ink jet recording apparatus is left for a long time in a state where a plurality of inks exist in the ink flow path.
- the flow path resistance of the recording head that discharges the first ink is larger than the flow path resistance of the recording head that discharges the second ink. In this way, when performing the cleaning operation, the volume of the ink that is sucked and discharged from the ejection port and the volume of the ink that is sucked and discharged from the ejection port when the first ink is discharged. Can be less. As a result, the ripple of the recording head that discharges the first ink is smaller than the ripple of the recording head that discharges the second ink, and the inside of the ink flow path that discharges the first ink. Ink residue can be prevented from being drawn in.
- the movement of fluid due to ripples can be suppressed inside the ink flow path that discharges the first ink, so it is possible to suppress the movement of fluid due to the difference in specific gravity among multiple inks. It becomes. As a result, it is considered that the effect of suppressing the first color mixing phenomenon can be obtained remarkably.
- the flow path resistance of the recording head can be appropriately adjusted by adjusting the viscosity of the ink. Specifically, by making the viscosity of the first ink larger than the viscosity of the second ink, the flow path resistance of the recording head that discharges the first ink is set, and the recording that discharges the second ink is performed. The flow resistance of the head can be made larger.
- the difference in viscosity between the first ink and the second ink varies slightly depending on the configuration of the ink flow path. Specifically, the viscosity of the first ink is equal to the viscosity of the second ink.
- the viscosity of the first ink and the second ink should be 2. O m Pa 's or more and 5. O m Pa a -It is preferable to set it as s or less. Also, the viscosity of all inks that make up the ink set It is particularly preferable that the degrees be 2. O m Pa's or more and 5.0 m Pa ⁇ s or less, respectively.
- the present inventors have made the following studies with the aim of finding a method for more effectively suppressing the first color mixing phenomenon.
- FIG. 9 is a schematic diagram showing the behavior when two liquids come into contact with each other.
- one liquid liquid 2: Z 1 0 0 1
- the second pattern tries to diffuse each other's liquid into the other liquid, so that the mixed liquid (Z 1 0 0 2).
- the present inventors have studied for the purpose of more effectively suppressing the first color mixing phenomenon by utilizing the phenomenon described above. That is, the ink set is configured so that the surface tension of the first ink having the highest specific gravity among the plurality of inks constituting the ink set is smaller than the surface tension of the second ink having the lowest specific gravity. . In this way, the ink residue ejects the first ink PC orchid 00 back recommendation
- the following configuration is preferably satisfied. That is, it is preferable to make the surface tension of the first ink smaller than the surface tension of the second ink. Further, it is preferable that the surface tension of the second ink is 3 mNZm or more larger than the surface tension of the first ink. It has been found that by adopting such a configuration, reliability such as ejection stability and storage stability can be obtained at a high level, and the first color mixing phenomenon can be more effectively suppressed.
- the surface tensions of the first ink and the second ink are 25.0 mNZm or more and 50.O mN / m or less, respectively, or 25.0 mNZm or more and 45 mN / m or less. It is preferable that Also, the surface tension of all inks that make up the ink set should be 25.OmN nom or more and 50.OmNZm or less, and moreover 25.OmN / m or more and 45mN / m or less. It is particularly preferred. In the present invention, the specific gravity, viscosity, and surface tension of the ink can be adjusted by appropriately determining the type and content of the components constituting the ink.
- the specific gravity, viscosity, and surface tension of the ink can be determined by appropriately determining the type and content of the resin. Can be adjusted.
- an aqueous medium containing water and a water-soluble organic solvent for each ink constituting the ink set.
- Content of water-soluble organic solvent in the ink Is preferably 3.0% by mass or more and 50.0% by mass or less based on the total mass of the ink.
- the water content (% by mass) in the ink is preferably 5% by mass or more and 95.0% by mass or less based on the total mass of the ink.
- the following water-soluble organic solvents can be used.
- Alkyl alcohols having 1 to 6 carbon atoms such as methanol, ethanol, propanol, propanediol, butanol, butanediol, pennolol, pennoldiol, hexanol, hexanediol, and the like.
- Amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide.
- Ketones or ketoalcohols such as acetone and diaceton alcohol.
- Ethers such as tetrahydrofuran and dioxane.
- Polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol having an average molecular weight of 200, 30, 40, 60, and 1, 00, etc. Has an alkylene group with 2 to 6 carbon atoms, such as ethylene glycol, propylene dallicol, butylene glycol, triethylene glycol, 1, 2, 6-hexanetriol, thiodiglycol, hexylene glycol, diethylene diol.
- Alkylene glycols; Lower alkyl ether acetates such as polyethylene glycol monomethyl ether acetate. Glycerin.
- Lower alkyl ethers of polyhydric alcohols such as ethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether, diethylene glycol methyl (or ethyl) ether, triethylene glycol monomethyl (or ethyl) ether.
- 1,2-hexanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, polyethylene glycol having an average molecular weight of 1,00, ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, or 2 —Pyrrolidone is preferably used.
- the water is preferably deionized water (ion exchange water).
- Color material Any colorant can be used as long as it is used for conventional inks.
- a dye having an anionic group or a pigment can be used.
- Pigments include resin-dispersed pigments that disperse pigments using dispersants (resin-dispersed pigments) and self-dispersed pigments that introduce hydrophilic groups on the surface of pigment particles (self-dispersed pigments). Can be used. Also, pigments (resin-bonded self-dispersing pigments) in which organic groups containing polymers are chemically bonded to the surface of the pigment particles, microdispensable without increasing the dispersibility of the pigment by increasing the dispersibility of the pigment. Force-pelled pigments can also be used.
- any dye may be used as long as it is an acid dye, a direct dye or a reactive dye described in the COLOR I NDEX. Even dyes not described in the color index can be used.
- a dye having an anionic group for example, a carboxyl group or a sulfonic acid group.
- the content (% by mass) of the dye in the ink may be 1.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, and more preferably 1.0% by mass or more and 5.0% by mass or less based on the total mass of the ink. preferable.
- CI Direct Yellow 8, 11, 12, 27, 28, 33, 39, 44, 50, 58, 85, 86, 87, 88, 98, 100, 110 etc.
- CI Acid Yellow 1, 3, 7, 11, 17, 23, 25, 29, 36, 38, 40, 42, 44, 76, 98, 99 07062832
- the content (mass%) of the pigment in the ink may be 0.1 mass% or more and 15.0 mass% or less, and more preferably 1.0 mass% or more and 10.0 mass% or less based on the total mass of the ink. I like it.
- black ink it is preferable to use carbon black such as furnace black, lamp black, acetylene black, or channel black as a pigment.
- carbon black such as furnace black, lamp black, acetylene black, or channel black
- the following commercially available products can be used.
- Rave Ann 7000, 5750, 5250, 5000ULTRA, 3500, 2000, 1500, 1250, 1200, 1190 ULTRA—II, 1170, 1255 (above Colombia).
- Black Pearls, Legal 330 R, 400 R, 66 OR, Mowgle L, Monak: 700, 800, 880, 900, 1000, 1100, 1300, 1400, 2000, Vulcan XC-72 R (above, made by Cappot).
- Carbon black newly prepared for the present invention can also be used. Of course, the present invention is limited to these. Any conventional bonbon black can be used. Further, the invention is not limited to a single pump rack, and magnetic fine particles such as magnetite and ferrite, titanium black, and the like may be used as a pigment.
- Water-insoluble azo pigments such as toluidine red, toluidine maroon, hansaiero 1 benzidine yellow 1 and pyrazolone red.
- Water-soluble azo pigments such as Rittor Red, Heliobold I, Pigments Ichilet, Permanent Red 2 B, etc. Derivatives from vat dyes such as alizarin, indanthrone, and thioindigo marine.
- Cover mouth cyanine pigments such as lid mouth cyanimbal and phthalocyanine binder.
- Quinacridone pigments such as quinacridone red and quinacridone magenta.
- Perylene pigments such as Perylene Red and Perylene Power.
- Isoindolinone pigments such as isoindolinone yellow and isoindolinone orange.
- Imidazolone pigments such as benzimidazole lone yellow, benzimidazolone orange, and benzimidazolone red;
- Pilanthrone pigments such as pyranthrone red and pyranthrone orange.
- the present invention is not limited to these.
- the organic pigment is represented by a color index (C.I.) number
- C.I. color index
- CI pigment yellow 12, 13, 14, 17, 20, 24, 74, 83, 86, 93, 97, 109, 1 10, '1 17, 120, 125, 128, 137, 138, 147, 148 150, 151, 153, 154, 166, 168, 180, 185 etc.
- CI pigment orange 16, 36, 43, 51, 55, 59, 61, 71 etc.
- C. I. Pigment Red 9, 48, 49, 52, 53, 57, 97, 122, 123, 149, 168, 175, 176, 177, 180, 192 etc.
- any resin can be used as long as it is a water-soluble resin.
- those having a weight average molecular weight of 1,000 to 30,000, more preferably 3,000 to 15,000 are preferred.
- the content (% by mass) of the dispersant in the ink is preferably 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less based on the total mass of the ink.
- the following can be used as the dispersant.
- Styrene vinyl naphthalene, aliphatic alcohol ester of ethylenically unsaturated carboxylic acid, acrylic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, vinyl acetate, vinyl pyrrolidone, acrylamide, or derivatives thereof
- a polymer used as a monomer One or more monomers constituting the polymer are preferably hydrophilic monomers, and a block copolymer, a random copolymer, a graft copolymer, or a salt thereof may be used. good.
- natural resins such as rosin, shellac, and starch can be used. These resins are preferably soluble in an aqueous solution in which a base is dissolved, that is, an alkali-soluble type.
- each ink constituting the ink set includes urea, urea derivatives, trimethylolpropane, trimethylolethane, and the like in order to maintain moisture retention.
- the content (% by mass) of the moisturizing solid content in the ink is from 0.1% by mass to 20.0% by mass, and more preferably from 3.0% by mass to 10.0% by mass, based on the total mass of the ink. The following is preferable.
- surfactants such as an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and an amphoteric surfactant may be used for each ink constituting the ink set.
- surfactants such as an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and an amphoteric surfactant may be used for each ink constituting the ink set.
- polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl phenols, acetylene glycol compounds, acetylene glycol ethylene oxide adducts, and the like can be used.
- each ink constituting the ink set includes a pH adjusting agent, an antifungal agent, an antiseptic agent, an antifungal agent, an antioxidant, an anti-reduction agent, and an evaporation accelerator, as necessary. You may contain various additives, such as.
- the ink set or ink cartridge set according to the present invention may take any of the following forms as long as a plurality of inks are used in combination.
- an ink set or ink composed of ink cartridges or ink cartridges with recording heads, with a structure that integrates ink containing parts for cyan, magenta, yellow, and black inks.
- Ink sets or ink cartridges that have an ink cartridge or a recording head with a recording head are integrated into the ink container that accommodates cyan, magenta, and yellow inks.
- the present invention defines the characteristics of the ink itself relative to other inks used in combination in an ink jet recording apparatus or as an ink cartridge. Not only It is good also as a form of such a deformation
- the plurality of inks constituting the ink set according to the present invention be applied to an ink jet recording method in which the ink is ejected by an ink jet method.
- the inkjet recording method mechanical energy acts on the ink.
- a recording method for ejecting more ink and a recording method for ejecting ink by applying thermal energy to the ink.
- an ink jet recording method using heat energy can be preferably used.
- Examples of the ink cartridge suitable for performing recording using a plurality of inks constituting the ink set according to the present invention include an ink cartridge including an ink storage portion for storing these inks.
- the configuration of the ink cartridge will be described below.
- FIG. 8 is an exploded perspective view of the ink cartridge.
- the ink force cartridge 100 includes a case member composed of a case 1 and a lid member 2, and a convex sheet 3 that is bonded to the case 1 and has a folded portion. Forming part.
- a pressure plate 4 and a compression coil panel 5 for applying the pressure plate 4 to the convex sheet side are provided in the ink containing portion. By thus biasing the convex sheet 3 outward, a negative pressure is generated in the ink containing portion.
- An ink supply port 6 that contacts an ink flow path to a recording head (not shown) is provided on one side of the housing 1.
- the casing 1 constitutes a container for containing ink as described above.
- the convex sheet 3 is welded to the outer periphery of the housing 1.
- a lid member 2 is attached to the opening of the casing 1 to protect the convex sheet 3 that is convex outward.
- a recording unit suitable for performing recording using a plurality of inks constituting the ink set according to the present invention has an ink containing portion for containing these inks.
- a recording unit including an ink cartridge and a recording head can be given.
- the ink jet recording apparatus of the present invention is provided with an ink cartridge having an ink storage portion that stores a plurality of inks constituting the ink set of the present invention, and a recording head for discharging the ink. It is characterized by.
- the recording head is an ink jet recording apparatus that ejects ink by applying thermal energy to the ink, a remarkable effect can be obtained.
- the ink jet recording apparatus is composed of a paper feed unit, a transport unit, a carriage unit, a paper discharge unit, a cleaning unit, and an exterior unit that protects these parts and imparts design properties from the role of each mechanism. The outline of these will be described below.
- FIG. 1 is a perspective view of the ink jet recording apparatus.
- 2 and 3 are diagrams for explaining the internal mechanism of the ink jet recording apparatus.
- FIG. 2 is a perspective view from the upper right part
- FIG. 3 is a sectional view of the ink jet recording apparatus. It is.
- a predetermined number of recording media in the paper feed unit including the paper feed tray 0 2 0 60 is composed of a paper feed roller 2 0 80 and a separation roller 2 0 4 1. (See Fig. 1 and Fig. 3).
- the recording medium is separated at the Ep, and only the top recording medium is transported.
- the recording medium sent to the transport section is guided by the pinch roller holder ⁇ 3 0 0 0 and the paper guide flapper ⁇ 3 0 30, and the roller pair of the transport roller ⁇ 3 0 60 and the pinch roller ⁇ 3 0 70 Sent to.
- the roller pair consisting of the transport roller ⁇ 3 0 60 and the pinch roller ⁇ 3 0 7 0 is rotated by the drive of the LF motor ⁇ 0 0 0 2, and this rotation causes the recording medium to blur. It is transported over the ten M 3 0 4 0 (see Fig. 2 and Fig. 3).
- the carriage section places the recording head H 1 0 0 1 (see FIG. 4) at the target image forming position, and the electric circuit board E 0 0 1 4 (see FIG. 2) Ink is ejected to the recording medium according to the signal.
- the detailed configuration of the recording head H I 0 0 1 will be described later.
- Main scanning in which the carriage M 4 0 0 0 (refer to FIG. 2) scans in the column direction while recording with the recording head H 1 0 0 1 and the transport roller M 3 0 6 0 (refer to FIG. 2 and FIG. 3) ) Alternately repeats sub-scanning to transport the recording medium in the row direction, thereby forming an image on the recording medium.
- the recording medium is sandwiched between the first paper discharge roller M 3 1 1 0 and the spur M 3 1 2 0 at the paper output (see Fig. 3), and conveyed to the paper output tray M 3 1 6 0 (See Figure 1).
- FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the cleaning unit of the ink jet recording apparatus.
- the cleaning unit Aspirate the ink from HI 0 0 1 and clean the recording head HI 0 0 1 (see Fig. 4).
- the cap holder M 5 0 60 is raised by a vertically movable mechanism, and the cap M 5 0 1 0 is brought into contact with the discharge port surface of the recording head HI 0 0 1 with an appropriate adhesion force to perform the cabbing.
- the ejection port array for ejecting the first ink and the ejection port array for ejecting the second ink are cabled with the same cap.
- the discharge port array is sealed by the suction chambers M 5 0 20 and M 5 0 30, and the discharge port array is sealed by the suction chambers M 5 0 2 0 and M 5 0 3 0. Is done.
- ink discharge ports M 5 0 70 and M 5 0 80 are provided in the suction chambers M 5 0 20 and M 5 0 30, ink discharge ports M 5 0 70 and M 5 0 80 are provided.
- the suction chamber M 5 0 2 0 has an ink outlet M
- the suction chamber M 5 0 30 is formed with an ink discharge port M 5 0 80, respectively.
- Tubes M 5 0 90 and M 5 1 0 0 are connected to these ink discharge ports M 5 0 70 and M 5 0 80, respectively. Further, tubes M 5 0 90 and M 5 1 0 0 are connected to pump M 5 0 0 0, respectively.
- the cap holder M 5 0 60 holds the cap M 5 0 1 0 and holds the cap M 5 0 1 0 against the discharge port surface of the recording head HI 0 0 1 by a drive mechanism (not shown). Driven in the direction of contact or separation.
- FIG. 7 shows a configuration in which the suction chamber formed by the peripheral wall portion M 500 40 is divided into two suction chambers having the same volume by the partition wall M 50 50.
- the volume of the suction chambers may be different from each other, and there may be one suction chamber. Further, an ink absorbing material or the like may be disposed inside the cap suction chamber.
- the configuration of the head cartridge H I 100 will be described (see FIG. 4).
- the head cartridge H 1 0 0 0 is the recording head H 1 0 0 1, means for mounting the ink cartridge H 1 90 0 0, and the ink head 1 H 0 0 0 0 Means for supplying ink.
- the head cartridge H I 0 0 0 is detachably mounted on the carriage M 4 0 0 (see FIG. 2).
- FIG. 4 is a view showing a state where the sink cartridge H 1 900 is attached to the head cartridge H 1 0 0 0.
- the ink jet recording apparatus forms an image using each ink such as yellow, magenta, cyan, black, light magenta, light cyan, and green. Therefore, the ink cartridge H 1 900 is also prepared for seven colors independently. As shown in FIG. 4, each ink cartridge is detachable from the head cartridge H 1 0 0 0 0. Yes.
- the ink cartridge HI 900 can be attached and detached while the head cartridge H 1000 is mounted on the carriage M4000 (see FIG. 2).
- FIG. 5 is an exploded perspective view of the head cartridge HI 000.
- the head cartridge H 1000 includes a recording element substrate, a plate, an electric wiring substrate H 1300, a dielectric holder H 1500, a flow path forming member H 1600, a filter H 1700, a seal rubber HI 800, and the like.
- the recording element substrate is composed of a first recording element substrate H 1100 and a second recording element substrate H 1101, and the plate is composed of a first plate HI 200 and a second plate HI 400.
- the first recording element substrate H 1 100 and the second recording element substrate H 1 101 are Si substrates, and a plurality of recording elements (nozzles) for ejecting ink are formed on one side by photolithography technology. Yes.
- the electrical wiring such as A1 that supplies power to each recording element is formed by a film forming technique, and a plurality of ink flow paths corresponding to individual recording elements are also formed by a photolithography technique. Furthermore, an ink supply port for supplying ink to a plurality of ink flow paths is formed so as to open on the back surface.
- FIG. 6 is an enlarged front view illustrating the configuration of the first recording element substrate H 1100 and the second recording element substrate H 1101.
- H2000 to H2600 are recording element rows (hereinafter also referred to as ejection port rows) for supplying different inks.
- On the first recording element substrate HI 100 there are formed a three-color ejection port array: yellow ink ejection port array H 2000, magenta ink ejection port array H 2100, and cyan ink ejection port array H 2200. Has been.
- the second recording element substrate HI 101 includes a light cyan ink ejection port array H2300, a black ink ejection port array H2400, a green ink ejection port array H 2500, and a light magenta ink ejection port array H 2600,
- the four-color discharge port array is formed.
- Each of the ejection port arrays is composed of a plurality of nozzles arranged at a predetermined interval in the conveyance direction of the recording medium. That is, the discharge port is formed in the direction of gravity. In FIG. 6, some of the nozzles constituting the discharge port array are omitted.
- the first recording element substrate HI 100 and the second recording element substrate H 1 100 are bonded and fixed to the first plate H 1 200.
- an ink supply port H 1201 for supplying ink to the first recording element substrate HI 100 and the second recording element substrate HI 1001 is formed.
- a second plate H 1400 having an opening is bonded and fixed to the first plate HI 20 °.
- the second plate H 1400 is arranged so that the electrical wiring board H 1 300, the first recording element board H 1 100, and the second recording element board HI 101 are electrically connected. Hold 1300.
- the electrical wiring substrate H 1300 applies an electrical signal for ejecting ink from each nozzle formed on the first recording element substrate H 1 100 and the second recording element substrate H I 1 0 1.
- This electric wiring board H 1300 is provided with electric wirings corresponding to the first recording element board H 1 100 and the second recording element board H 1 101, and an electric signal from the ink jet recording apparatus located at the end of this electric wiring.
- an external signal input terminal H 1301 for receiving the signal is positioned and fixed on the back side of the evening holder HI 500.
- Ink cartridge HI 900 holds the flow path forming member HI 600 to the tank holder HI 500, for example, by ultrasonic welding, and the ink flow path from the ink HI 900 to the first plate HI 200 is the ink flow path.
- HI 50 1 is formed.
- a filter H 1700 is provided at the ink cartridge side end of the ink flow path H 1501 that engages with the ink cartridge HI 900, and can prevent dust from entering from the outside.
- a seal rubber HI 800 is attached to the engaging portion with the ink strength bridge HI 900 so that ink evaporation from the engaging portion can be prevented.
- the head cartridge H 1 00 0 0 is configured by joining a part of the tank holder and the recording head portion HI 0 0 1 by bonding or the like.
- the tank holder portion is composed of a tank holder H 1 500, a flow path forming member H 1 600, a fill evening H 1 700, and a seal rubber H 1 800.
- the recording head portion H 1 0 0 1 includes a first recording element substrate H 1 100 and a second recording element substrate H 1 1 0 1, a first plate H 1 2 0 0, electrical wiring It consists of a substrate H 1 300 and a second plate ⁇ ⁇ 4 0 0. '
- Pigment dispersions 1 to 4 were prepared by the following procedure.
- the specific gravity of the color material means the specific gravity of the liquid in which all components other than the color material (pigment dispersion containing pigment and dispersant) and water in the ink are replaced with water. is there.
- the specific gravity of the color material was measured at 25 ° C. using a floating hydrometer (trade name: Standard hydrometer; manufactured by Tech Jam).
- the dispersing agent comprises poly (benzyl methacrylate-co-acrylic acid) (composition (mole) ratio 70:30) having an acid value of 200 and a weight average molecular weight of 12,200.
- a resin obtained by neutralization with a 10% by mass aqueous potassium hydroxide solution was used.
- the specific gravity of the liquid obtained by adjusting the pigment dispersion 1 obtained above to be 4% by mass with ion-exchanged water was measured and found to be 1.017.
- the specific gravity of the liquid obtained by adjusting the pigment dispersion 1 obtained above to be 5% by mass with ion-exchanged water was measured and found to be 1.027.
- pigment C.I. Pigment Red 149
- dispersant a resin obtained by neutralizing a styrene-acrylic acid copolymer having an acid value of 200 and a weight average molecular weight of 10,000 with a 10% by mass aqueous sodium hydroxide solution was used. .
- the specific gravity of a liquid prepared by adjusting the pigment dispersion 2 obtained above to be 4% by mass with ion-exchanged water was measured and found to be 1.028.
- the dispersant is a resin obtained by neutralizing an AB type block polymer of benzyl methacrylate having an acid value of 250 and a weight average molecular weight of 5000 and methacrylic acid with a 10% by mass aqueous potassium hydroxide solution. Was used.
- the specific gravity of the liquid obtained by adjusting the pigment dispersion 3 obtained above so that the pigment concentration was adjusted to 4% by mass using ion-exchanged water was 1.039.
- the dispersant was neutralized with poly (benzyl methacrylate-co-acrylic acid) having an acid value of 200 and a weight average molecular weight of 12,000 (composition (mole) ratio 70:30) with a 10% by mass aqueous sodium hydroxide solution.
- the resin obtained by doing so was used.
- the specific gravity of the liquid obtained by adjusting the pigment dispersion 4 obtained above to be 4% by mass with ion-exchanged water was measured and found to be 1.027.
- Table 1 shows the specific gravity of each ink and color material, ink viscosity and surface tension.
- the specific gravity was measured at 25 ° C using a floating hydrometer (trade name: standard hydrometer; manufactured by Tech Jam).
- the viscosity was measured at 25 ° C using a RE80L viscometer (manufactured by Toki Sangyo).
- the surface tension was measured at 25 ° C using an automatic surface tension meter CBV P-Z (manufactured by Kyowa Interface Science).
- the pigment concentration of the prepared ink was 4% by mass for inks 1 to 7 and 9 to 12, and 5% by mass for ink 8. table 1
- Table 2 below shows the specific gravity of each water-soluble organic solvent used to prepare the ink.
- the specific gravity was measured at 25 using a floating type hydrometer (trade name: standard hydrometer; manufactured by Tech Jam).
- Example 33 Ink sets of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3 were used. Each ink constituting each ink set was filled into an ink cartridge having the structure shown in FIG.
- the ink cartridge having the configuration shown in FIG. 8 has an ink containing portion that is in a hermetically sealed state, that is, an ink containing portion that has only an ink supply port as a portion where the ink comes into contact with the atmosphere.
- the filling amount of each ink when filling each ink with a single ink force is as follows with respect to the maximum filling amount that can be filled with one ink force. The first ink was half the maximum filling amount of the ink cartridge, and the second ink was the maximum filling amount of the ink cartridge.
- Ink jet recording device (trade name: PI XU S 9 90 0 i; Canon) that ejects ink from the recording head by the action of heat energy, using two ink cartridges filled with each ink that constitutes the ink set (Manufactured) was installed in a modified version.
- the ink jet recording apparatus performs recording in one pass and in one direction.
- the number of ejection ports forming the ejection port array of the recording head is 7 6 8 per color, and the width between the ejection port arrays is 0.64 inch, the discharge volume per ink drop is about 2 pL (picoliter).
- the ink cartridge containing the first ink is mounted on the ink jet recording apparatus so that the ink position is in the yellow position and the ink cartridge containing the second ink is in the magenta position.
- the discharge ports of the inks to be used are adjacent to each other.
- the yellow and magenta discharge port arrays are capped with the same cap to perform a cleaning operation.
- the recording medium used was a professional photo paper PR-1100 (trade name; manufactured by Canon Inc.).
- the recording stop time after performing the cleaning operation was set to 30 minutes and 60 minutes, respectively, two recorded materials were produced, and the cleaning operation was performed according to the above procedure. The recording was stopped during this time, one recorded material was produced, and this process was repeated twice.
- iwmi Predetermined time (10 minutes, 30 minutes, and 60 minutes) Evaluation was performed by visually checking the state of color mixture in the recorded matter obtained after the recording was stopped.
- the evaluation criteria for color mixing are as follows. Table 4 shows the evaluation results.
- the color mixture that is slightly confirmed in the area to be recorded in the first scan can be obtained by performing preliminary discharge of more than 16, 00 0 drops and 1 8, 0 000 drops or less per discharge port. I know it wo n’t be confirmed.
- color mixing that is slightly confirmed in the area recorded in the second scan is also possible by performing preliminary discharge of more than 1,800 droplets and less than 1,980 droplets per discharge port. It is known that the level is hardly confirmed.
- Example 1 when the color mixture was evaluated according to the evaluation criteria listed above, the same evaluation results were obtained. However, in Examples 3 and 7, compared with Examples 1, 5, 6, and 8, the color mixture state in the image after 30 minutes of recording stop was slightly inferior. However, the state of color mixture in the image after 60 minutes of recording stop in Example 3 was the same as the state of color mixture in the image after 30 minutes of recording stop. On the other hand, in Examples 1, 5, and 6, the mixed color state in the image after 30 minutes of recording stop was slightly superior to that in Example 3, but in the image after 60 minutes of recording stop. The color mixture was at the same level. Furthermore, when the mixed color states in the images after the 60-minute recording stop of Examples 5 and 8 were compared, Example 8 was slightly inferior in the mixed color state.
- Example 7 was slightly inferior in the mixed color state.
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Abstract
特定のインク流路の内部に他のインクが入り込むという新たな混色現象の発生を抑制することができるインクセットを提供する。 該インクセットは複数のインクから構成される。前記インクセットを構成する複数のインクはそれぞれ、密閉状態となるインク収容部を有するインクカートリッジに収容されている。前記インクセットを構成する複数のインクのうち、比重が最も大きい第1のインク及び比重が最も小さい第2のインクにおける比重の差が0.020未満である。
Description
明細書
インクセット、 インクカートリッジのセット、 インクジェット記録方法、 記録ュニット、 及びィンクジェット記録装置 技術分野
本発明は、 インクセットを構成する複数のインクがそれぞれ、 密閉状態とな るインク収容部を有するインクカートリッジに収容されたインクセット、 イン クカー卜リッジのセッ卜、 インクジェット記録方法、 記録ュニット、 及びィン クジエツ卜記録装置に関する。
背景技術
インクジエツト記録装置においては、 記録へッドからのインク漏れやインク 供給過多による記録性能の低下を招かないように、 インクカートリッジから記 録へッドにィンクを安定に供給することが要求されている。
従来から、 インクを安定に供給するために、 インクカートリッジにおけるィ ンク収容部の圧力を様々な方法で調整することが検討されている。 例えば、 記 録ヘッドにインクの水頭圧がかかることを防止する方法に関する提案がある (特開 2 0 0 2— 2 3 4 1 8 3号公報参照)。 又、 インク収容部の内部に負圧 発生部材として多孔質部材を有する構成とし、 ィンクを保持することに関する 提案がある (特開昭 6 3— 1 .1 8 2 6 0号公報、 特開平 0 2— 5 2 2号公報、 及び特開平 0 7— 0 6 0 9 8 4号公報参照)。 更に、 負圧発生部材として、 圧 力板ゃバネ部材を用いることに関する提案がある (特開 2 0 0 3 - 1 9 1 4 8 9号公報及び特開 2 0 0 3— 2 5 1 8 2 1号公報参照)。 発明の開示
本発明者らは、 色材として顔料を含有するインク (顔料インク) を収容する のに適したィンク力一卜リッジとして、 以下のようなィンク収容部を有するィ
ンクカートリッジを用いることについて検討した。 具体的には、 多孔質のイン ク保持部材を有さないィンク力一トリッジを用ることについての検討を行つ た。このようなインクカートリッジは、顔料の沈降を抑制することができ、又、 インクを使い切った後のィンク力一トリッジ内のィンク残量を極力少なくす ることができると考えられる。 更に、 インクジェット記録装置として、 上記で 述べたようなインクカートリッジを複数搭載することができるインクジエツ ト記録装置を用いて検討を行った。
本発明者らは、 上記インクジエツト記録装置が記録を行っていないときに、 記録へッドの吐出口列を覆うキャップに連通する吸引ポンプにより負圧を発 生させることにより吐出口から不要なインク等を吸引して排出する、 所謂クリ —ニング操作を行った。 その後、 再び記録ヘッドからインクを吐出させたとこ ろ、 以下のような問題が起きることがわかった。 即ち、 同一のキャップで吸引 して排出した複数の吐出口列のうち、 特定のインク流路に他のインクが入り込 む現象 (以後、 混色現象と呼ぶ) が起きることがわかった。
前記現象を本発明者らが初めて確認した際には、 この混色現象は、 以下に述 ベるような、 これまでにも知られていた混色現象と同様のメカニズムにより生 じるものであると考えた。 即ち、 記録ヘッドの表面に付着したインクやキヤッ プ内に存在するインク (以後、 インク残渣と呼ぶ) が、 インク流路の毛管力等 により、 インク流路に入り込む。 その結果、 インク流路の吐出口近傍に、 他の インクが入り込むようになる、 と考えた。
そこで、 本発明者らは、 前記現象を回避する一般的な手法として通常行われ る、 記録の開始前にキャップ内にインクを吐出する操作 (以後、 予備吐出と呼 ぶ) を行った。 しかし、 予備吐出するインク滴の数 (予備吐出数) を通常の混 色現象を解決するのに十分な予備吐出数と比較して大幅に増やしても、 混色現 象が解決することはなかった。
そこで、 本発明者らは、 インク流路の内部における、 混色現象が起きた部分
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のインクを全て排出することを目的として、 クリーニング操作を数回繰り返し て行った。 しかし、 クリーニング操作の回数を増やしても、 混色現象はなくな るどころか、 かえって混色現象が悪化するという、 本発明者らの予想に反した 結果となった。
上記で述べた結果に基づいて、 本発明者らは、 混色現象について詳細に検討 を行った結果、 以下のことがわかった。 即ち、 この混色現象は、 従来から確認 されているインク流路の吐出口近傍や共通液室のうち、 個々の吐出口に連通す るインク流路の近傍での混色現象ではなく、 インク流路の内部にまで、 他のィ ンクが入り込むという、 新たな混色現象であることがわかった。 尚、 共通液室 とは、 記録ヘッドにおける、 インクを吐出する複数の吐出口にそれぞれ連通す る複数のインク流路に共通して連通する共通液室のことである。 又、 本発明に おけるインク流路の内部とは、記録へッドのインク流路及び共通液室、更には、 インクカートリッジのインク収容部から共通液室ヘインクを供給するための ィンク供給路の全体のことである。
更に、上記で述べた混色現象が起きた場合に、クリ一ニング操作を行った後、 インクを記録ヘッドより吐出しない状態でインクジェット記録装置をしばら く放置した。 その後、 再び記録を行うと、 始めのうちは、 前記吐出口が本来吐 出するはずのインクを吐出した。 しかし、 この状態でしばらく記録を継続する と、 突如、 前記吐出口から吐出するはずのインクではないインクが吐出される という、 これまでに確認されることがなかった新たな現象が発生することがわ かった。 そして、 吐出口から吐出するはずのインクではないインクとは、 上記 で述べた、 インク流路の内部に入り込んだ他のィンクであることがわかった。 更に、 クリーニング操作を行った後に、 記録を行わない時間が長くなればなる 程、 特定のインク流路に入り込んだ他のインクが、 インク流路の内部にまで入 り込む現象が起きた。 このような状態になると、 予備吐出数を多少増やす程度 で解決できる混色現象のレベルを遥かに超えることがわかった。
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従って、 本発明の目的は、 上記で述べたような、 新たな混色現象を抑制でき るインクセットを提供することにある。 又、 本発明の別の目的は、 前記インク セットを用いたインクカートリッジのセット、 インクジェット記録方法、 記録 ュニット、 及びインクジエツト記録装置を提供することにある。
上記の目的は以下の本発明によって達成される。 即ち、 本発明にかかるイン クセットは、 複数のインクで構成されるインクセットであって、 前記インクセ ットを構成する複数のインクがそれぞれ、 密閉状態となるインク収容部を有す るインクカートリッジに収容されてなり、 前記インクセットを構成する複数の インクのうち、 比重が最も大きい第 1のィンク及び比重が最も小さい第 2のィ ンクにおける比重の差が、 0 . 0 2 0未満であることを特徴とする。
又、 本発明の別の実施態様にかかるインクカートリッジのセットは、 複数の インク力一トリッジを有するインクカートリッジのセッ卜であって、 前記複数 のインクカートリッジに収容されている複数のインクが、 前記インクセットを 構成する複数のィンクであることを特徴とする。
又、 本発明の別の実施態様にかかるインクジェット記録方法は、 インクをィ ンクジエツト方式で吐出するインクジエツト記録方法において、 前記インクが、 前記ィンクセットを構成する複数のィンクであることを特徴とする。
又、 本発明の別の実施態様にかかる記録ユニットは、 インクを収容するイン ク収容部を有するインクカートリッジと、 インクを吐出するための記録へッド とを備えた記録ユニットにおいて、 前記インクが、 上記構成のインクセットを 構成する複数のインクであることを特徴とする。
又、 本発明の別の実施態様にかかるインクジェット記録装置は、 インクを収 容するィンク収容部を有するィンク力一トリッジと、 ィンクを吐出するための 記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置において、 前記インクが、 上記 構成のインクセットを構成する複数のインクであることを特徴とする。
本発明によれば、 ィンク収容部が密閉状態となるィンクカートリツジを用い
る場合でも、 混色現象の発生を抑制することができるインクセットを提供する ことができる。 このため、 従来と同程度の予備吐出を行うことで、 優れた画像 を提供することが可能となる。 又、 本発明の別の実施態様によれば、 前記イン クセットを用いたインクカートリッジのセット、 インクジェット記録方法、 記 録ユニット、 及びインクジェット記録装置を提供することができる。
'図面の簡単な説明
図 1は、 インクジェット記録装置の斜視図である。
図 2は、 インクジェット記録装置の機構部の斜視図である。
図 3は、 インクジェット記録装置の断面図である。
図 4は、 へッドカ一トリッジにィンクカートリッジを装着する状態を示す斜 視図である。
図 5は、 ヘッド力一トリッジの分解斜視図である。 · 図 6は、 へッドカ一トリッジにおける記録素子基板を示す正面図である。 図 7は、 インクジェット記録装置のクリーニング部の構成を示す模式図であ る。
図 8は、 インクカートリッジの分解斜視図である。
図 9 A及び 9 Bは、 2種の液体が互いに接触したときの挙動を示す模式図で ある。 発明を実施するための最良の形態
以下、好ましい実施の形態を挙げて、本発明を詳細に説明する。尚、インク、 水溶性有機溶剤、 色材等の比重、 インクの粘度及び表面張力は、 2 5 °Cにおい て常法によって測定することができる。 後述の実施例においては、 インク、 水 溶性有機溶剤、 色材等の比重は、 浮き型の比重計 (商品 :標準比重計;テツ クジャム製) を用いて 2 5 °Cで測定した。 又、 インクの粘度は、 R E 8 0 L型
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粘度計 (東機産業製) を用いて 2 5 で測定した。 又、 インクの表面張力は、 自動表面張力計 C B V P— Z (協和界面科学製) を用いて 2 5 °Cで測定した。 ' 更に、 本発明においては、 差の値は絶対値として考えるものとする。
本発明者らは、 上記で述べたような、 従来にない混色現象が起きるメカニズ ムを解明するために、 様々な検討を行った。 先ず、 どのような条件が揃ったと きに混色現象が起きるのかということについて検討を行ったところ、 以下の条 件が揃ったときに、 混色現象が顕著に起きることがわかった。 即ち、 (1 ) ィ ンクジエツト記録装置に搭載されている複数のインクのうち、 吐出口が隣接し 合う少なくとも 2種のインクにおける比重の差が 0 . 0 2 0以上である。 又、 ( 2 ) 前記少なくとも 2種のインクが、 インクを収容するインク収容部が密閉 状態となるィンク力一トリッジにそれぞれ収容されている。
前記 (1 ) 及び (2 ) の 2つの条件が揃うと、 比重が相対的に大きいインク を吐出するインク流路の内部に、 比重が相対的に小さいインクが入り込む。 そ の結果、 本発明の課題であるインク流路の内部における混色現象 (以下、 第 1 の混色現象と呼ぶ) が発生することがわかった。
尚、 本発明における、 「密閉状態となるインク収容部」 は、 クリーニング操 作の際に、 インク収容部と大気が接する部分が実質的に存在しない状態となり 得ることを意味する。 具体的には、 インク収容部と大気が接する部分がインク 供給口のみであること、つまり、ィンク収容部に収容されたィンクと大気とが、 インク供給口のみを介して連通することを意味する。
インク収容部は、 より具体的には以下のような構成となっている。 インクジ エツト記録装置は、 ィンクの乾燥等を防ぐために記録へッドの吐出口をキヤッ プで覆うようになっており、 前記キャップはチューブを介して廃インク吸収体 と連通する構成を有する。 そして、 クリーニング操作を行う際には、 記録へッ ドの吐出口と前記キャップとが当接する。 キャップに連通するチューブは廃ィ ンク吸収体と連通しているものの、 クリーニング操作を行っている間は、 前記
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チューブの内部はインクで満たされる。 そのため、 インク収容部と大気が接す る部分がィンク供給口のみであるインク収容部は実質的に密閉状態となる。 尚、 前記キヤップは、 複数の吐出口列をまとめて同一のキヤップでキヤッビングし て、 クリーニング操作、 即ち吸引を行う構成となっている。
上記で挙げた (1 ) 及び (2 ) の条件が揃ったときに、 第 1の混色現象の起 きる原因は明確ではないが、 本発明者らはその原因を以下のように推測してい る。 負圧発生部材として、 圧力板やパネ部材を用いたインクカートリッジは、 ィンク供給口のみを介してィンクと大気とが連通する。 このようなィンクカー トリッジを搭載したインクジェット記録装置においてクリ一ニング操作が行 われている間は、 インク収容部は実質的に密閉状態となる。 一方、 クリーニン グ操作が終了した後には、 ィンク収容部は再び開放状態となる。
このような構成のインク力一トリッジは、 記録へッドのインク流路の内部に おける負圧変動 (以下、 リップルと呼ぶ) が、 インク収容部が常に大気と接す る構成、 例えば、 インク供給口に加えて大気連通口を有するインクカートリツ ジと比較して大きくなる。 具体的には、 インク供給口に加えて大気連通口を有 するインクカートリッジのリップルが 1 O mmH g程度である。 これに対して、 密閉状態となるィンク収容部を有するィンク力一トリッジのリップルは、 2 0 mmH gから 3 O mmH g程度である。 本発明者らは、 このようにリップルが 大きいことにより、 インク残渣がインク流路の内部に引き込まれる力が急激に 大きくなることが、 第 1の混色現象が起きる主な原因の 1つであると推測する。 本発明者らの検討の結果、 インクジエツト記録装置に搭載された複数のイン クカ一トリッジのうち、 インクカートリッジ内のインク残量が他のインクカー トリッジと比較して極端に少ないィンク力一トリッジが存在する場合、 以下の 現象が起きることがわかった。 即ち、 インク残量が少ないインクカートリッジ と連通する記録ヘッドのインク流路は、 他のインクカートリッジと連通する記 録へッドのインク流路と比較して、 クリーニング操作前後のリップルがより大
きくなることがわかった。 その結果、 インク残渣が、 インク残量が少ないイン クカートリッジと連通するインク流路の内部に特に顕著に引き込まれること が確認された。
次に、 本発明の最大の特徴である、 複数のインクにおける比重の差と第 1の 混色現象との関係を説明する。 上記で述べたように、 インク収容部が密閉状態 となるィンク力一トリッジを用いる場合、 ィンク残渣がィンク流路の内部に入 り込む現象が顕著に発生する。 このとき、 もともとインク流路の内部に存在す るインクの比重よりも、 比重が小さいインク残渣が前記インク流路の内部に引 き込まれた場合、 前記ィンク流路の内部では以下に述べるような現象が起きる。 第 1の混色現象が起きる場合、 従来から知られている、 インク流路の吐出口 近傍や共通液室のうち、 個々の吐出口に連通するインク流路の近傍での混色現 象 (以下、 第 2の混色現象と呼ぶ) とは異なり、 インク流路の内部にまでイン ク残渣が存在する。 しかし、 これらの第 1の混色現象及び第 2の混色現象にお ける、 クリーニング操作直後のインク流路におけるインク残渣の存在状態はほ ぼ同様であると考えられる。 即ち、 第 1の混色現象が起きた場合の方がインク 流路の内部のより広範囲にインク残渣が分布する。
しかし、 第 1の混色現象が起きる場合は、 リップルに起因する流体の移動の 影響が低下し始めると、 複数のインクにおける比重の差に起因する、 つまり重 力に従った流体の移動が支配的になる。 即ち、 もともとインク流路の内部に存 在していた比重が大きいインクは、 インク流路の吐出口近傍に移動する。 又、 前記インク流路に引き込まれたインク残渣のうち比重が小さいインク残渣は、 インク流路の内部、 特にはインクカートリッジのインク収容部から共通液室へ インクを供給するインク供給路にまで移動する。 このようにして、 インク流路 の内部には、 色材の濃度分布が存在するようになる。 その結果、 クリーニング 操作を行った後、 インクを吐出口より吐出しない状態でインクジェット記録装 置をしばらく放置して、 その後再び記録を行うと、 始めのうちは、 吐出口が吐
出するはずのインクを吐出する。 しかし、 この状態でしばらく記録を継続する と、 突如、 前記吐出口から吐出するはずのインクではないインク、 即ち、 前記 インク流路の内部に引き込まれた他のインクが吐出されるという、 これまでに 確認されることがなかった現象が発生したものと推測している。 従って、 これ までに述べてきたことからも明らかであるように、 この第 1の混色現象は、 従 来から知られている第 2の混色現象とは全く異なる現象である。 - 更に、 本発明者は、 色材として染料を含有するインク (染料インク) と比較 して、 色材として顔料を含有するインク (顔料インク) を用いると、 上記で述 ベた第 1の混色現象がより顕著に起きることを確認した。 この理由は明確では ないが、 本発明者らはその理由を以下のように推測している。 即ち、 顔料、 特 には後述する樹脂分散型顔料は、 染料と比較して、 色材、 即ち顔料や顔料分散 体そのものの比重の差が大きい。 このため、 顔料インクを用いると、 インク流 路の内部では、 複数のィンクにおける比重の差に起因する流体の移動に加えて、 複数の色材における比重の差に起因する色材の移動が起きることになり、 第 1 の混色現象がより顕著に起きると考えられる。 複数のインクにおける比重の差 は、 時間の経過と共に減少するが、 色材の比重の差は、 時間が経過しても減少 しない。 このため、インク流路の内部で液体の流動性が失われない限りは常に、 色材の比重の差に起因する色材の移動が発生している状態となる。 クリ一ニン グ操作を行った後、 記録を行わない時間が長い程、 インク流路の内部に入り込 んだインク残澄中の色材が、 インク流路の内部にまで入り込む現象は、 この色 材の比重の差に起因するものでもあると推測する。
上記で述べた第 1の混色現象を抑制するために本発明者らが検討を行った 結果、 インクセットを構成する複数のインク間の特性を以下の関係とすること で、 上記で述べた課題を解決することができるという知見を得た。 即ち、 イン クセットを構成する複数のィンクをそれぞれ収容するィンクカートリッジと して、 インク収容部が密閉状態となるインクカートリッジを用いる場合に、 以
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10 下の構成を満たすことが必要であることがわかった。 前記複数のィンクのうち、 比重が最も大きい第 1のィンク及び比重が最も小さい第 2のィンクにおける 比重の差を 0 . 0 2 0未満とすることで、 第 1の混色現象を抑制できるという 知見を得た。
尚、 本発明者らが、 インク収容部が常に大気と接する構成のインク力一トリ ッジ、 例えば、 インク供給口に加えて大気連通口を有するインク力一トリッジ を用いて検討を行った結果、 以下のことがわかった。 即ち、 前記インクカート リッジに、比重の差が 0 . 0 2 0以上である複数のィンクをそれぞれ充填して、 クリ一二ング操作を行った後、 ィンクを吐出口より吐出しない状態でィンクジ エツト記録装置をしばらく放置して、 その後再び記録を行った。 しかし、 この 塲合には、 第 1の混色現象が起きないことがわかった。
この事実は、 以下のことを裏付けるものであると言える。 即ち、 インク供給 口に加えて大気連通口を有するィンク力一トリッジを用いる場合と、 ィンク収 容部が密閉状態となるインクカートリッジを用いる場合では、 クリーニング操 作の前後におけるリップルが異なる。 具体的には、 インク収容部が密閉状態と なるインクカートリッジを用いる場合の方が、 クリーニング操作の前後におけ るリップルが相対的に大きくなる。 このため、 これらの 2種類のインクカート リッジを用いる場合には、 インク流路の内部での複数のインクにおける比重の 差に起因する流体の移動の程度が異なり、 このことが第 1の混色現象の発生に 影響を与える。
一般に、 複数のインクにおける比重の差に起因する流体の移動は、 リップル の値によらず生じる現象と考えられる。 しかし、 上記の事実から判断すると、 一定値以上のリップルに起因する流体の移動速度が存在するようになること で初めて、 比重の差に起因する流体の移動が起きると考えられる。
上記で述べたように、 第 1の混色現象を抑制するためには、 インクセットを 構成する複数のインクをそれぞれ収容するインクカートリッジとして、 インク
収容部が密閉状態となるィンクカートリッジを用いる場合に、 以下の構成を満 たすことが必要である。 即ち、 前記複数のインクのうち、 比重が最も大きい第
1のインク及び比重が最も小さい第 2のインクにおける比重の差を 0 . 0 2 0 未満とすることが重要である。 しかし、 色材として顔料を含有するインクを用 いる場合、 顔料の分散安定性やインクの吐出安定性等の信頼性を考慮すると、 インクセットを構成する全てのィンクの比重を全く同じ値に揃えることは困 難であることがわかった。 そこで、 本発明者らが検討を行った結果、 第 1のィ ンク及び第 2のインクにおける比重の差を 0 . 0 0 3 0以上とすることが好ま しい。 本発明においては、 第 1のインク及び第 2のインクにおける比重の差を 0 . 0 0 3 0以上 0 . 0 2 0未満とすることがより好ましい。
従来のインクセットは、 顔料の分散安定性やインクの吐出安定性等の信頼性、 及び、 ブリ一ディングゃ光学濃度等の画像特性、 の向上を課題としたものが多 かった。 かかるインクセットは上記で述べた課題を解決するために、 顔料の種 類やその表面状態に応じて、 分散剤、 水性媒体等の種類や、 インク中のこれら の含有量等を、 適切に決定しているものであった。 しかし、 従来のインクセッ トにおいては、 密閉状態となるインク収容部を有するインク力一トリッジに収 容されたインクを吐出するわけではなかったため、 本発明が課題とする第 1の 混色現象が起きることが確認されていなかづた。 当然のことながら、 従来のィ ンクセットにおいては起きることがない第 1の混色現象という課題を認識し て、 かかる課題を解決するために、 インクセットを構成する複数のインクの比 重をあえて揃えることは行われていなかったと言える。 このことは、 インクセ ットを構成する複数のィンクのうち、 比重が最も大きい第 1のィンク及び比重 が最も小さい第 2のインクにおける比重の差を 0 . 0 2 0未満に規定すること で、 第 1の混色現象を解決するような発明はこれまでに存在しないことを意味 する。 つまり、 本発明は、 従来のインクセットでは認識されていなかった、 第 1の混色現象を抑制するという新規な課題を解決することを目的とするもの
である。 そして、 本発明者らは、 インクセットを構成する複数のインクの比重 をできるだけ揃えるという従来にない概念を考慮した。 その結果、 インクセッ トを構成する複数のィンクにおいて、 比重が最も大きい第 1のィンク及び比重 が最も小さい第 2のインクにおける比重の差を 0 . 0 2 0未満とすることで初 めて、第 1の混色現象を解決できるという知見を得て、本発明を為すに至った。 本発明者らの検討の結果、 第 1のィンクの比重及び第 2のィンクの比重を、 それぞれ 1 . 0 3 0以上とすることで、 第 1の混色現象をより効果的に抑制す ることができることがわかった。 第 1のィンク及び第 2のィンクの比重がそれ ぞれ 1 . 0 3 0未満であると、 インク流路の内部にインク残渣が引き込まれた 際に、 クリーニング操作の前後におけるリップルが大きいことに起因する液体 の移動の速度が大きくなる。 この結果、 インク流路に引き込まれたインク残渣 は、 インク流路の内部に移動しやすくなる。 このため、 第 1のインクの比重及 び第 2のインクの比重が、 それ ¾^'れ1 . 0 3 0以上である場合と比較して、 第 2の混色現象が悪化することがあり、 予備吐出数を増やす必要が生じる場合が ある。 又、 インクの吐出安定性ゃ耐固着性等の信頼性を考慮すると、 第 1のィ ンクの比重及び第 2のインクの比重を、 それぞれ 1 . 1 0 0以下とすることが 好ましい。 更には、 第 1のインクの比重及び第 2のインクの比重を、 それぞれ 1 . 0 3 0以上1 . 1 0 0以下、 更には、 それぞれ 1 . 0 4 1以上 1 . 0 9 3 以下とすることで、 混色現象を抑制する効果をより顕著に得ることができるた め、 特に好ましい。 又、 インクセットを構成する全てのインクの比重を、 それ ぞれ 1 . 0 3 0以上1 . 1 0 0以下、 更には、 それぞれ 1 . 0 4 1以上1 . 0 9 3以下とすることが特に好ましい。
更に、 インク流路の内部に複数のインクが存在する場合、 これらのインクが 含有する色材の比重の差に起因する色材の移動を抑制するために、 インクセッ トを構成する複数のインクがそれぞれ含有する色材の比重が、 以下の関係を満 たすことが好ましい。 即ち、 第 1のインクが含有する色材及び第 2のインクが
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13 含有する色材のうち、 比重が最も大きい第 1の色材及び比重が最も小さい第 2 の色材における比重の差を、 0 . 0 2 0以下とすることが好ましい。 本発明者 らは、 色材として有機顔料を用いた場合の、 色材の比重と混色現象の関係につ いて検討を行った。 具体的には、 比重が比較的大きい C . I . ピグメントダリ ーン 7と平均的な比重の C . I . ビグメントレッド 1 2 2の混色現象と、 比重 がやや大きい C . I . ビグメントブルー 1 5 : 3と C . I . ピグメントレッド 1 2 2の混色現象を比較した。 その結果、 後者の方が、 即ち、 比重の差が小さ い色材の組み合わせの方が、 第 2の混色現象をより少ない予備吐出数で抑制で きることを確認した。 又、 インクの吐出安定性ゃ耐沈降性等の信頼性を考慮す ると、 第 1の色材及び第 2の色材における比重の差を 0 . 0 1 0以下とするこ とが好ましい。
尚、 本発明における色材とは、 染料や顔料を指す。 更に、 本発明において、 色材が顔料である場合は、 色材とは、 顔料及び分散剤を含有する顔料分散体の ことも指す。 又、 本発明における色材の比重とは、 インク中の色材 (色材が顔 料である場合は、 顔料及び分散剤を含有する顔料分散体) と水以外の成分を全 て水に置換した液体の比重のことを言う。
更に、 第 1のィンク及び第 2のィンクの各ィンク中の色材の含有量を以下の ようにすることが好ましい。 即ち、 第 1の色材の含有量及び第 2の色材の含有 量が同じであるか、 又は第 1の色材の含有量が第 2の色材の含有量よりも小さ い方が好ましい。 このような色材の含有量とすることで、 色材の比重の差に起 因する混色現象が起きにくくなるためである。 尚、 前記現象は、 第 1のインク 及び第 2のインクの各インクの色材の比重が、 1 . 0 1 7以上1 . 0 3 9以下 である場合に、 より顕著な差として現れる。
又、 第 1のィンクが含有する水溶性有機溶剤及び第 2のィンクが含有する水 溶性有機溶剤のうち、 比重が最も小さい水溶性有機溶剤を第 1の水溶性有機溶 剤とする。 このとき、 第 1の水溶性有機溶剤及び第 1の色材における比重の差
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14 を、 0 . 0 4 9以下とすることが好ましい。 このようにすることで、 インク流 路の内部に複数のインクが存在する状態で、 インクジエツト記録装置を長時間 放置した際の、 色材の移動を抑制することができるためである。
更に、 第 1のインクを吐出する記録ヘッドの流路抵抗を、 第 2のインクを吐 出する記録へッドの流路抵抗よりも大きくすることが好ましい。 このようにす ることにより、 クリーニング操作を行う際に、 第 1のインクを吐出口から吸引 して排出するインクの体積を、 第 2のインクを吐出口から吸引して排出するィ ンクの体積よりも少なくすることができる。 この結果、 第 1のインクを吐出す る記録へッドのリップルが、 第 2のインクを吐出する記録へッドのリップルよ りも小さくなり、 第 1のインクを吐出するィンク流路の内部にィンク残渣が引 き込まれることを抑制できる。 更に、 第 1のインクを吐出するインク流路の内 部では、 リップルに起因する流体の移動を抑制できるため、 複数のインクにお ける比重の差に起因する流体の移動を抑制することが可能となる。 この結果、 第 1の混色現象を抑制するという効果を顕著に得ることができると考えられ る。
尚、 記録ヘッドの流路抵抗を調整する手段には様々な方法がある。 本発明に おいては、 インクの粘度を調整することで、 記録ヘッドの流路抵抗を適切に調 整することができる。 具体的には、 第 1のインクの粘度を第 2のインクの粘度 よりも大きくすることで、 第 1のインクを吐出する記録へッドの流路抵抗を、 第 2のインクを吐出する記録へッドの流路抵抗よりも大きくすることができ る。 尚、 第 1のインク及び第 2のインクにおける粘度の差は、 インク流路の構 成によって多少の違いがあるが、 具体的には、 第 1のインクの粘度を第 2のィ ンクの粘度に対して 1 0 %以上、 更には 1 5 %以上大きくすることが好ましい。 伹し、 インクの吐出安定性や保存安定性等の信頼性を考慮すると、 第 1のイン ク及び第 2のインクの粘度を、 それぞれ 2 . O m P a ' s以上 5 . O m P a - s以下とすることが好ましい。 又、 インクセットを構成する全てのインクの粘
度を、 それぞれ 2 . O m P a ' s以上 5 . 0 m P a · s以下とすることが特に 好ましい。
更に、 本発明者らは、 第 1の混色現象をより効果的に抑制する方法を見つけ ることを目的として、 以下のような検討を行った。
一般に、 2種の液体が互いに接触する場合、 その拡散の状態は、 以下に述べ る 2つのパターンにわけられる。 以下、 2種の液体が互いに接触したときの挙 動を示す模式図である図 9を参照して説明する。 先ず、 第 1のパターンは図 9 の Aに示すように、 一方の液体 (液体 2 : Z 1 0 0 1 ) が、 他方の液体 (液体 1 : Z 1 0 0 0 ) 中に一方的に広がっていくものである。 次に、 第 2のパター ンは図 9の Bに示すように、 互いの液体が他方の液体中に拡散しょうとするた め、 これらの液体が接触した境界部分で混ざり合った液体 ( Z 1 0 0 2 ) の状 態となるものである。このとき、 これらの 2種の液体がインクである場合には、 インクが接触した境界部分では、 インクが滲んだような状態となる。 これらの ような 2つのパ夕ーンの現象が起きる要因には様々なことが考えられる。 例え ば、 表面張力が異なる 2種の液体を互いに接触させる場合や、 表面張力が実質 的に等しい 2種の液体を互いに接触させる場合等が挙げられる。 このとき、 表 面張力が異なる 2種の液体を互いに接触させる場合は、 図 9の Aのようになり、 表面張力が実質的に等しい 2種の液体を互いに接触させる場合は、 図 9の Bの ようになる。 尚、 前記現象は、 例えば、 2種のインクを等量 (質量比) でシャ ーレ等に滴下して、 インクを互いに接触させたときの挙動を観察することで確 認することができる。
そこで、 本発明者らは、 上記で述べた現象を利用して、 第 1の混色現象をよ り効果的に抑制することを目的として検討を行った。 即ち、 インクセットを構 成する複数のインクのうち、 比重が最も大きい第 1のインクの表面張力を、 比 重が最も小さい第 2のインクの表面張力よりも小さくなるようにインクセッ トを構成する。 このようにすることで、 インク残渣が第 1のインクを吐出する
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16 インク流路の方向へ引っ張られることを予想して、 検討を行った。 その結果、 インクの表面張力の関係を、 上記関係となるようにしなかった場合と比較して、 第 1のィンクの表面張力が第 2のィンクの表面張力よりも小さい場合はより 少ない予備吐出数で第 1の混色現象を抑制できることがわかった。
前記知見に基づいて本発明者らが検討した結果、 以下の構成を満たすことが 好ましいことがわかった。 即ち、 第 1のインクの表面張力を、 第 2のインクの 表面張力よりも小さくすることが好ましい。 更には、 前記第 2のインクの表萌 張力が、 前記第 1のィンクの表面張力よりも 3 mNZm以上大きいことが好ま しい。 このような構成とすることにより、 吐出安定性や保存安定性等の信頼性 が高いレベルで得られ、 且つ、 第 1の混色現象をより効果的に抑制できること がわかった。
本発明においては、 第 1のインク及び第 2のインクの表面張力を、 それぞれ 2 5 . 0 mNZm以上 5 0. O mN/m以下、 更には、 2 5. 0 mNZm以上 4 5 mN/m以下とすることが好ましい。 又、 インクセットを構成する全ての インクの表面張力を、 それぞれ 2 5 . O mNノ m以上 5 0 . O mNZm以下、 更には、 2 5 . O mN/m以上 4 5 mN/m以下とすることが特に好ましい。 尚、 本発明においては、 インクを構成する成分の種類や含有量を適切に決定 することで、インクの比重、粘度、及び表面張力を調整することができる。又、 樹脂を分散剤として用いて顔料を水性媒体中に分散している顔料インクの場 合は、樹脂の種類や含有量等を適切に決定することでも、ィンクの比重、粘度、 及び表面張力を調整することができる。
<インク >
以下、 インクを構成する各成分について説明する。 '
(水性媒体)
インクセットを構成する各インクには、 水及び水溶性有機溶剤を含有する水 性媒体を用いることが好ましい。ィンク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)
は、 インク全質量を基準として 3 . 0質量%以上 5 0 . 0質量%以下とするこ とが好ましい。 又、 インク中の水の含有量 (質量%) は、 インク全質量を基準 として 5 0 . 0質量%以上 9 5 . 0質量%以下とすることが好ましい。
水溶性有機溶剤は、具体的には、例えば、以下のものを用いることができる。 メタノール、 エタノール、 プロパノール、 プロパンジオール、 ブタノール、 ブ タンジオール、 ペン夕ノール、 ペン夕ンジオール、 へキサノール、 へキサンジ オール、 等の炭素数 1〜 6のアルキルアルコール類。 ジメチルホルムアミド、 ジメチルァセトアミド等のアミド類。 アセトン、 ジァセトンアルコ一ル等のケ トン又はケトアルコール類。テトラヒドロフラン、ジォキサン等のエーテル類。 平均分子量 2 0 0、 3 0 0、 4 0 0、 6 0 0、 及び 1, 0 0 0等の、 ポリェチ レングリコ一ル、 ポリプロピレングリコ一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、 プロピレンダリコール、 ブチレングリコール、 トリェチ レンダリコール、 1, 2 , 6—へキサントリオ一ル、 チォジグリコール、 へキ シレンダリコール、 ジエチレンダリコール等の炭素数 2〜 6のアルキレン基を 持つアルキレングリコール類。 ポリエチレングリコ一ルモノメチルエーテルァ セテ一ト等の低級アルキルエーテルァセテ一ト。 グリセリン。 エチレングリコ —ルモノメチル (又はェチル) エーテル、 ジエチレングリコールメチル (又は ェチル) エーテル、 トリエチレングリコールモノメチル (又はェチル) ェ一テ ル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類。 N—メチルー 2—ピロリド ン、 2—ピロリドン、 1, 3—ジメチル— 2—イミダゾリジノン等。 中でも特 に、 1, 2—へキサンジオール、 1 , 5—ペン夕ンジオール、 1 , 6—へキサ ンジオール、 平均分子量 1, 0 0 0のポリエチレングリコ一ル、 エチレンダリ コール、 ジエチレングリコール、 グリセリン、 又は 2—ピロリドンを用いるこ とが好ましい。 又、 水は、 脱イオン水 (イオン交換水) を用いることが好まし レ^
(色材)
色材は、 従来のインクに用いられるものであれば、 何れのものも用いること ができる。 具体的には、 ァニオン性基を有する染料や、 顔料を用いることがで きる。 顔料は、 分散剤を用いて顔料を分散する樹脂分散タイプの顔料 (樹脂分 散型顔料)や、顔料粒子の表面に親水性基を導入した自己分散タイプの顔料(自 己分散型顔料) を用いることができる。 又、 顔料粒子の表面に高分子を含む有 機基を化学的に結合した顔料 (樹脂結合型自己分散顔料)、 顔料の分散性を高 めて分散剤等を用いることなく分散可能としたマイクロ力プセル型顔料等も 用いることができる。
[染料]
染料は、 カラーインデックス (COLOUR I NDEX) に記載されてい る酸性染料、直接染料、反応性染料であれば何れのものも用いることができる。 又、 カラーインデックスに記載のない染料であっても用いることができる。 本 発明においては、 特に、 ァニオン性基、 例えば、 カルボキシル基ゃスルホン酸 基を有する染料を用いることが好ましい。 インク中の染料の含有量 (質量%) は、 インク全質量を基準として 1. 0質量%以上 10. 0質量%以下、 更には 1. 0質量%以上 5. 0質量%以下とすることが好ましい。
染料をカラーインデックス (C. I. ) ナンパ一で示すと、 例えば、 以下の ものを用いることができる。 C. I. ダイレクトイエロ一: 8、 11、 12、 27、 28、 33、 39、 44、 50、 58、 85、 86、 87、 88、 98、 100、 110等。 C. I . ダイレクトレッド: 2、 4、 9、 11、 20、 2 3、 24、 31、 39、 46、 62、 75、 79、 80、 83、 89、 95、 197、 201、 218、 220、 224、 225、 226、 227、 228、 230等。 C. I . ダイレクトブルー: 1、 15、 22、 25、 41、 76、 7.7、 80、 86、 90、 98、 106、 108、 120、 158、 163、 168、 199、 226等。 C. I. アシッドイエロ一: 1、 3、 7、 11、 17、 23、 25、 29、 36、 38、 40、 42、 44、 76、 98、 99
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等。 C. I . ァシッドレッド: 6、 8、 9、 13、 14、 18、 26、 27、 32、 35、 42、 51、 52、 80、 83、 87、 89、 92、 94、 10 6、 114、 115、 133、 134、 145、 158、 198、 249、 2 65、 289等。 C. I . ァシッドブルー: 1、 7、 9、 15、 22、 23、 25、 29、 40、 43、 59、 62、 74、 78、 80、 90、 100、 1 02、 104、 117、 127、 138、 158、 161等。
[顔料]
顔料は、 力一ボンブラックゃ有機顔料を用いることが好ましい。 インク中の 顔料の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として 0. 1質量%以上 15. 0質量%以下、 更には 1. 0質量%以上 10. 0質量%以下とすることが好ま しい。
ブラックインクは、 ファーネスブラック、 ランプブラック、 アセチレンブラ ック、 チャンネルブラック等のカーボンブラックを顔料として用いることが好 ましい。 具体的には、 例えば、 以下の市販品等を用いることができる。 レイヴ アン: 7000、 5750、 5250、 5000ULTRA, 3500、 20 00、 1500、 1250、 1200、 1190 ULTRA— I I、 1170、 1255 (以上、 コロンビア製)。 ブラックパールズ 、 リーガル: 330 R、 400 R、 66 OR, モウグル L、 モナク: 700、 800、 880、 900、 1000、 1100、 1300、 1400、 2000、 ヴァルカン XC— 72 R (以上、 キヤポット製)。 カラーブラック: FW1、 FW2、 FW2V、 F W18、 FW200、 S 150、 S 160、 S 170、 プリンテックス: 35、 U、 V、 140U、 140V, スペシャルブラック: 6、 5、 4A、 4 (以上、 デグッサ製)。 o. 25、 No. 33、 No. 40、 No. 47、 No. 5 2、 No. 900、 No. 2300、 MCF—88、 MA 600、 MA 7、 M A8、 MAI 00 (以上、 三菱化学製)。 又、 本発明のために新たに調製した カーボンブラックを用いることもできる。 勿論、 本発明はこれらに限定される
ものではなく、 従来の力一ボンブラックを何れも用いることができる。 又、 力 一ポンプラックに限定されず、マグネタイト、フェライト等の磁性体微粒子や、 チタンブラック等を顔料として用いてもよい。
有機顔料は、 具体的には、 例えば、 以下のものを用いることができる。 トル ィジンレッド、 トルイジンマルーン、 ハンザイエロ一、 ベンジジンイエロ一、 ピラゾロンレッド等の水不溶性ァゾ顔料。 リトールレッド、 ヘリオボルド一、 ピグメントス力一レット、 パーマネントレッド 2 B等の水溶性ァゾ顔料。 ァリ ザリン、 インダントロン、 チォインジゴマル一ン等の建染染料からの誘導体。 フタ口シァニンブル一、 フタロシアニンダリ一ン等のフタ口シァニン系顔料。 キナクリドンレツド、 キナクリドンマゼン夕等のキナクリドン系顔料。 ペリレ ンレッド、 ペリレンス力一レツト等のペリレン系顔料。 イソインドリノンイエ ロー、 イソインドリノンオレンジ等のイソインドリノン系顔料。 ベンズィミダ ゾロンイェロー、 ベンズイミダゾロンオレンジ、 ベンズイミダゾロンレッド等 のイミダゾロン系顔料。 ピランスロンレツド、 ピランスロンオレンジ等のピラ ンスロン系顔料。 インジゴ系顔料、 縮合ァゾ系顔料、 チォインジゴ系顔料、 ジ ケトピロロピロール系顔料。フラバンスロンイエロ一、ァシルアミドイェロー、 キノフタロンイェロー、 ニッケルァゾイェロー、 銅ァゾメチンイエロ一、 ペリ ノンオレンジ、' アンスロンオレンジ、 ジアンスラキノ二ルレッド、 ジォキサジ ンバイオレット等。 勿論、 本発明はこれらに限定されるものではない。
又、有機顔料をカラーインデックス (C. I . )ナンバーで示すと、例えば、 以下のものを用いることができる。 C. I. ビグメントイエロ一: 12、 13、 14、 17、 20、 24、 74、 83、 86、 93、 97、 109、 1 10、' 1 17、 120、 125、 128、 137、 138、 147、 148、 150、 151、 153、 154、 166、 168、 180、 185等。 C. I. ビグ メントオレンジ: 16、 36、 43、 51、 55、 59、 61、 71等。 C. I . ビグメントレッド: 9、 48、 49、 52、 53、 57、 97、 122、
123、 149、 168、 175、 176、 177、 180、 192等。 同、 215, 216、 217、 220、 223、 224、 226、 227、 228、 238、 240、 254、 255、 272等。 C. I. ビグメントバイオレツ 卜: 19、 23、 29、 30、 37、 40、 50等。 C. I. ピグメントブル 一: 15、 15 : 1、 15 : 3、 15 : 4、 15 : 6、 22、 60、 64等。 C. I. ピグメントグリーン: 7、 36等。 C. I. ピグメントブラウン: 2 3、 25、 26等。 勿論、 本発明はこれらに限定されるものではない。 ' [分散剤]
上記で挙げたような顔料を水性媒体に分散するための分散剤は、 水溶性を有 する樹脂であれば何れのものも用いることができる。 中でも特に、 分散剤の重 量平均分子量が 1, 000以上 30, 000以下、更には 3, 000以上 15, 000以下のものが好ましい。 インク中の分散剤の含有量 (質量%) は、 イン ク全質量を基準として 0. 1質量%以上 5. 0質量%以下とすることが好まし い。
分散剤は、 具体的には、 例えば、 以下のものを用いることができる。 スチレ ン、 ビニルナフタレン、 ひ, /3—エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族アルコ ールエステル、 アクリル酸、 マレイン酸、 ィタコン酸、 フマール酸、 酢酸ビニ ル、 ビニルピロリドン、 アクリルアミド、 又はこれらの誘導体等を単量体とす るポリマ一。 尚、 ポリマーを構成する単量体のうち 1つ以上は親水性単量体で あることが好ましく、 ブロック共重合体、 ランダム共重合体、 グラフト共重合 体、 又はこれらの塩等を用いても良い。 又は、 ロジン、 シェラック、 デンプン 等の天然樹脂を用いることもできる。 これらの樹脂は、 塩基を溶解した水溶液 に可溶である、 即ち、 アルカリ可溶型であることが好ましい。
(その他の成分)
インクセットを構成する各インクは、前記成分の他に、保湿性維持のために、 尿素、 尿素誘導体、 トリメチロールプロパン、 及びトリメチロールェタン等の
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22 保湿性固形分を含有してもよい。 インク中の保湿性固形分の含有量 (質量%) は、 インク全質量を基準として 0 . 1質量%以上 2 0 . 0質量%以下、 更には 3 . 0質量%以上 1 0 . 0質量%以下とすることが好ましい。
更に、 インクセットを構成する各インクには、 ァニオン性界面活性剤、 ノニ オン性界面活性剤、 及び両性界面活性剤等の界面活性剤を用いてもよい。 具体 的には、 ポリオキシエチレンアルキルェ一テル、 ポリオキシエチレンアルキル フエノール類、 アセチレングリコール化合物、 アセチレングリコールエチレン ォキサイド付加物等を用いることができる。
又、 インクセットを構成する各インクは、 前記成分以外にも必要に応じて、 p H調整剤、 防鲭剤、 防腐剤、 防黴剤、 酸化防止剤、 還元防止剤、 及び蒸発促 進剤等の種々の添加剤を含有してもよい。
<インクセッ卜、 インクカー卜リッジのセッ卜 >
本発明にかかるインクセット又はインクカートリッジのセットは、 複数のィ ンクを組み合わせて用いるものであれば、 下記に挙げる何れの形態をとるもの であってもよい。 例えば、 シアン、 マゼン夕、 イエロ一、 ブラックの各インク をそれぞれ収容するィンク収容部が一体となった構造の、 ィンクカー卜リッジ 又は記録へッド付きィンクカートリッジで構成されるィンクセット又はィン クカートリッジのセットが挙げられる。 又、 シアン、 マゼン夕、 イェローの各 ィンクをそれぞれ収容するィンク収容部が一体となった構造の、 インクカート リッジ又は記録へッド付きインク力一トリッジで構成されるインクセット又 はインクカートリッジのセットが挙げられる。 更に、 上記で挙げたようなイン クを収容するそれぞれ個別のィンクカートリツジが、 ィンクジェッ卜記録装置 に着脱自在であるインクセット又はインクカートリッジのセッ卜が挙げられ る。 何れにしても、 本発明は、 インクジェット記録装置において、 又はインク カートリッジとして、 組み合わせて用いる他のインクに対して、 インクそのも のの特性を相対的に規定するものであり、 上記で挙げた形態に限らず、 どのよ
うな変形の形態としてもよい。
<インクジェット記録方法 >
本発明にかかるインクセットを構成する複数のインクは、 インクをインクジ エツト方式で吐出するインクジエツト記録方法に適用することが特に好まし レ^ 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することに よりインクを吐出する記録方法や、 ィンクに熱エネルギーを作用することによ りインクを吐出する記録方法などがある。 特に、 本発明においては、 熱ェネル ギーを利用するインクジエツ卜記録方法を好ましく用いることができる。
<インクカートリッジ >
本発明にかかるインクセットを構成する複数のインクを用いて記録を行う のに好適なィンクカートリッジは、 これらのィンクを収容するィンク収容部を 備えたインクカートリッジが挙げられる。 以下に、 インクカートリッジの構成 を説明する。
図 8は、 インクカートリッジの分解斜視図である。 図 8において、 インク力 ートリッジ 1 0 0は、 筐体 1と蓋部材 2で構成されるケース部材と、 筐体 1に 接着され折り珲し部を有する凸型シート 3を備え、 これらによってインク収容 部を形成する。 インク収容部内には、 圧力板 4とこれを凸型シート側へ付与す る圧縮コイルパネ 5が設けられる。 このように凸型シート 3を外方に付勢する ことによって、 インク収容部内に負圧が発生している。 筐体 1の一側部には記 録ヘッド (不図示) へのインク流路と接触するインク供給口 6が設けられる。 筐体 1は前記の通りインクを収容する容器を構成する。 凸型シート 3は、 筐体 1の外周部に溶接される。 筐体 1の開口部には蓋部材 2が取り付けられ、 外方 に凸型となる凸型シ一ト 3を保護している。
ぐ記録ュニット>
本発明にかかるインクセッ卜を構成する複数のインクを用いて記録を行う のに好適な記録ュニッ卜は、 これらのインクを収容するインク収容部を有する
インクカートリッジと、 記録ヘッドとを備えた記録ユニットが挙げられる。 本 発明においては特に、 熱エネルギーの作用により記録へッドからインクを吐出 する記録ュニットを用いることが好ましい。
<インクジエツ卜記録装置 >
本発明のインクジェット記録装置は、 本発明のインクセットを構成する複数 のインクをそれぞれ収容するィンク収容部を有するィンクカートリッジと、 ィ ンクを吐出する記録へッドとを備えたものであることを特徴とする。 本発明に おいては特に、 記録ヘッドが、 熱エネルギーをインクに付与することにより、 インクを吐出するインクジエツト記録装置である場合に、 顕著な効果を得るこ とができる。
以下に、 インクジェット記録装置の機構部の概略構成を説明する。 インクジ エツ卜記録装置は、 各機構の役割から、 給紙部、 搬送部、 キャリッジ部、 排紙 部、 クリーニング部、 及びこれらを保護し、 意匠性を持たせる外装部で構成さ れる。 以下、 これらの概略を説明する。
図 1は、 インクジェット記録装置の斜視図である。 又、 図 2及び図 3は、 ィ ンクジエツト記録装置の内部機構を説明するための図であり、 図 2は右上部か らの斜視図、 図 3はインクジエツト記録装置の 断面図をそれぞれ示したもの である。
給紙を行う際には、 先ず、 給紙トレイ Μ 2 0 6 0を含む給紙部において所定 枚数の記録媒体が、 給紙ローラ Μ 2 0 8 0と分離ローラ Μ 2 0 4 1から構成さ れるニップ部に送られる (図 1及び図 3参照)。 記録媒体はエップ部で分離さ れ、 最上位の記録媒体のみが搬送される。 搬送部に送られた記録媒体は、 ピン チローラホルダ Μ 3 0 0 0及びペーパーガイドフラッパー Μ 3 0 3 0に案内 されて、 搬送ローラ Μ 3 0 6 0とピンチローラ Μ 3 0 7 0とのローラ対に送ら れる。 搬送ローラ Μ 3 0 6 0とピンチローラ Μ 3 0 7 0とからなるローラ対は、 L Fモータ Ε 0 0 0 2の駆動により回転され、 この回転により記録媒体がブラ
テン M 3 0 4 0上を搬送される (以上、 図 2及び図 3参照)。
画像を形成する際には、 キヤリッジ部は記録へッド H 1 0 0 1 (図 4参照) を目的の画像形成位置に配置して、 電気基板 E 0 0 1 4 (図 2参照) からの信 号に従って記録媒体にインクが吐出される。 尚、 記録へッド H I 0 0 1につい ての詳細な構成は後述する。 記録へッド H 1 0 0 1により記録を行いながらキ ャリッジ M 4 0 0 0 (図 2参照) が列方向に走査する主走査と、 搬送ローラ M 3 0 6 0 (図 2及び図 3参照) が記録媒体を行方向に搬送する副走査とを交互 に繰り返すことにより、 記録媒体に画像を形成する。
最後に、 記録媒体は、 排紙部で第 1の排紙ローラ M 3 1 1 0と拍車 M 3 1 2 0とのエップに挟まれ (図 3参照)、 搬送されて排紙トレイ M 3 1 6 0 (図 1 参照) に排出される。
図 7は、 インクジエツト記録装置のクリーニング部の構成を示す模式図であ る。 クリーニング部は、 キャップ M 5 0 1 0を記録ヘッド H I 0 0 1の吐出口 を有する面(吐出口面)に当接させた状態で、ポンプ M 5 0 0 0を作動すると、 記録へッド H I 0 0 1からインク等を吸引して、 記録へッド H I 0 0 1 (図 4 参照) のクリ一ニング操作を行う。 上下可動機構によりキヤップホルダ M 5 0 6 0を上昇させてキャップ M 5 0 1 0を記録へッド H I 0 0 1の吐出口面に 適当な密着力で当接させてキヤッビングする。 キヤッビングされた状態でボン プ M 5 0 0 0を作動すると、 吐出口面とキヤップ M 5 0 1 0との間に負圧が発 生し、 吐出口列を構成する各吐出口からインクが吸引される。 本発明において は、 第 1のインクを吐出する吐出口列及び第 2のインクを吐出する吐出口列を 同一のキャップでキヤッビングすることが好適である。 このキヤッビングされ た状態では、 前記吐出口列は吸引室 M 5 0 2 0及び M 5 0 3 0によって密閉さ れ、 前記吐出口列は吸引室 M 5 0 2 0及び M 5 0 3 0によって密閉される。 吸引室 M 5 0 2 0及び M 5 0 3 0には、 インク排出口 M 5 0 7 0及び M 5 0 8 0が設けられている。 図示の例では、 吸引室 M 5 0 2 0にはインク排出口 M
5 0 7 0、 又吸引室 M 5 0 3 0にはィンク排出口 M 5 0 8 0がそれぞれ形成さ れている。 これらのインク排出口 M 5 0 7 0及び M 5 0 8 0にはそれぞれチュ —ブ M 5 0 9 0及び M 5 1 0 0が接続されている。 更に、 チューブ M 5 0 9 0 及び M 5 1 0 0はそれぞれポンプ M 5 0 0 0に接続されている。 前記キャップ ホルダ M 5 0 6 0は、 前記キヤップ M 5 0 1 0を保持するとともに、 不図示の 駆動機構によって記録へッド H I 0 0 1の吐出口面に対してキャップ M 5 0 1 0を当接又は離間する方向に駆動される。
又、 キャップ M 5 0 1 0を開いた状態で、 キャップ M 5 0 1 0に残っている ィンクを吸引すると、 ィンクの固着やその他の弊害が起こらないようになって いる。
尚、 図 7では、 周壁部 M 5 0 4 0で形成される吸引室が仕切壁 M 5 0 5 0で 同等の体積を有する 2つ吸引室に区切られている構成について示したが、 これ らの吸引室の体積はそれぞれ異なっていても良く、 更には吸引室が 1つであつ ても良い。 又、 キャップの吸引室の内部にインク吸収材等を配置しても良い。
<記録へッドの構成 >
ヘッドカートリッジ H I 0 0 0の構成について説明する (図 4参照)。 へッ ドカー卜リッジ H 1 0 0 0は、 記録へッド H 1 0 0 1と、 インクカートリッジ H 1 9 0 0を搭載する手段、 及びィンク力一トリッジ H 1 9 0 0から記録へッ ドにインクを供給する手段を有する。 そして、 ヘッドカートリッジ H I 0 0 0 は、 キャリッジ M 4 0 0 0 (図 2参照) に対して着脱可能に搭載される。
図 4は、 へッドカ一トリッジ H 1 0 0 0にィンクカー卜リッジ H 1 9 0 0を 装着する様子を示した図である。 インクジェット記録装置は、 例えば、 イエロ ―、 マゼン夕、 シアン、 ブラック、 淡マゼン夕、 淡シアン、 及びグリーン等の 各インクを用いて画像を形成する。 従って、 インクカートリッジ H 1 9 0 0も 7色分が独立に用意されている。 そして、 図 4に示すように、 それぞれのイン クカートリッジは、 へッドカ一トリッジ H 1 0 0 0に対して着脱可能となって
いる。尚、インクカートリッジ HI 900の着脱は、キャリッジ M4000 (図 2参照) にへッドカ一トリッジ H 1000が搭載された状態で行うことができ る。
図 5は、 ヘッドカートリッジ HI 000の分解斜視図である。 ヘッドカート リッジ H 1000は、 記録素子基板、 プレート、 電気配線基板 H 1300、 夕 ンクホルダ一 H 1500、 流路形成部材 H 1600、 フィルター H 1700、 シールゴム HI 800等で構成される。 記録素子基板は第 1の記録素子基板 H 1100及び第 2の記録素子基板 H 1101で構成さ 、 プレートは第 1のプ レート HI 200及び第 2のプレート HI 400で構成される。
第 1の記録素子基板 H 1 100及び第 2の記録素子基板 H 1 101は S i 基板であり、 その片面にインクを吐出するための複数の記録素子 (ノズル) が フォトリソグラフィ技術により形成されている。 各記録素子に電力を供給する A 1等の電気配線は、 成膜技術により形成されており、 個々の記録素子に対応 した複数のインク流路もフォトリソグラフィ技術により形成されている。 更に、 複数のィンク流路にィンクを供給するためのィンク供給口が裏面に開口する ように形成されている。
図 6は、 第 1の記録素子基板 H 1100及び第 2の記録素子基板 H 1101 の構成を説明する正面拡大図である。 H2000〜H2600は、 それぞれ異 なるインクを供給する記録素子の列 (以下吐出口列ともいう) である。 第 1の 記録素子基板 HI 100には、 イエロ一インクの吐出口列 H 2000、 マゼン 夕インクの吐出口列 H 2100, 及びシアンインクの吐出口列 H 2200の 3 色分の吐出口列が形成されている。 第 2の記録素子基板 HI 101には、 淡シ アンインクの吐出口列 H2300、 ブラックインクの吐出口列 H2400、 グ リーンインクの吐出口列 H 2500、 及び淡マゼンタインクの吐出口列 H 26 00、 の 4色分の吐出口列が形成されている。,,各吐出口列は、 記録媒体の搬送 方向に所定の間隔で並ぶ複数のノズルによつて構成され、 前記ノズルの開口部、
つまり吐出口は重力方向に形成されている。 尚、 図 6では、 吐出口列を構成す るノズルのうち一部を省略して示す。
以下、 図 5及び図 6を参照して説明する。 第 1の記録素子基板 HI 100及 び第 2の記録素子基板 H 1 1 0 1は第 1のプレート H 1 200に接着固定さ れている。 ここには、 第 1の記録素子基板 HI 100及び第 2の記録素子基板 H I 1 0 1にインクを供給するためのインク供給口 H 1 20 1が形成されて いる。 更に、 第 1のプレート HI 20◦には、 開口部を有する第 2のプレート H 1400が接着固定されている。 この第 2のプレート H 1400は、 電気配 線基板 H 1 300と第 1の記録素子基板 H 1 100及び第 2の記録素子基板 HI 101とが電気的に接続されるように、 電気配線基板 H 1300を保持す る。
電気配線基板 H 1300は、 第 1の記録素子基板 H 1 100及び第 2の記録 素子基板 H I 1 0 1に形成されている各ノズルからインクを吐出するための 電気信号を印加する。 この電気配線基板 H 1300は、 第 1の記録素子基板 H 1 100及び第 2の記録素子基板 H 1 101に対応する電気配線と、 この電気 配線端部に位置し、 インクジエツト記録装置からの電気信号を受け取るための 外部信号入力端子 H 1301とを有する。 外部信号入力端子 H 1301は、 夕 ンクホルダー HI 500の背面側に位置決め固定されている。
インクカートリッジ HI 900を保持するタンクホルダー HI 5 00には、 流路形成部材 HI 600が、 例えば、 超音波溶着により固定され、 インク力一 トリッジ H I 900から第 1のプレート H I 200に通じるインク流路 HI 50 1を形成する。 インクカートリッジ HI 900と係合するインク流路 H 1 50 1のインクカートリッジ側端部には、 フィルター H 1700が設けられて おり、 外部からの塵埃の侵入を防止し得るようになつている。 又、 インク力一 トリッジ HI 900との係合部にはシールゴム HI 800が装着され、 係合部 からのインクの蒸発を防止し得るようになつている。
更に、 上述の通り、 タンクホルダ一部と記録へッド部 H I 0 0 1とを接着等 で結合することで、 ヘッドカートリッジ H 1 0 0 0が構成される。 尚、 タンク ホルダー部は、 タンクホルダー H 1 5 0 0、 流路形成部材 H 1 6 0 0、 フィル 夕一 H 1 7 0 0、 及びシールゴム H 1 8 0 0から構成される。 又、 記録へッド 部 H 1 0 0 1は、 第 1の記録素子基板 H 1 1 0 0及び第 2の記録素子基板 H 1 1 0 1、 第 1のプレート H 1 2 0 0、 電気配線基板 H 1 3 0 0及び第 2のプレ ート Η Γ 4 0 0から構成される。 '
【実施例】
次に、 実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 本発明は その要旨を超えない限り、下記の実施例によって限定されるものではない。尚、 文中 「部」、 及び 「%」 とあるものは、 特に断りのない限り質量基準である。
[顔料分散液 1〜 4の調製]
以下に示す手順により、 顔料分散液 1〜4を調製した。 尚、 以下の記載にお いて、色材の比重とはインク中の色材(顔料及び分散剤を含有する顔料分散体) と水以外の成分を、全て水に置換した液体の比重のことである。色材の比重は、 浮き型の比重計 (商品名:標準比重計;テックジャム製) を用いて 2 5 °Cで測 定した。
(C . I . ビグメントレッド 1 2 2を含む顔料分散液 1の調製)
顔料 ( I . ビグメントレッド 1 2 2 ) 8部、 分散剤 2 . 8部、 イオン交 換水 8 9 . 2部を混合し、 バッチ式縦型サンドミルを用いて 3時間分散した。 その後、 遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。 更に、 ポアサイズ 3 . 0 mのミクロフィルタ一 (富士フィルム製) にて加圧ろ過し、 顔料濃度が 8質 量%である顔料分散液 1を得た。 尚、 前記分散剤は、 酸価 2 0 0、 重量平均分 子量 1 2, 0 0 0のポリ (ベンジルメタクリレートー c o—アクリル酸) (組 成 (モル) 比 7 0 : 3 0 ) を、 1 0質量%水酸化カリウム水溶液で中和するこ とにより得られた樹脂を用いた。
上記で得た顔料分散液 1を、 イオン交換水を用いて顔料濃度が 4質量%にな るように調整した液体の比重を測定したところ、 1. 017であった。 又、 同 様に、 上記で得た顔料分散液 1を、 イオン交換水を用いて顔料濃度が 5質量% になるように調整した液体の比重を測定したところ、 1. 027であった。
(C. I. ビグメントレッド 149を含む顔料分散液 2の調製)
顔料 (C. I. ピグメントレッド 149) 8部、 分散剤 5. 6部、 イオン交 換水 86. 4部を混合し、 バッチ式縦型サンドミルを用いて 3時間分散した。 その後、 遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。 更に、 ポアサイズ 3. 0 mのミクロフィルター (富士フィルム製) にて加圧ろ過し、 顔料濃度が 8質 量%である顔料分散液 2を得た。 尚、 前記分散剤は、 酸価 200、 重量平均分 子量 10, 000のスチレン—アクリル酸共重合体を、 10質量%水酸化ナト リウム水溶液で中和することにより得られた樹脂を用いた。
上記で得た顔料分散液 2を、 イオン交換水を用いて顔料濃度が 4質量%にな るように調整した液体の比重を測定したところ、 1. 028であった。
(C. I. ビグメントグリーン 7を含む顔料分散液 3の調製)
顔料 (C. I. ビグメントグリーン 7) 8部、 分散剤 4. 8部、 イオン交換 水 87. 2部を混合し、 バッチ式縦型サンドミルを用いて 3時間分散した。 そ の後、 遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。 更に、 ポアサイズ 3. 0 a mのミクロフィル夕一(富士フィルム製)にて加圧ろ過し、顔料濃度が 8質量% である顔料分散液 3を得た。 尚、 前記分散剤は、 酸価 250、 重量平均分子量 5000のべンジルメタクリレートとメ夕クリル酸の AB型ブロックポリマ 一を、 10質量%水酸化カリウム水溶液で中和することにより得られた樹脂を 用いた。
上記で得た顔料分散液 3を、 イオン交換水を用いて顔料濃度が 4質量%にな るように調整した液体の比重を測定したところ、 1. 039であった。
(C. I. ピグメントブルー 15 : 3を含む顔料分散液 4の調製)
顔料 (C. I . ビグメントブル一 15 : 3) 8部、 分散剤 8部、 イオン交換 水 84部を混合し、バッチ式縦型サンドミルを用いて 3時間分散した。その後、 遠心分離処理によって粗大粒子を除去した。 更に、 ポアサイズ 3. 0 xmのミ クロフィルター (富士フィルム製) にて加圧ろ過し、 顔料濃度が 8質量%であ る顔料分散液 4を.得た。尚、前記分散剤は、酸価 200、重量平均分子量 12, 000のポリ (ベンジルメタクリレートー c o—アクリル酸) (組成 (モル) 比 70 : 30) を、 10質量%水酸化ナトリウム水溶液で中和することにより 得られた樹脂を用いた。
上記で得た顔料分散液 4を、 イオン交換水を用いて顔料濃度が 4質量%にな るように調整した液体の比重を測定したところ、 1. 027であった。
[インクの調製]
下記表 1に示す各成分を混合し、 十分撹拌した後、 ポアサイズが 3. O urn のミクロフィルター (富士フィルム製) にて加圧ろ過を行い、 インク 1〜12 を調製した。 尚、 表 1には、 各インク及び色材の比重、 インクの粘度及び表面 張力の値を示した。 比重は、 浮き型の比重計 (商品名:標準比重計;テックジ ャム製) を用いて 25 °Cで測定した。 又、 粘度は、 RE80L型粘度計 (東機 産業製) を用いて 25 °Cで測定した。 又、 表面張力は、 自動表面張力計 CBV P-Z (協和界面科学製) を用いて 25 °Cで測定した。
尚、 調製したインクの顔料濃度は、 インク 1〜7及び 9〜12は 4質量%、 又、 インク 8は 5質量%であった。
表 1
(*1 )平均分子量 1 ,000
(*2)アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物(川研ファインケミカル製)
[水溶性有機溶剤の比重]
下記表 2に、ィンクの調製に用いた各水溶性有機溶剤の比重を示す。比重は、 浮き型の比重計 (商品名:標準比重計;テックジャム製) を用いて 2 5 で測 定した。 表 2
(*3)平均分子量 1 ,000
50質量%水溶液での値
(*4) 50貢量%水溶液での値
[インクセッ卜の作製]
上記で得られた各インクを、 下記表 3の上段に示す組み合わせで用いて、 実
07 062832
33 施例 1〜9及び比較例 1〜3のインクセットとした。 それぞれのインクセット を構成する各ィンクを、 図 8に示す構成を有するィンクカートリッジにそれぞ れ充填した。 ここで、 図 8に示す構成を有するインクカートリッジは、 密閉状 態となるインク収容部を有する、 即ち、 インクが大気と接する部分がインク供 給口のみであるインク収容部を有するものである。 尚、 各インクをインク力一 トリッジに充填する際の各ィンクの充填量は、 ィンク力一トリッジに充填する ことができる最大の充填量に対して、 以下の通りとした。 第 1のインクはイン クカートリッジの最大の充填量に対して半分の充填量、 又、 第 2のインクはィ ンクカートリッジの最大の充填量とした。 インクセットを構成する各インクの 充填量を上記のようにすることにより、 各インクを吐出する記録へッドのリッ プルにより差が生じやすくなるようにした。 尚、 表 3の下段には、 インクセッ トを構成する各インクにおける各種の値をまとめて示した。
表 3
34
[記録物の作製]
インクセットを構成する各インクをそれぞれ充填した 2種のインクカート リッジを、 熱エネルギーの作用により記録へッドからインクを吐出するインク ジエツト記録装置 (商品名: P I XU S 9 9 0 i ;キャノン製) を改造したも のに搭載した。 前記インクジェット記録装置は、 1パス、 片方向で記録を行う ものであり、 記録へッドの吐出口列を形成する吐出口の数は 1色当たり 7 6 8、 各吐出口列間の幅は 0 . 6 4インチ、 インク 1滴当たりの吐出体積は約 2 p L (ピコリットル) である。 尚、 第 1のインクを収容したインクカートリッジは イェローのポジション、 第 2のインクを収容したインク力一トリッジはマゼン 夕のポジション、 となるようにインクジェット記録装置に搭載して、 インクセ ットを構成する各インクの吐出口が隣接するようにした。 前記インクジエツト 記録装置は、 イェロー及びマゼン夕の各吐出口列を同一のキヤップでキヤッピ ングしてクリーニング操作を行うものである。 記録媒体は、 プロフェツショナ ルフォトぺ一パ一 P R— 1 0 1 (商品名;キヤノン製) を用いた。
前記記録媒体に、 インクセットを構成する各インクを用いて、 それぞれのィ ンクで形成する 4 c mX 2 7 c mのベタ画像 (1 0 0 %デューティ) が隣接す るように記録した記録物を、 2枚作製した。 そして、 クリーニング操作を 1回 行った後、 1 0分間記録を停止した。 その後、 再び前記と同様の記録物を 1枚 作製した。
更に、 クリ一二ング操作を行つた後の記録停止時間をそれぞれ 3 0分間及び 6 0分間とすること以外は、 上記と同様にして、 記録物を 2枚作製、 クリ一二 ング操作、 所定の時間の記録停止、 記録物を 1枚作製、 の工程を 2回繰り返し て行った。
尚、 クリーニング操作を行う前に作製した 2枚目の記録物においては、 何れ の場合も、 ベ夕画像に混色が発生しないことを確認した。
iwmi
所定の時間 (1 0分間、 3 0分間、 及び 6 0分間) 記録を停止した後に得ら れた記録物における、 混色の状態を目視で確認して評価を行った。 混色の評価 基準は以下の通りである。 評価結果を表 4に示す。
尚、 1スキャン目で記録する領域で僅かに確認される混色は、 1つの吐出口 当たり 1 6 , 0 0 0滴より多く 1 8 , 0 0 0滴以下の予備吐出を行うことで、 混色が確認されなくなることがわかっている。 又、 2スキャン目で記録する領 域で僅かに確認される混色も、 1つの吐出口当たり 1 8, 0 0 0滴より多く 1 9, 0 0 0滴以下の予備吐出を行うことで、 混色がほとんど確認されないレべ ルとなることがわかっている。
(評価基準)
A: 1スキャン目で記録した領域で混色が僅かに確認されたが、 2スキャン目 以降で記録した領域では混色は確認されなかった。
B: 1スキャン目及び 2スキャン目で記録した領域で混色が僅かに確認された が、 3スキャン目以降で記録した領域では混色は確認されなかった。
C: 1スキャン目で記録した領域では混色は確認されなかったが、 2スキャン 目から 4スキャン目で記録した領域で混色が確認され、 且つ、 5スキャン目以 降で記録した領域では混色は確認されなかった。
D: 1スキャン目で記録した領域では混色は確認されなかったが、 5スキャン 目から 1 0スキャン目で記録した領域で混色が確認され、 且つ、 1 0スキャン 目以降で記録した領域では混色は確認されなかつた。
E: 1スキャン目で記録した領域では混色は確認されなかったが、 5スキャン 目から 1 0スキャン目で記録した領域で混色が確認され、 且つ、 1 0スキャン 目以降で記録した領域でも混色が確認された。
表 4
実施例 1、 3、 及び 5〜 8は、 上記で挙げた評価基準に従って混色の評価を 行ったところ、 全く同じ評価結果となった。 しかし、 実施例 3及び 7は、 実施 例 1、 5、 6、 及び 8と比較して、 3 0分間記録停止後の画像における混色の 状態が僅かに劣っていた。 しかし、 実施例 3の 6 0分間記録停止後の画像にお ける混色の状態は、 3 0分間記録停止後の画像における混色の状態と同様であ つた。 一方、 実施例 1、 5、 及び 6は、 実施例 3と比較して、 3 0分間記録停 止後の画像における混色の状態が僅かに優れていたが、 6 0分間記録停止後の 画像における混色は同レベルであった。 更に、 実施例 5及び 8の 6 0分間記録 停止後の画像における混色の状態を比較すると、 実施例 8の方が混色の状態が 僅かに劣っていた。 同様に、 実施例 5及び 7の 6 0分間記録停止後の画像にお ける混色の状態を比較すると、 実施例 7の方が混色の状態が僅かに劣っていた。 この出願は 2 0 0 6年 6月 2 2日に出願された日本国特許出願番号第 2 0 0 6 - 1 7 2 7 1 4からの優先権を主張するものであり、 その内容を引用して この出願の一部とするものである。
Claims
1 . 複数のインクで構成されるインクセットであって、
前記インクセットを構成する複数のインクがそれぞれ、 密閉状態となるイン ク収容部を有するインク力一トリッジに収容されてなり、
前記インクセットを構成する複数のインクのうち、 比重が最も大きい m iの インク及び比重が最も小さい第 2のインクにおける比重の差が、 0 . 0 2 0未 満であることを特徴とするインクセット。
2 . 前記第 1のィンクが含有する色材及び前記第 2のィンクが含有する色 材のうち、 比重が最も大きい第 1の色材及び比重が最も小さい第 2の色材にお ける比重の差が、 0 . 0 1 0以下である請求項 1に記載のインクセット。
3 . 前記第 1のィンクが含有する水溶性有機溶剤及び前記第 2のィンクが 含有する水溶性有機溶剤のうち、 比重が最も小さい第 1の水溶性有機溶剤及び 前記第 1の色材における比重の差が、 0. 0 4 9以下である請求項 1又は 2に 記載のインクセット。
4. 前記第 1のインクの粘度が、 前記第 2のインクの粘度よりも大きい請 求項 1乃至 3の何れか 1項に記載のインクセット。
5 . 前記第 1のインクの表面張力が、 前記第 2のインクの表面張力よりも 小さい請求項 1乃至 4の何れか 1項に記載のィンクセット。
6 . 前記第 2のインクの表面張力が、 前記第 1のインクの表面張力よりも
3 mNZm以上大きい請求項 1乃至 5の何れか 1項に記載のィンクセット。
7 . 前記第 1のィンクを吐出する吐出口列及び前記第 2のィンクを吐出す る吐出口列を同一のキヤップでキャッピングす 請求項 1乃至 6の何れか 1 項に記載のインクセット。
8 . 複数のインクカートリッジを有するインクカートリッジのセットであ つて、
前記複数のィンクカートリッジに収容されている複数のィンクが、 請求項 1 乃至 7の何れか 1項に記載のィンクセットを構成する複数のィンクであるこ とを特徴とするインク力一トリッジのセット。
9 . インクをインクジエツト方式で吐出するインクジエツ卜記録方法にお いて、 前記インクが、 請求項 1乃至 7の何れか 1項に記載のインクセットを構 成する複数の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。
1 0 . インクを収容するインク収容部を有するインクカートリッジと、 ィ ンクを吐出するための記録へッドとを備えた記録ユニットにおいて、 前記イン クが、 請求項 1乃至 7の何れか 1項に記載のィンクセットを構成する複数のィ ンクであることを特徴とする記録ュニット。
1 1 . インクを収容するインク収容部を有するインクカートリッジと、 ィ ンクを吐出するための記録へッドとを備えたインクジエツト記録装置におい て、 前記インクが、 請求項 1乃至 7の何れか 1項に記載のインクセットを構成 する複数のィンクであることを特徴とするィンクジェッ卜記録装置。
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