JPH1120192A - インク保持体及びインクカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク保持体を成すウレタンフォームの製造
時に用いる触媒及び量を特定する事により、含有不揮発
性不純物によるインク吐出特性の低下を防止する。 【解決手段】 少なくともポリエーテルポリオールとポ
リイソシアネートを主成分とする組成物と、触媒として
下記（Ｉ）及び／または（II）で示される有機金属化合
物からなる群より選ばれる少なくとも一つを０．０１〜
０．１重量部と、発泡剤を混合し発泡させて得られるウ
レタンフォームをインク保持体とする。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク組成物を保
持するためのインク保持体と、それを内部に充填したイ
ンクジェット記録装置におけるインク供給体となるイン
クカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的にインクジェット記録装置におけ
るインク供給体となるインクカートリッジには、液体で
あるインクを均一に保持し、且つ安定的にインクを供給
するために、フォームを圧縮収納してインク保持体と
し、これにインクを含浸させて用いたものが多く使用さ
れている。

【０００３】従来、インクカートリッジに用いられるイ
ンク保持体となるフォームとしては、特開昭６４−２６
４５２号公報等に記載されているように典型的なポリエ
ーテル型ポリウレタンフォームで網状化及びフェルト化
されたものを用いたものや、また特開平７−３２６１３
号公報では特定の熱溶融性ポリウレタンフォームを用い
たものが記載されている等、一般にウレタンフォームが
多く用いられている。

【０００４】しかしながら、これらウレタンフォーム中
には、ウレタンフォーム製造時に用いた触媒や未反応物
等をはじめとした不揮発性不純物が多く残留しており、
インクカートリッジに用いた時にインク中に溶解や分散
を起こす事によって、インクを汚染したりインクの流体
特性に影響を及ぼす可能性がある。特にインクジェット
記録装置に用いられた場合には、不揮発性不純物が溶解
したインクが印字ヘッドに充填された状態で長期放置さ
れた場合にヘッド部材を侵したり、また一度インクに溶
解した不揮発性不純物がノズル部等で再析出する等によ
り、インクの吐出特性に影響を及ぼす場合がある。そこ
で前記特開昭６４−２６４５２号公報ではウレタンフォ
ームの清浄度を決定する方法について記載、また特開昭
６４−２６４５３号公報ではウレタンフォームを洗浄す
る装置について記載されている。

【０００５】前者は、洗浄後のウレタンフォームに含ま
れる不揮発性不純物の量を、ウレタンフォームに対して
０．２重量部以下にする事及び該ウレタンフォームに浸
漬したインクの表面張力が４０ｍＮ／ｍより大きく、ま
たは表面張力の低下が７ｍＮ／ｍより小さくなくてはな
らない、というものであり、後者は洗浄溶剤としてフレ
オン１１３を用いた再循環式、閉ループの自動汚染物除
去システムについて記載している。この場合、洗浄溶媒
としてフレオン１１３というフロン系溶剤を用いている
が、これは揮発性が非常に高く、また自然環境に対し有
害であるために特別な洗浄装置を必要とするほか、水を
主溶媒とするインクとは相性が悪く、ウレタンフォーム
に残留した場合、印刷特性に影響を与える可能性があ
る、と言う課題がある。

【０００６】また前者については、表面張力値の変動に
ついての記載については、作成したウレタンフォームが
インクカートリッジ用に使用できるか否かを図るための
評価方法として指針にはなり得るものの、それはあくま
で選別という手段に過ぎず、本質的に不揮発性不純物に
よる影響の出ないフォームを得るための手段ではない。

【０００７】その他、特開平７−３２６０５号公報で
は、アセチレングリコールを含むインクを用いる場合に
あらかじめアセチレングリコール水溶液で洗浄する事に
よりインクの使用適正範囲を広げる、というものが記載
されているが、これはあくまで印刷品質の低下を防ぐ目
的のものであり、フォーム中に含まれる不揮発性不純物
に対する効果はない。

【０００８】一方インク汚染を防止するためのウレタン
フォームとして、特開平５−３８８１６号公報では、ス
チレン及び／またはアクリロニトリルをグラフトさせた
ポリマーポリオールを全ポリオール分の２０重量部以上
用いて、セル数を２０個／インチ以上としたウレタンフ
ォームをインク保持体として用いることにより、ウレタ
ンフォーム自身のインクによる劣化を抑え、インク保持
及び供給の安定化を提供している。しかしながら、この
場合はウレタンフォーム自身の溶解や分解によるインク
汚染は低減出来るが、内部に残留している不揮発性不純
物によるインク汚染等には効果は殆ど見られない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
ウレタンフォームからなるインク保持体が持つ、不揮発
性不純物によるインク汚染及び、それに伴うインクジェ
ット記録装置用インクカートリッジに用いた場合に発生
するインクの吐出特性への影響といった課題点を取り除
く事により、良好な印刷画像を得る事ができるインクカ
ートリッジを提供する事であり、そのために必要な不揮
発性不純物によるインク汚染を防止するインク保持体を
提供する事である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】従って、本発明のインク
保持体は、少なくとも染料、グリコール類、グリコール
エーテル類、水からなるインクを受容するためのインク
保持体であって、少なくともポリエーテルポリオールと
ポリイソシアネートと主成分とする組成物と、触媒とし
て下記（I）及び／または（II）で示される有機金属化
合物からなる群より選ばれる少なくとも一つを０．０１
〜０．１重量部と、発泡剤を混合し発泡させて得られる
ウレタンフォームからなる事を特徴とする。

【００１１】

【化２】

【００１２】さらに好ましくは、前記（I）及び／また
は（II）に於いて、ＭｅがＳｎ（II）である事、特に好
ましくは（I）に於いて、オクチル酸Ｓｎ（II）である
事を特徴とする。

【００１３】また、本発明のインクカートリッジは上記
ウレタンフォームからなるインク保持体を充填されてな
る事を特徴とする。

【００１４】ウレタンフォーム製造に於いて発生する不
揮発性不純物の主たるものとしては、未反応のポリエー
テルポリオールとポリイソシアネート、及び触媒であ
る。即ちこれらを少なくする事が課題解決につながるの
だが、これらは互いに相反するものであり、触媒が少な
いと反応が進みにくく、触媒を多くすると、ウレタンフ
ォーム中に残る触媒の残分が増える事となる。従って、
如何に少ない触媒で反応を充実させるかが課題となる。

【００１５】本発明に於いて、使用する触媒としては、
上記（Ｉ）及び／または（II）で示される有機金属化合
物からなる群より選ばれる少なくとも一つを用いる事が
好ましい。これらはポリウレタンフォーム製造に於いて
は、一般的且つ有用な触媒であり、反応速度等を考慮し
おおよそ０．２〜１重量部の範囲で広く一般的に用いら
れている。しかしながら、インク保持体、特に染料を色
材とし水を溶媒とするインクを保持する事を目的とした
インク保持体としてインクジェット記録装置のインクカ
ートリッジに用いた場合に、同記録装置を長期に渡って
未使用のまま放置したところ、印字ヘッドのノズル内壁
に不溶性の有機金属化合物が異物として付着しインクの
吐出特性が大きく損なわれてしまった。明確な原因は不
明であるが、染料中にも金属をイオンとして含有してい
る事から、これらとの相互作用もしくは反応等によって
発生するものと推察する。

【００１６】従って本発明に於いて、上記（I）及び／
または（II）で示される有機金属化合物からなる群より
選ばれる少なくとも一つからなる触媒の添加量としては
０．０１〜０．１重量部の範囲である事が好ましい。
０．１重量部を越えると、上記の様に印字ヘッドのノズ
ル内等に不溶性の異物が付着しインクの吐出特性が損な
われる原因となる。また０．０１重量部以下ではウレタ
ンフォーム製造のための反応が進まず、未反応のポリエ
ーテルポリオールとポリイソシアネートが多く残り、逆
にこれらがインク中に溶解しインク汚染の原因となるの
で好ましくない。

【００１７】また、本発明において最終的にインクカー
トリッジに含まれるインク中の金属元素のうち、上記
（Ｉ）及び／または（II）で示されるＭｅに該当するも
のの含有量が２．５×１０^―６ｍｏｌ／ｇ以下であるこ
とが好ましい。この範囲内であればインクジェット記録
を長期間、未使用で放置した場合においても、ノズル内
壁に上述した異物が発生することなく、安定した吐出特
性を維持することができる。

【００１８】本発明に於いて、前記触媒として用いる有
機金属化合物としては、インクの安全性や保存安定性、
また印字ヘッドを構成する素材等とのマッチングを考慮
した場合、より好ましくはＭｅがＳｎ（II）、特にはオ
クチル酸Ｓｎ（II）が好ましい。

【００１９】また本発明に於いて前記触媒は、これらを
単独で用いても良いが、必要に応じて、トリエチルアミ
ンやトリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモルホリン等の
三級アミン等と共に用いても良い。

【００２０】本発明に於いて、インク保持体としては、
ポリエーテルポリオールとポリイソシアネートを、少な
くとも前記触媒と発泡剤の存在下で反応して得られると
ころのウレタンフォームであって、前記ポリエーテルポ
リオールとしては、一般に知られるところの公知のポリ
エーテルポリオールを広く用いる事が出来る。ポリエー
テルポリオールとしては、分子量約１０００〜１０００
０で、プロピレングリコール、エチレングリコール、グ
リセリン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン等
のポリヒドロキシ化合物と、エチレンオキサイドやプロ
ピレンオキサイド等との反応によって得る事が出来、具
体例としてはグリセリンベース・ポリプロピレングリコ
ール等を挙げる事が出来る。一般的にウレタンフォーム
を製造するのに用いるポリオールにはその他にもポリエ
ステルポリオール等を用いる事もあるが、本発明に於い
てはウレタンフォームがインクと直接触れる事から、イ
ンクがアルカリ性でも酸性でも劣化の少ないポリエーテ
ルポリオールがより好ましい。

【００２１】またポリイソシアネートとしては、２個以
上のイソシアネート基を同一分子中に持つ芳香族ポリイ
ソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート、またはこれ
らの変性物を用いる事が出来、具体例としては、トリレ
ンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネー
ト、キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。

【００２２】また本発明に於いて用いる発泡剤として
は、広く一般に用いられるところの、水、空気、窒素、
ペンタン、塩化メチレン、ニトロアルカン等を用いる事
が出来る。その他、ウレタンフォームの製造に於いて
は、必要に応じて、シリコーン油等の整泡剤や、ポリエ
ーテルシロキサン等のセルオープン剤等を用いても良
い。

【００２３】本発明に於いては、製造されたウレタンフ
ォームをそのまま用いても良いが、インク保持力を高め
る目的に於いて、酸素と水素の混合ガス等を用いてセル
間に生成した膜状物質を溶膜処理した上で用いても良
い。

【００２４】本発明のインク保持体に於いては、インク
保持の観点から、そのセル数は２０〜６０個／インチの
範囲が好ましい。セル数が多すぎると保持できるインク
量が減り、且つセルの毛細管現象が強く働くために有効
インク量が少なくなり好ましくない。逆にセル数が少な
すぎる場合にはそのままでは毛細管現象が働かず、また
インク保持体を圧縮して使用してもインク保持体におけ
るセルの大きさが均等になり難く、フォーム内に均一に
インクを保持する事が困難となり、いずれも好ましいも
のではない。

【００２５】また、本発明のインクカートリッジに於い
ては、前記内容によって製造されたインク保持体を充填
してなるが、その際、必要に応じ、任意にフォームを圧
縮して密度を制御して用いる事が出来る。インク保持体
の圧縮率は、特に前記のウレタンフォームのセル数とお
およその相関関係を持っており、セル数が少ない場合に
は高圧縮、多い場合には低圧縮で用いるが、その他、イ
ンクカートリッジの形状やインクの特性、また印字ヘッ
ドの流路構造、ノズル部位置とインクカートリッジの接
合位置等、様々なパラメータによって適宜決まるもので
ある。おおむねインクカートリッジの容積に対して、体
積比で１／１〜１／１０で用いるのが好ましく、より好
ましくは１／２〜１／５程度である。

【００２６】本発明に於いて用いられるインク保持体に
保持させる、またはインクカートリッジに充填するイン
クとしては、少なくとも、色材として染料、湿潤剤とし
てグリコール類、浸透剤としてグリコールエーテル類、
及び主たる溶媒として水から少なくともなるところの、
水系インクを用いる事が出来る。

【００２７】染料としては水に易溶な、一般に公知の直
接染料、酸性染料、塩基性染料等を広く用いる事が出来
る。分散型の染料や顔料を色材として用いる事も可能で
はあるが、これらはインク中に分散しているのみである
ために、インク保持体に近づく事により特にセル数の多
いウレタンフォームを用いたインク保持体では吸着する
可能性があるために主たる色材として用いるのは好まし
くない。

【００２８】グリコール類としては、広くインクジェッ
ト記録装置に用いることの出来るもの、具体的には、グ
リセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコール、プロピレングリコール
等、を用いる事が出来る。またグリコールエーテル類も
広くインクジェット記録装置に用いる事の出来るもの、
具体的には、エチレングリコールモノエチルエーテル、
ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレン
グリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコ
ールモノブチルエーテル等、を用いる事が出来る。その
他、必要に応じてアセチレングリコール等の界面活性剤
や防腐剤、防錆剤、ｐＨ調整剤等を添加したインクであ
っても良い。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明する。

【００３０】（１）インク保持体の製造 実施例１〜３及び比較例１〜２について表１に記載の組
成分にて、まずイソシアネートを除いた全てを混合、攪
拌し、次いでこれにイソシアネートを加えて更に攪拌
し、これを任意の容器に入れ、１４０℃で１０分加熱し
て発泡させ、所定のウレタンフォームを得た。

【００３１】このウレタンフォームを、３０ｍｍ×３０
ｍｍ×２０ｍｍに裁断の後、密閉容器内に入れ、容器内
を酸素：水素比およそ１：２、圧力９．８×１０^４Ｐａ
の気体に置換し、発火させて溶膜処理を行った。

【００３２】

【表１】

【００３３】（２）インク組成物の製造 表２に記載の組成分を混合、攪拌の後、１．０μｍのメ
ンブランフィルタにてこれらを濾過して、表に記載のイ
ンク組成物を得た。

【００３４】

【表２】

【００３５】（３）インクカートリッジの製造 上記（１）にて製造したインク保持体を、図１（ａ）乃
至（ｃ）に示す下ケース２（材質：ポリプロピレン）の
マゼンタ室４、シアン室５、イエロー室６にそれぞれ圧
縮充填し、次いで上ケース３（材質：ポリプロピレン）
を下ケース２に熱溶着してインクカートリッジ１の形態
を得た。その後、（２）で作成したインクを表１下段の
記載に従って、各インク保持体毎に１５ｇずつシリンジ
でそれぞれ通気穴７〜９より静かにインク保持体内に注
入し、これをインクが当該保持体内で均一に分散させる
ため常温で１日放置して、所望のインクカートリッジを
得た。

【００３６】（４）試験 上記（３）で製造したインクカートリッジを記録装置に
取り付け以下のテストを行った。使用したインクジェッ
ト記録装置は、ＭＪ−５１０Ｃ及びＭＪ−５１０Ｃ（何
れもセイコーエプソン（株）製のインクジェットプリン
タの商品名）で、記録ヘッドとしてカラーヘッドを用い
た。また、印字テストに用いた印刷パターンは、同イン
クジェット記録装置に標準搭載のセルフテストを用い
た。

【００３７】取り付け直後の印字テスト 印字ヘッドが正常な休止位置にある状態での４０℃１
ヶ月放置後の印字テスト 同４０℃２ヶ月放置後の印字テスト 印字ヘッドをプリンタ本体から取り外し、ヘッド収納
ケースを用いず裸体で４０℃１週間放置後の印字テスト 同４０℃２週間放置後の印字テスト 同４０℃１ヶ月放置後の印字テスト 結果を以下の表３に記載する。

【００３８】

【表３】

【００３９】以上の実施例の結果より、少なくとも染
料、グリコール類、グリコールエーテル類、水からなる
インクを受容するためのインク保持体として、少なくと
もポリエーテルポリオールとポリイソシアネートを主成
分とする組成物と、触媒として式（I）及び／または（I
I）で示される有機金属化合物からなる群より選ばれる
少なくとも一つを０．０１〜０．１重量部と、発泡剤を
混合し発泡させて得られるウレタンフォームを用いる事
により、不揮発性不純物によるインク汚染の影響を防止
する事が可能となり、また、当該インク保持体をインク
カートリッジに用い、インク中の式（I）及び／または
（II）で示される有機金属化合物からなる群におけるＭ
ｅに該当する金属元素の含有量が２．５×１０^―６ｍｏ
ｌ／ｇ以下にする事により、インクジェット記録装置の
長期の未使用後に於いても印字ヘッドのインク吐出特性
に影響を及ぼす事無く正常な印刷画像を提供する事を可
能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって得られるインクカートリッジを
説明するための斜視図。

【符号の説明】

１ インクカートリッジ ２ 下ケース ３ 上ケース ４ マゼンタ室 ５ シアン室 ６ イエロー室 ７〜９ 通気穴

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも染料、グリコール類、グリコ
   ールエーテル類、水からなるインク組成物を受容するた
   めのインク保持体であって、 少なくともポリエーテルポリオールとポリイソシアネー
   トを主成分とする組成物と、触媒として下記（I）及び
   ／または（II）で示される有機金属化合物からなる群よ
   り選ばれる少なくとも一つを０．０１〜０．１重量部
   と、発泡剤を混合し発泡させて得られるウレタンフォー
   ムからなる、インク保持体。 【化１】
2. 【請求項２】 前記触媒（I）及び／または（II）に於
   いて、ＭｅがＳｎ（II）である、請求項１記載のインク
   保持体。
3. 【請求項３】 前記触媒（I）は、オクチル酸Ｓｎ（I
   I）である、請求項２記載のインク保持体。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３いずれか１項に記載のイ
   ンク保持体及びインク組成物が内部に充填されたインク
   ジェット記録装置に用いるインクカートリッジ。
5. 【請求項５】 前記インク組成物に含まれる金属元素の
   うち、前記触媒（I）及び／または（II）で示されるＭ
   ｅに該当するものの含有量が２．５×１０^―６ｍｏｌ／
   ｇ以下である、請求項４記載のインクカートリッジ。