JPH1120193A

JPH1120193A - インクカートリッジ

Info

Publication number: JPH1120193A
Application number: JP11935098A
Authority: JP
Inventors: Etsuko Ogasawara; 悦子小笠原; Yasuhiro Oki; 康弘黄木; Hiroko Hayashi; 広子林; Yoshiyuki Koike; 佳之小池
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-05-07
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】インク保持体であるポリエーテルウレタンフ
ォームの未反応物に起因する異物の形成を抑制して、安
定した印刷特性を持続できるインクカートリッジの提
供。【解決手段】ケース内部に、有機錫化合物を触媒とし
て用いて製造したポリエーテルウレタンフォームを収納
して、蓋をしたカートリッジに、少なくとも水、特定の
染料群から選択される染料、多価アルコール低級アルキ
ルエーテルと、エチレンジアミン四酢酸塩から選ばれる
キレート剤を含んで成るインクを充填した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンタ等のインクジェット記録装置に用いられるインクカ
ートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクを印刷媒体に向けて噴射して像を
形成するインクジェットプリンタでは、高速、高品質、
カラーが一般的になっており、速乾性を持ち、鮮明でに
じみのない真円ドットを形成できるインクの組成改良が
続けられている。これらの条件を満たすためには溶剤や
界面活性剤を用いた、印刷媒体に素早く浸透するタイプ
のインクが好適で、数多く製品化されている。

【０００３】インクジェットプリンタにおいては、イン
クをプリントヘッドに供給する手段として、インクを保
持できる多孔質体をケースに収納し、これにインクを充
填したインクカートリッジが一般的に用いられている。
このようなインクカートリッジを製造する場合、コスト
削減等の理由から、多孔質体を洗浄、エージング等の処
理無しに使用することがあるが、多孔質体には様々な未
反応物が残留していることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなインクカー
トリッジでは多孔質体からインクに未反応物が溶出し、
インク組成を変化させるほか、再結晶して異物を形成
し、印刷特性に影響を与えることがあった。特にインク
の組成によっては、多孔質体を良く膨潤させ、抽出しや
すい溶剤が用いられることがある。インクの保持体とし
て一般に用いられるポリエーテルウレタンフォームは、
その製造過程で触媒としてジブチル錫ラウレート、オク
チル酸錫塩等の有機錫化合物が用いられる。その添加量
はメーカーによって様々だが、これが前記のような溶剤
を用いたインクに溶出し、そのインクがノズルに至った
所で有機錫化合物が再結晶してノズル内に異物を形成
し、吐出インクを飛行曲がりさせたり、ノズルを閉塞さ
せる現象が確認された。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部にインク
を含浸させるフォームを収容したインクカートリッジに
おいて、前記インクが少なくとも、水、染料、多価アル
コール低級アルキルエーテル、キレート剤を含んでな
る。

【０００６】また本発明のインクカートリッジは、前記
インクの多価アルコール低級アルキルエーテルが５〜１
５重量％の範囲で含有される。

【０００７】また本発明のインクカートリッジは、前記
インクのキレート剤がエチレンジアミン四酢酸塩から選
ばれる。

【０００８】また本発明のインクカートリッジは、前記
キレート剤がインクに０．０１〜０．５重量％含まれ
る。

【０００９】また本発明のインクカートリッジは、前記
インクが下記ａ〜ｈの染料群から選択される少なくとも
１種類の染料を含有する。

【００１０】ａ．一般式（I）で表される化合物

【００１１】

【化５】

【００１２】（上記一般式において、Ｒ^１は−ＰＯ（Ｏ
Ｍ）_２または−ＣＯＯＭを表し、ＸおよびＹは独立して
それぞれＣ_１−４アルコキシを表し、Ｍは水素原子、ア
ルカリ金属、アンモニアおよび有機アミン類からなる群
から選択される基の陽イオンを表す。）ｂ．一般式（II）で表される化合物

【００１３】

【化６】

【００１４】（上記一般式において、Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３
およびＸ^４は水素原子、ヒドロキシル基、−ＮＨ_２また
はＣＯＯＭ基を表し、Ｙは水素原子、ＣＯＯＭ基、また
はＳＯ_３Ｍを表し、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立に水
素原子、ヒドロキシル基、−ＮＨ_２、−Ｃ_６Ｈ_５、＞Ｃ
＝Ｏ，−Ｏ−の少なくとも１つを含むＣ_１〜Ｃ_１０の置
換基を表し、ｍは０、１または２の数を表す。Ｍは水素
原子、アルカリ金属、アンモニウム、有機アミン類を表
す。）ｃ．一般式（III）で表される化合物

【００１５】

【化７】

【００１６】（上記一般式において、Ｒ^１、Ｒ^２および
Ｒ^３はそれぞれ独立に炭素数１〜９の置換もしくは非
置換のアルキル基、炭素数１〜９のアルコキシ基、ハロ
ゲン原子、水素原子、ヒドロキシル基またはＣＯＯＭ基
を表し、ｍは０、１または２の数を表し、Ｒ^４、Ｒ^５、
Ｒ^６およびＲ^７はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１
〜１８のアルキル基またはアリール基を表し、これらの
うち水素原子以外を表す場合は、置換基を有していても
よい。ただし、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６およびＲ^７の少なくと
も一つは置換基としてＣＯＯＭ基を有する基を表す。Ｍ
はアルカリ金属、アンモニウムまたは有機アミン類を表
す。）ｄ．Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー８６ｅ．Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１３２ｆ．Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１４４ｇ．Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー８６ｈ．Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９また本発明のインクカートリッジは、前記インクが界面
活性剤を含む。

【００１７】また本発明のインクカートリッジは、前記
界面活性剤が一般式（IV）で表されるアセチレングリコ
ールで、インクに０．３〜１．８重量％含まれる。

【００１８】

【化８】

【００１９】また本発明のインクカートリッジは、前記
フォームがポリエーテルウレタンである。

【００２０】また本発明のインクカートリッジは、前記
フォームが触媒として有機錫化合物を用いて製造され
る。

【００２１】また本発明のインクカートリッジは、前記
フォームの製造において有機錫化合物の添加量が０．０
１〜０．２重量％である。

【００２２】また本発明のインクカートリッジは、充填
されるインク中の錫の含有量が１．５×１０^−５ｍｏｌ
／ｇである。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に具体例を示し、本発明を詳細
に説明するが、本発明はこれらの例に限られるものでは
ない。

【００２４】本発明のインクカートリッジの構成を説明
する。図１はインクカートリッジの分解図であり、本発
明の一例である。カートリッジはケース１０１にインク
保持体１１１を圧縮して収納し、蓋１０２を接着あるい
は溶着して形成される。インクはインク保持体１１１に
保持され、供給口１２１を経てヘッドに供給される。イ
ンク室と供給口との境界部分にはフィルタ１２２を設け
ることにより、ヘッド内への異物の混入を防ぐことがで
きる。

【００２５】インク保持体１１１は微細セルを内部に有
する高分子弾性多孔質体で、耐インク性を有し、インク
によって変質しないものであれば使用が可能であるが、
ポリエーテルウレタンフォームを用いることが好まし
い。ポリエーテルウレタンフォームはセル間に生成した
膜状物質を除去してあるものが好ましいが、この処理を
行わなくても用いることはできる。またさらにフォーム
密度を制御してあるものが好ましいが、これを行わなく
ても用いることはできる。フォームを製造する際に触媒
として有機錫化合物を用いる場合、インクに抽出されて
ノズルで再結晶し、異物を形成するため、触媒としての
添加量を０．０１〜０．２重量％に抑えることが好まし
い。フォームは洗浄、エージング等の処理を行うことが
好ましいが、これらの処理を行わなくても良い。図１は
カートリッジケースを一室として一種類のインクを充填
する例であるが、ケース内を任意に仕切って数室のイン
ク室を設け、数種の異なるインクを充填することもでき
る。

【００２６】また、本発明においてインク中に含有され
る錫としては１．５×１０^−５ｍｏｌ／ｇ以下とするこ
とで、異物形成が更に抑制され、ヘッド内への異物混入
をより効果的に防止できる事からより好ましい。

【００２７】次に本発明のインクカートリッジに充填さ
れるインクの組成について説明する。

【００２８】本発明に用いられるインクは、多価アルコ
ール低級アルキルエーテルを含むものである。多価アル
コール低級アルキルエーテルの好ましい具体例として
は、モノ、ジおよびトリエチレングリコールＣ_１−６ア
ルキルエーテル、モノ、ジおよびトリプロピレングリコ
ールＣ_１−６アルキルエーテル、より好ましくはトリエ
チレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリ
コールモノブチルエーテル、ジ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メチルエー
テル、プロピレングリコールモノブチルエーテルなどが
挙げられ、特に好ましいものとしては、ジエチレングリ
コールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモ
ノブチルエーテルが挙げられる。この添加量は５〜１５
重量％であることが好ましい。

【００２９】本発明のインクに含有されるキレート剤
は、特に限定されないが、水溶性キレート化合物を形成
するものが好ましく、ポリアミノカルボン酸類、オキシ
カルボン酸類、縮合リン酸塩等が挙げられ、特にエチレ
ンジアミン四酢酸およびその塩（例えば２ナトリウム
塩、４ナトリウム塩）が好ましい。その添加量は０．０
１〜０．５重量％の範囲が好ましい。

【００３０】本発明のインクに用いられる色材としては
水溶性の染料であれば用いることができるが、好ましく
は、一般式（I）で表される化合物、

【００３１】

【化９】

【００３２】（上記一般式において、Ｒ^１は−ＰＯ（Ｏ
Ｍ）_２または−ＣＯＯＭを表し、ＸおよびＹは独立して
それぞれＣ_１−４アルコキシを表し、Ｍは水素原子、ア
ルカリ金属、アンモニアおよび有機アミン類からなる群
から選択される基の陽イオンを表す。）一般式（II）で表される化合物、

【００３３】

【化１０】

【００３４】（上記一般式において、Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３
およびＸ^４は水素原子、ヒドロキシル基、−ＮＨ_２また
はＣＯＯＭ基を表し、Ｙは水素原子、ＣＯＯＭ基、また
はＳＯ _３Ｍを表し、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立に水
素原子、ヒドロキシル基、−ＮＨ_２、−Ｃ_６Ｈ_５、＞Ｃ
＝Ｏ，−Ｏ−の少なくとも１つを含むＣ_１〜Ｃ_１０の置
換基を表し、ｍは０、１または２の数を表す。Ｍは水素
原子、アルカリ金属、アンモニウム、有機アミン類を表
す。）一般式（III）で表される化合物、

【００３５】

【化１１】

【００３６】（上記一般式において、Ｒ^１、Ｒ^２および
Ｒ^３はそれぞれ独立に炭素数１〜９の置換もしくは非置
換のアルキル基、炭素数１〜９のアルコキシ基、ハロゲ
ン原子、水素原子、ヒドロキシル基またはＣＯＯＭ基を
表し、ｍは０、１または２の数を表し、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ
^６およびＲ^７はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜
１８のアルキル基またはアリール基を表し、これらのう
ち水素原子以外を表す場合は、置換基を有していてもよ
い。ただし、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６およびＲ^７の少なくとも
一つは置換基としてＣＯＯＭ基を有する基を表す。Ｍは
アルカリ金属、アンモニウムまたは有機アミン類を表
す。）Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー８６、Ｃ．Ｉ．ダイレクト
イエロー１３２、Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１４４、
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー８６、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブ
ルー１９９の染料群から選ばれる染料を単独あるいは混
合して用いる。前記一般式（I）で表される化合物、前
記一般式（II）で表される化合物、前記一般式（III）
で表される化合物は、これらの一般式で表される化合物
ならばいかなるタイプのものでも用いることができる
が、特に好ましい具体例として下記のものが挙げられ
る。一般式（I）で表される染料の具体例としては、

【００３７】

【化１２】

【００３８】

【化１３】

【００３９】

【化１４】

【００４０】

【化１５】

【００４１】

【化１６】

【００４２】

【化１７】

【００４３】等が挙げられ、一般式（II）で表される染
料の具体例としては、

【００４４】

【化１８】

【００４５】

【化１９】

【００４６】

【化２０】

【００４７】等が挙げられ、一般式（III）で表される
染料の具体例としては、

【００４８】

【化２１】

【００４９】

【化２２】

【００５０】

【化２３】

【００５１】等が挙げられる。

【００５２】これらの染料は単独あるいは混合して用い
ることができ、染料の添加量としては、その総量が１〜
８重量％の範囲であることが好ましい。

【００５３】また本発明のインクは、インク組成物とし
て一般式（IV）で表されるアセチレングリコールを含
む。

【００５４】

【化２４】

【００５５】アセチレングリコールの好ましい具体例は
次の表１の通りである。

【００５６】

【表１】

【００５７】表１のうちでもＮｏ．１のアセチレングリ
コールがもっとも好ましい。これらのアセチレングリコ
ールは市販されているものを利用することが可能であ
り、例えばオルフィンＥ１００４、オルフィンＥ１０１
０、オルフィンＳＴＧ（日信化学工業（株）製）を用い
ることができる。アセチレングリコールの添加量は０．
３〜１．８重量％であるのが好ましい。

【００５８】また更に本発明のインクは前記染料を溶解
する水溶性高沸点低揮発性有機溶剤を含むことが好まし
い。好ましい水溶性高沸点低揮発性有機溶剤の具体例と
して、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のアル
キレン基が２〜６の炭素原子を含むアルキレングリコー
ル類；グリセリン；ポリエチレングリコール、ポリプロ
ピレングリコール等のポリアルキレングリコール類が挙
げられる。

【００５９】また本発明のインクは上記以外の有機溶剤
を含んでもよい。具体例としては、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、ジ
アセトンアルコール等のケトンまたはケトンアルコール
類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；
メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルア
ルコール、ｎ−ブチルアルコール等の炭素数１〜５のア
ルキルアルコール類；スルフォラン、ピロリドン、Ｎ−
メチル−２−イミダゾリジノン、１，５−ペンタンジオ
ール等が挙げられる。また、尿素、トリメチロールプロ
パン、トリメチロールエタン等の常温下で固体の溶剤を
含んでもよい。これらの溶剤は単独でも混合しても使用
でき、前記の多価アルコール低級アルキルエーテルと併
用できる。

【００６０】さらにインク組成物として種々の特性を改
善するための添加剤を含有してもよい。例えば、粘度、
表面張力、ｐＨ、比抵抗等の各種物性値の調整や防腐、
防かび等の目的で脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、
アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルナフタレンスル
ホン酸塩等のアニオン系界面活性剤；アセチレングリコ
ール、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、
ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸
エステル等のノニオン系界面活性剤；セルロース類、ポ
リビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、水溶性樹
脂等の水溶性の天然あるいは合成高分子物；ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミン類；水酸化カリウム、
水酸化ナトリウム、塩化リチウム、塩化アンモニウム、
塩化ナトリウムの無機塩類、ベンゾトリアゾールなどを
添加することができる。

【００６１】本発明を実施例を用いてさらに具体的に説
明する。表２に実施例１〜９および比較例１〜９を示
す。比較例１および２はキレート剤が本発明の範囲を外
れる場合、比較例３および４は多価アルコール低級アル
キルエーテルが本発明の範囲を外れる場合、比較例５お
よび６は界面活性剤が本発明を外れる場合、また比較例
７〜９はフォームの触媒が本発明を外れる場合である。
表２で染料１は前記構造式（I−２）で示される化合物
であり、染料２は前記構造式（I−５）で示される化合
物であり、染料３は前記構造式（II−２）で示される化
合物であり、染料４は前記構造式（III−１）で示され
る化合物である。なお、組成物の量の単位は重量％で
あり、残量はイオン交換水である。

【００６２】

【表２】

【００６３】本発明のインクの製造に際しては表２の組
成で混合した液体を充分撹拌した後、孔径０．８μｍの
メンブレンフィルタを用いてろ過した。カートリッジは
表２のフォームを用いて、図１に従って組み立て、これ
にインクを充填した。印刷を必要とする試験には、セイ
コーエプソン株式会社製インクジェットプリンタ、ＭＪ
−５１０Ｃ（商品名）とそのプリントヘッドを用いた。

【００６４】また、充填されたインクについて其々の錫
含有量を測定した。値を表２に記載した。

【００６５】＜試験−１＞目詰まり回復性製造したインクカートリッジを用いて、プリンタにセッ
トされたヘッドにインクを充填し、全ノズルから正常に
インクが吐出していることを確認後、インクカートリッ
ジを装着したまま、プリンタからヘッドを取り外し、ノ
ズル面にキャップがされない状態で４０℃の環境に７日
および１４日間放置した。放置後ヘッドをプリンタに取
り付け、初期充填等のインク吸引動作なしに、クリーニ
ング動作のみで全ノズルが正常に吐出が可能となるまで
に要する動作回数から、次の基準に従って判定した。７日放置の場合Ａ：１回、Ｂ：２〜３回、ＮＧ：４
回以上。１４日放置の場合Ａ：１回、Ｂ：２〜３回、Ｃ：４〜
５回、ＮＧ：６回以上。

【００６６】＜試験−２＞異物形成状態の観察試験−１のヘッドからインクを抜き取り、ノズルの異物
を観察した。異物があった場合試験−１の結果と照らし
合わせ、異物が印刷特性に影響を与えているか調査し、
次の基準にしたがって判定した。Ａ：異物なし、Ｂ：微小異物あるが吐出に影響なし、Ｎ
Ｇ：異物あり吐出に影響あり。

【００６７】＜試験−３＞印刷品質への影響製造したインクカートリッジを用いて、普通紙：Ｘｅｒ
ｏｘ−Ｐ（富士ゼロックス（株））に４ポイントから５
０ポイントの大きさの文字を印刷して、印刷品質を調査
した。Ａ：にじみなし、Ｂ：ヒゲにじみあり、Ｃ：にじんでい
るが４ポイントの文字が読める、ＮＧ：にじんで４ポイ
ントの文字が読めない。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、ポリウレタンフォーム
を収納するカートリッジに充填した多価アルコール低級
アルキルエーテルを含んで成るインクを、インクジェッ
トプリントヘッドへ供給した場合にノズルで異物が形成
されることを防止できる。

【００６９】また、本発明によれば、前記インクとカー
トリッジを使用して、インクの飛行曲がり等がなく安定
した印刷特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例であるインクカートリッジの分解
図。

【符号の説明】

１０１…ケース１０２…蓋１１１…インク保持体１２１…供給口１２２…フィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小池佳之長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部にインクを含浸させるフォームを収
容したインクカートリッジにおいて、前記インクが少なくとも、水、染料、多価アルコール低
級アルキルエーテル、キレート剤を含んでなるインクカ
ートリッジ。
【請求項２】前記インクの多価アルコール低級アルキ
ルエーテルが５〜１５重量％の範囲で含有した請求項１
記載のインクカートリッジ。
【請求項３】前記インクのキレート剤がエチレンジア
ミン四酢酸塩から選ばれる請求項１記載のインクカート
リッジ。
【請求項４】前記キレート剤が前記インク中に０．０
１〜０．５重量％含まれる請求項１記載のインクカート
リッジ。
【請求項５】前記インクが下記ａ〜ｈの染料群から選
択される少なくとも１種類の染料を含有する請求項１記
載のインクカートリッジ。ａ．一般式（I）で表される化合物【化１】（上記一般式において、Ｒ^１は−ＰＯ（ＯＭ）_２または
−ＣＯＯＭを表し、ＸおよびＹは独立してそれぞれＣ
_１−４アルコキシを表し、Ｍは水素原子、アルカリ金
属、アンモニアおよび有機アミン類からなる群から選択
される基の陽イオンを表す。）ｂ．一般式（II）で表される化合物【化２】（上記一般式において、Ｘ^１、Ｘ^２、Ｘ^３およびＸ^４は
水素原子、ヒドロキシル基、−ＮＨ_２またはＣＯＯＭ基
を表し、Ｙは水素原子、ＣＯＯＭ基、またはＳＯ_３Ｍを
表し、Ｒ^１およびＲ^２はそれぞれ独立に水素原子、ヒド
ロキシル基、−ＮＨ_２、−Ｃ_６Ｈ_５、＞Ｃ＝Ｏ，−Ｏ−
の少なくとも１つを含むＣ_１〜Ｃ_１０の置換基を表し、
ｍは０、１または２の数を表す。Ｍは水素原子、アルカ
リ金属、アンモニウム、有機アミン類を表す。）ｃ．一般式（III）で表される化合物【化３】（上記一般式において、Ｒ^１、Ｒ^２およびＲ^３はそれぞ
れ独立に炭素数１〜９の置換もしくは非置換のアルキ
ル基、炭素数１〜９のアルコキシ基、ハロゲン原子、水
素原子、ヒドロキシル基またはＣＯＯＭ基を表し、ｍは
０、１または２の数を表し、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６およびＲ
^７はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜１８のアル
キル基またはアリール基を表し、これらのうち水素原子
以外を表す場合は、置換基を有していてもよい。ただ
し、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６およびＲ^７の少なくとも一つは置
換基としてＣＯＯＭ基を有する基を表す。Ｍはアルカリ
金属、アンモニウムまたは有機アミン類を表す。）ｄ．Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー８６ｅ．Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１３２ｆ．Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１４４ｇ．Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー８６ｈ．Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９
【請求項６】前記インクが界面活性剤を含んでなる請
求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項７】前記界面活性剤が一般式（IV）で表され
るアセチレングリコールで、前記インク中に０．３〜
１．８重量％含んでなる請求項１記載のインクカートリ
ッジ。【化４】
【請求項８】前記フォームがポリエーテルウレタンで
ある請求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項９】前記フォームが触媒として有機錫化合物
を用いて製造された請求項１記載のインクカートリッ
ジ。
【請求項１０】前記有機錫化合物の添加量が０．０１
〜０．２重量％である請求項９記載のインクカートリッ
ジ。
【請求項１１】充填されているインク中の錫の添加量
が１．５×１０^−５ｍｏｌ／ｇ以下である請求項９〜１
０に記載のインクカートリッジ。