CN107880649B - 喷墨记录方法、喷墨记录装置的控制方法 - Google Patents

喷墨记录方法、喷墨记录装置的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种抑制了连续印字时的油墨的喷落偏离,使喷嘴的堵塞恢复性也较优异,并且获得良好画质的记录物的喷墨记录方法以及喷墨记录装置的控制方法。本发明所涉及的喷墨记录方法的特征在于,包括:对记录介质进行加热的加热工序;使含有树脂微粒、水、水溶性有机溶剂、表面活性剂的水系油墨组合物从喷墨头喷出,并附着于通过所述加热工序而被加热了的记录介质上的工序,在所述水系油墨组合物中,所述水系油墨组合物相对于使该水系油墨组合物干燥而获得的油墨膜的100ms时的接触角为25°以上,1000ms时的接触角为20°以上。

Description

喷墨记录方法、喷墨记录装置的控制方法
技术领域
本发明涉及一种喷墨记录方法、喷墨记录装置的控制方法。
背景技术
一直以来,已知有一种通过从喷墨头的喷嘴喷出的微小的油墨滴而在记录介质上记录图像或文字的喷墨记录方法。近年来,在标志印刷领域或高速标签印刷领域中,也进行着为了应用喷墨记录方法的研究。在这样的印刷领域中,为了使被记录的文字或图像定影在记录介质上而在油墨中添加有树脂微粒。
例如,在专利文献1中公开了在利用包含由尿烷以及丙烯酸系树脂组成的树脂微粒的油墨而记录文字或图像后,在40~60℃下实施第一干燥工序,在40~90℃下实施第二干燥工序的喷墨记录方法。此外,在专利文献2或专利文献3中公开了包含用于使被记录的文字或图像定影的核壳树脂微粒的水性喷墨油墨。
然而,在对记录介质进行加热的同时使包含树脂微粒的油墨从喷墨头喷出而实施记录的情况下,存在如下课题,即,该喷墨头受热而使得在头内油墨中的树脂微粒熔覆而成为堵塞的原因。
当头的喷嘴的顶端被加热时,容易导致油墨中的水分在此蒸发进而使有机溶剂成为过浓的状态。这样一来,会导致油墨中的树脂微粒熔覆在喷嘴的壁面等上,进而容易形成油墨膜。当该油墨膜逐渐堆积在喷嘴壁面上时,存在如下课题,即,会引起连续印字时的油墨的喷落偏离,甚至会发生喷嘴的堵塞。此外,在头内混入微小的气泡且气泡滞留的情况下,即使该气泡本身不是成为喷出不良的程度的量,在气泡所产生的气液界面处油墨中的水分也会蒸发而使有机溶剂成为过浓的状态,致使油墨中的树脂微粒异物化而熔覆在头压力室的内壁等上,进而容易形成油墨膜。如果该油墨膜在内壁上逐渐堆积下去,会存在如下课题,即,不久就会妨碍油墨的流通,进而发生喷嘴的堵塞。这些喷嘴的堵塞的问题在不进行抽吸清洁的情况下实施连续印刷的时间越长则越显著。
另一方面,当为了提高头的耐堵塞性而向油墨组合物中添加高沸点溶剂时,会存在如下问题,即,记录介质上的油墨组合物的干燥性变低,尤其在油墨非吸收性或低吸收性的记录介质上容易发生图像的流散的问题。因此,提高喷嘴的耐堵塞性以及抑制图像的流散存在此消彼长的关系,而难以使两者同时实现。
专利文献1:日本特开2011-201230号公报
专利文献2:日本特开2012-201692号公报
专利文献3:日本特开2006-206665号公报
发明内容
因此,本发明所涉及的几个方式,通过解决上述的课题中的至少一部分,从而提供一种抑制连续印字时的油墨的喷落偏离,使喷嘴的堵塞恢复性优异,并且能够获得良好的画质的记录物的喷墨记录方法以及喷墨记录装置的控制方法。此外,本发明所涉及的几个方式在这基础上还提供一种能够形成耐磨性也优异的图像的喷墨记录方法以及喷墨记录装置的控制方法。
本发明是为了解决上述的课题中的至少一部分而被完成的,可以作为以下的方式或应用例实现。
应用例1
本发明所涉及的喷墨记录方法的一个方式包括:对记录介质进行加热的加热工序;使含有树脂微粒、水、水溶性有机溶剂、表面活性剂的水系油墨组合物从喷墨头喷出,并附着于通过加热工序而被加热的记录介质上的工序,在所述水系油墨组合物中,所述水系油墨组合物相对于使该水系油墨组合物干燥而获得的油墨膜的100ms时的接触角为25°以上,1000ms时的接触角为20°以上。
根据应用例1的喷墨记录方法,能够抑制连续印字时的油墨的喷落偏离,使喷嘴的堵塞恢复性也较优异,并且能够获得良好的画质的记录物。例如在头内的喷嘴的顶端被加热而形成的油墨膜之上进一步堆积水系油墨组合物的情况下,会使树脂彼此熔覆而使油墨膜彼此不容易剥离进而成为牢固的膜,但当水系油墨组合物相对于油墨膜的接触角处于所述范围内时,可以推测出油墨膜彼此的接触面积会变小,而使油墨膜彼此不容易牢固地熔覆,因此能够获得本申请发明的效果。此外,如上所述在头内混入微小的气泡且气泡滞留的情况下,在气泡所产生的气液界面上油墨中的水分会蒸发而使有机溶剂成为过浓的状态,致使油墨中的树脂微粒异物化而熔覆在头压力室的内壁等上,进而容易形成油墨膜,但当水系油墨组合物相对于油墨膜的接触角处于所述范围内时,可以推测出油墨膜彼此的接触面积将变小,进而使油墨膜彼此不容易牢固地熔覆,因此能够获得本申请发明的效果。另外,由于包括对记录介质进行加热的工序,因此被喷出到记录介质上的油墨会迅速地干燥,从而能够获得抑制了流散的良好画质的记录物。
应用例2
在应用例1的喷墨记录方法中,可以采用如下方式,即,所述水系油墨组合物中的、标准沸点为280℃以上的水溶性有机溶剂的含量可以为质量百分比3%以下。
根据应用例2的喷墨记录方法,由于记录介质上的水系油墨组合物的干燥性变高,因此能够形成抑制了流散的产生的较优异的图像。
应用例3
在应用例1或应用例2的喷墨记录方法中,可以采用如下方式,即,所述水系油墨组合物含有作为所述表面活性剂的乙炔乙二醇系表面活性剂、硅系表面活性剂以及氟系表面活性剂中的至少一种表面活性剂。
根据应用例3的喷墨记录方法,由于能够将水系油墨组合物相对于使水系油墨组合物干燥而获得的油墨膜的接触角容易地调节在上述范围内,因此能够容易地兼顾连续印字时的油墨的喷落偏离的抑制和喷嘴的堵塞恢复性。
应用例4
在应用例1至应用例3中任一个示例的喷墨记录方法中,可以采用如下方式,即,在所述水系油墨组合物中,作为表面活性剂,相对于油墨组合物的总质量而包含质量百分比0.5~5%的硅系表面活性剂以及氟系表面活性剂中的至少一种,相对于油墨组合物的总质量而包含质量百分比0.1~1.5%的乙炔乙二醇系表面活性剂。
根据应用例4的喷墨记录方法,通过水系油墨组合物含有上述两个种类的表面活性剂,从而成为喷嘴的堵塞恢复性更优异的记录方法。
应用例5
在应用例1至应用例4中任一个示例的喷墨记录方法中可以采用如以下方式,即,在所述水系油墨组合物中,作为所述水溶性有机溶剂而含氮溶剂。
根据应用例5的喷墨记录方法,通过使水系油墨组合物含有含氮溶剂,从而树脂微粒容易溶解并且成膜性提高。此外,能够记录出耐磨性优异的图像。
应用例6
在应用例1至应用例5中的任一个示例的喷墨记录方法中可以采用如下方式,即,使所述水系油墨组合物附着时的喷嘴面的表面温度为55℃以下。
根据应用例6的喷墨记录方法,由于从加热单元所接收到的辐射热量较少或消失,因而能够抑制喷墨头内的水系油墨组合物的干燥以及组成变化,进而能够减少树脂熔覆在头的内壁上的情况。其结果为,能够抑制连续印字时的油墨的喷落偏离,并且使喷嘴的堵塞恢复性也更加良好。
应用例7
在应用例1至应用例6中的任一个示例的喷墨记录方法中可以采用如下方式,即,所述喷墨头在从压力室至喷嘴之间的供油墨通过的流道中具有高低差。
例如当通过对喷嘴板(硅层)进行蚀刻而形成喷嘴时,在从压力室至喷嘴之间的供油墨通过的流道中形成高低差,使得水系油墨组合物滞留在该高低差处,从而油墨膜发生堆积而容易产生连续印字时的油墨的喷落偏离、堵塞。然而,根据应用例7的喷墨记录方法,即使具有这种结构,也能够减少在所述高低差处油墨膜的堆积,因此能够抑制连续印字时的油墨的喷落偏离,并且使喷嘴的堵塞恢复性也良好。
应用例8
在应用例1至应用例7中的任一个示例的喷墨记录方法中,可以采用如下方式,即,所述喷墨头的压力室在连结着向该压力室供给油墨的供给口和从该压力室流出油墨的流出口的油墨移动方向上的、与所述流出口相比而进一步延伸的方向上,具有使油墨进行滞留的滞留部分。
当喷墨头的压力室具有这种滞留油墨的滞留部分时,油墨膜会堆积而容易产生连续印字时的油墨的喷落偏离、堵塞。然而,根据应用例8的喷墨记录方法,即使是具有这种结构的喷墨头,也能够减少在所述滞留部分处油墨膜的堆积,因此能够抑制连续印字时的油墨的喷落偏离,并且使喷嘴的堵塞恢复性也良好。
应用例9
在应用例1至应用例8中的任一个示例的喷墨记录方法中,可以采用如下方式,即,所述喷墨记录方法是利用串行打印机而实施的记录方法,并且在一次主扫描过程中所述记录介质与所述喷墨头对置的时间可以为12秒以下。
根据应用例9的喷墨记录方法,由于在一次主扫描过程中未被使用的喷嘴的从记录介质受热的时间较短,因此能够抑制喷嘴内的水系油墨组合物的干燥以及组成变化,进而能够减少树脂熔覆在喷嘴的内壁上的情况。其结果为,能够抑制连续印字后的TA劣化,并且使喷嘴的堵塞恢复性也更加良好。
应用例10
在应用例1至应用例9中的任一个示例的喷墨记录方法中,可以采用如下方式,即,在所述水系油墨组合物中,乙炔乙二醇系表面活性剂相对于硅系表面活性剂以及氟系表面活性剂中的至少一种的含量之比亦即乙炔乙二醇系表面活性剂/(氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂)为质量百分比0.5~10,其中,所述含量是指质量百分比。
在乙炔乙二醇系表面活性剂相对于氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂的含量比处于上述范围的情况下,画质、耐磨性、堵塞恢复性、耐喷落位置偏离等会变得特别良好。
应用例11
在应用例1至应用例10中的任一个示例的喷墨记录方法中,可以采用如下方式,即,在所述水系油墨组合物中,水溶性有机溶剂相对于表面活性剂的含量之比亦即水溶性有机溶剂/表面活性剂为3~17,其中,所述含量是指质量百分比。
在水溶性有机溶剂相对于表面活性剂的含量比处于上述范围的情况下,在画质、耐磨性、堵塞恢复性、耐喷落位置偏离等特别优异的方面较为优选。
应用例12
在应用例1至应用例11中的任一个示例的喷墨记录方法中,可以采用如下方式,即,在所述水系油墨组合物中所包含的树脂微粒的树脂含有玻璃转化点为40℃以上的树脂。
通过包含玻璃转化温度处于上述的范围的树脂,从而使耐堵塞性、耐喷落位置偏离变得更良好。
应用例13
本发明所涉及的喷墨记录装置的控制方法的一个方式,其特征在于,在利用应用例1至应用例12中的任一个示例的喷墨记录方法而实施记录的记录装置中,在不实施维护工序的条件下实施1小时以上的所述记录,其中,所述维护工序为,利用用于喷出油墨而进行记录的压力产生单元以外的单元而使油墨从喷墨头喷出的工序。
根据应用例13的喷墨记录装置的控制方法,由于利用上述的记录方法而实施记录,因此不用特别地执行维护工序便能够实现喷出稳定性较优异的喷墨记录1小时以上。
应用例14
在利用应用例1至应用例12中的任一个所述的喷墨记录方法而实施记录的记录装置中,记录装置进行在不实施维护工序的条件下实施1小时以上的所述记录的控制,其中,所述维护工序为,利用用于喷出油墨而进行记录的压力产生单元以外的单元来使油墨从喷墨头进行喷出的工序。
附图说明
图1为示意性地表示喷墨记录装置的概要剖视图。
图2为示意性地表示图1所示的喷墨头的结构的概要剖视图。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施方式进行说明。下文中所说明的实施方式是对本发明的一个示例进行说明的内容。此外,本发明并不限定于以下的实施方式,还包含在不改变本发明的宗旨的范围内所实施的各种改变例。
1.喷墨记录方法
本实施方式所涉及的喷墨记录方法包括:对记录介质进行加热的加热工序;使含有树脂微粒、水、水溶性有机溶剂、表面活性剂的水系油墨组合物从喷墨头喷出,并附着在通过所述加热工序而被加热的记录介质上的工序,所述水系油墨组合物的特征在于,所述水系油墨组合物相对于使该水系油墨组合物干燥而获得的油墨膜的100ms时的接触角为25°以上,1000ms时的接触角为20°以上。
当喷墨头内的喷嘴的顶端受到加热单元的热量而被加热时,容易促进喷嘴的顶端处的油墨组合物的干燥,而容易形成油墨膜。此外,在头内混入微小的气泡且气泡滞留的情况下,在气泡所产生的气液界面上油墨中的水分会蒸发而使有机溶剂成为过浓的状态,致使油墨中的树脂微粒异物化而熔覆在头压力室的内壁等上,进而容易形成油墨膜。当该油墨膜之上进一步堆积有油墨膜的情况下,存在如下课题,即,树脂彼此熔覆而使油墨膜彼此不容易剥离进而形成牢固的膜,会导致连续印字时的油墨的喷落偏离或堵塞。被形成在该喷嘴的顶端或头压力室的内壁上的油墨膜在如下方面存在问题,即,无法在喷嘴板的擦拭或冲洗中消除,而且在抽吸清洁中也无法充分地消除。此外,还存在如下课题,即,在印刷停止时被放置不管的喷墨头内,水系油墨组合物的干燥也会进行,同样会产生连续印字时油墨的喷落偏离或喷嘴的堵塞。
该课题与树脂的熔覆容易度密切相关。从记录物的耐磨性的观点出发,则期望树脂容易熔覆在被记录物上的情形。因此,耐磨性的提高和在头内的耐堵塞性的提高存在此消彼长的关系,从而不容易使两者同时实现。此外,该课题尤其在干燥性较优异的水系油墨组合物,例如标准沸点为280℃以上的有机溶剂的含量为质量百分比3%以下的水系油墨组合物中较为显著化。
对于这种课题,本发明人推测出,通过使所述水系油墨组合物相对于使含有树脂微粒、水、水溶性有机溶剂、表面活性剂的水系油墨组合物干燥而得到的油墨膜的100ms时的接触角为25°以上、1000ms时的接触角为20°以上,从而即使在因水系油墨组合物的干燥而使喷嘴的顶端或头压力室的内壁形成了油墨膜的情况下,油墨膜彼此的接触面也会变小而使油墨膜彼此不容易牢固地熔覆,因此能够抑制在油墨膜之上进一步堆积油墨膜的情况。以及,还推断出,由于油墨膜彼此的接触面积变小且油墨膜成为厚膜,因而油墨膜的干燥变慢,由此抑制了油墨膜干燥并牢固地粘固的情况,并且通过油墨的流动等而容易被剥离,从而能够抑制油墨膜堆积。由此,抑制了连续印字时的油墨的喷落偏离,并且能够实现在喷嘴的堵塞恢复性较优异的喷墨记录方法。
下面,对本实施方式所涉及的喷墨记录方法中所使用的水系油墨组合物、以及使用了该水系油墨组合物的喷墨记录方法进行说明。
1.1.水系油墨组合物
本发明中的“水系”油墨组合物是指,至少以水为主要的溶剂的组合物。优选为,不以有机溶剂为主要的溶剂的组合物。相对于该组合物质量百分比100%,组合物中的有机溶剂的含量优选为质量百分比35%以下,更优选为质量百分比30%以下,进一步优选为质量百分比25%以下,尤其优选为质量百分比20%以下。油墨组合物(质量百分比100%)中的水的含量优选为质量百分比40%以上,更优选为质量百分比50%以上,进一步优选为质量百分比60%以上,尤其优选为质量百分比70%以上。
在本实施方式中所使用的水系油墨组合物含有树脂微粒、水、水溶性有机溶剂、表面活性剂。下面,对水系油墨组合物中可含有的各个成分进行说明。
1.1.1.树脂微粒
本实施方式的水系油墨组合物含有树脂微粒,以提高图像的耐磨性。
虽然作为构成树脂微粒的树脂并未特别地限定,但例如可列举出(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、丙烯腈、氰基丙烯酸酯、丙烯酰胺、烯烃、苯乙烯、醋酸乙烯酯、氯乙烯、乙烯醇、乙烯醚、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、乙烯基咔唑、乙烯基咪唑、以及偏二氯乙烯的均聚物或共聚物、氟树脂、以及天然树脂。其中,优选为(甲基)丙烯酸系树脂及苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物系树脂中的至少一种,更优选为丙烯酸系树脂及苯乙烯-丙烯酸共聚物系树脂中的至少一种,尤其优选为苯乙烯-丙烯酸共聚物系树脂。另外,上述的共聚物还可以为无规共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、以及接枝共聚物中的任意形态。
虽然上述的树脂微粒并不特别地限定,但例如可通过以下所示的制备方法获得,也可以根据需要而将多个方法进行组合。作为该制备方法,可列举出在构成所期望的树脂的成分的单体中混合聚合催化剂(聚合引发剂)和分散剂而进行聚合(乳化聚合)的方法、将使具有亲水性部分的树脂溶解在水溶性有机溶剂中而得到的溶液混合在水中后通过蒸馏等而将水溶性有机溶剂去除的方法、以及使树脂溶解在非水溶性有机溶剂中而得到的溶液与分散剂一起混合在水溶液中的方法。
上述的树脂微粒的平均粒径优选为10nm~500nm,更优选为20nm~400nm,尤其优选为30nm~300nm。通过使树脂微粒的平均粒径处于所述范围内,从而使成膜性优异,并且由于即使凝集也不容易形成大块因而能够减少喷嘴的堵塞。另外,本说明书的平均粒径只要没有特别的说明则为体积基准的粒径。作为测量方法,例如可以通过以动态光散射理论为测量原理的粒度分布测量装置来进行测量。作为这种粒度分布测量装置,例如可列举出日机装公司(Nikkiso Co.,Ltd.)制的“MICROTRAC(麦奇克)UPA”等。
相对于油墨组合物的总质量,树脂微粒(固体量)的含量优选为质量百分比0.5%以上且质量百分比20%以下,更优选为质量百分比2%以上且质量百分比15%以下,进一步优选为质量百分比3%以上且质量百分比12%以下,尤其优选为质量百分比4~质量百分比10%。这是因为在为了提高相对于记录介质的耐磨性而使树脂的含量为质量百分比0.5%以上的情况下,容易产生本发明的课题。
作为树脂微粒的树脂的玻璃转化温度(玻璃转化点),优选为10℃以上,更优选为40℃以上,进一步优选为50℃以上,上限优选为150℃以下,更优选为100℃以下。在玻璃转化温度在上述的范围的情况下,耐堵塞性或耐喷落位置偏离较优异,故此而优选。玻璃转化点可以基于JIS K 7121通过DSC法且根据DSC曲线而求出。
1.1.2.水
本实施方式的水系油墨组合物含有水。作为水,例如可列举出离子交换水、超滤水、反渗透水、以及蒸馏水等纯水、以及超纯水那样的将离子性杂质极力去除后的水。此外,当使用通过紫外线照射或过氧化氢的添加等而灭菌后的水时,能够防止在长期保存颜料分散液以及使用了该颜料分散液的油墨的情况下霉菌或细菌的产生。
如上所述,相对于水系油墨组合物的总质量,水的含量优选为质量百分比40%以上,更优选为质量百分比50%以上,进一步优选为质量百分比60%以上,尤其优选为质量百分比70%以上。
1.1.3.水溶性有机溶剂
本实施方式的水系油墨组合物含有水溶性有机溶剂。
虽然作为水溶性有机溶剂并不特别地限定,但例如可列举出甲醇、乙醇、异丙醇等醇类;丙酮、二丙酮醇等酮或酮醇类;四氢呋喃、二恶烷等醚类;己二醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇(propylene glycol)、二丙二醇、三丙二醇、聚丙二醇、丙二醇(propanediol)、丁二醇、戊二醇等二醇类;乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚等二醇的低级烷基醚类;二乙醇胺、三乙醇胺等具有羟基的胺类;2-吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮等含氮溶剂;甘油。其中,在获得耐磨性较优异的记录物的方面,优选为含氮溶剂,更优选为2-吡咯烷酮。此外,在提高水系油墨组合物的干燥性的方面,优选为丙二醇、1,2-己二醇。
相对于水系油墨组合物的总质量,水溶性有机溶剂的含量优选为质量百分比5.0%以上且质量百分比30%以下,更优选为质量百分比10%以上且质量百分比25%以下,尤其优选为质量百分比15%以上且质量百分比20%以下。
此外,相对于水系油墨组合物的总质量,含氮溶剂的含量优选为质量百分比3.0%以上且质量百分比25%以下,更优选为质量百分比5.0%以上且质量百分比20%以下,尤其优选为质量百分比10%以上且质量百分比17%以下。当含氮溶剂的含量处于所述范围内时,容易获得耐磨性较优异的记录物。另一方面,由于上述的树脂微粒容易溶解到水系油墨组合物中,因此容易产生喷嘴的堵塞,但在本实施方式的水系油墨组合物中,通过将相对于使该水系油墨组合物干燥而获得的油墨膜的所述水系油墨组合物的100ms时的接触角设为25°以上,将1000ms时的接触角设为20°以上,从而提高了喷嘴的堵塞恢复性。
在画质或耐磨性等方面,本实施方式的水系油墨组合物优选为含有标准沸点小于280℃的水溶性有机溶剂,更优选为含有标准沸点为260℃以下的水溶性有机溶剂,进一步优选为含有标准沸点为180~260℃的水溶性有机溶剂。水系油墨组合物的标准沸点小于280℃的水溶性有机溶剂的含量优选为质量百分比5.0%以上且质量百分比30%以下。
在本实施方式的水系油墨组合物中,标准沸点为280℃以上的水溶性有机溶剂的含量优选为质量百分比3%以下。此外,优选为质量百分比2%以下,进一步优选为质量百分比1%以下,尤其优选为质量百分比0.5%以下。当水系油墨组合物含有标准沸点280℃以上的水溶性有机溶剂时,会导致记录介质上的油墨的干燥性大幅度地降低。其结果为,在各种记录介质、尤其是油墨非吸收性或低吸收性的记录介质中,不仅图像的明暗不均较为明显,而且也不容易获得油墨的定影性。
相对于水系油墨组合物的总质量,水系油墨组合物的标准沸点280℃以上的水溶性有机溶剂的含量优选为质量百分比0%以上且小于质量百分比0.1%,更优选为质量百分比0%以上且小于质量百分比0.05%,进一步优选为质量百分比0%以上且小于质量百分比0.01%,尤其优选为质量百分比0%以上且小于质量百分比0.001%。通过使含量处于所述范围内,从而能够抑制使用了水系油墨组合物的记录物的耐磨性因标准沸点280℃以上的有机溶剂而降低,进而能够获得耐磨性更优异的记录物。此外,在上述方面,标准沸点超过260℃的水溶性有机溶剂的含量处于所述范围内更为优选。
作为标准沸点280℃以上的水溶性有机溶剂,例如可列举出甘油。
1.1.4.表面活性剂
本实施方式的水系油墨组合物含有表面活性剂。通过含有表面活性剂,从而容易地将所述水系油墨组合物相对于使水系油墨组合物干燥而获得的油墨膜的100ms时的接触角调节为25°以上、将1000ms时的接触角调节为20°以上。作为表面活性剂而并未特别地限定,例如可列举出乙炔乙二醇(Acetylene glycol)系表面活性剂、氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂,优选为含有其中的至少一种。
虽然作为乙炔乙二醇系表面活性剂而并未特别地限定,但优选为例如选自2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇及2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的烯化氧加合物(alkylene oxide adduct)、以及2,4-二甲基-5-癸炔-4-醇及2,4-二甲基-5-癸炔-4-醇的烯化氧加合物中的一种以上。虽然作为乙炔乙二醇系表面活性剂的市售产品并未特别地限定,但例如可列举出OLFIN 104系列或OLFINE1010等的E系列(空气产品公司(Air ProductsJapan,Inc.)制商品名)、SURFYNOL 465或SURFYNOL 61或SURFYNOL DF110D(日信化学工业株式会社(Nissin Chemical Industry CO.,Ltd.)制商品名)等。乙炔乙二醇系表面活性剂既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
虽然作为氟系表面活性剂而并未特别地限定,但例如可列举出全氟烷基磺酸盐、全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磷酸酯、全氟烷基环氧乙烷加合物、全氟烷基甜菜碱、全氟烷基氧化胺化合物(perfluoroalkylamine oxide
compound)。虽然作为氟系表面活性剂的市售产品而并未特别地限定,但例如可列举出Surflon S144、S145(AGC清美化学株式会社制);FC-170C、FC-430、Fluorad-FC4430(住友3M株式会社制);FSO、FSO-100、FSN、FSN-100、FS-300(杜邦公司制);FT-250、251(株式会社neos制)。氟系表面活性剂既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
作为硅系表面活性剂,可列举出聚硅氧烷系化合物、聚醚改性有机硅氧烷等。虽然作为硅系表面活性剂的市售产品并未特别地限定,但具体而言,可列举出BYK-306、BYK-307、BYK-333、BYK-341、BYK-345、BYK-346、BYK-347、BYK-348、BYK-349(以上为商品名、BYK添加剂和仪器公司制)、KF-351A、KF-352A、KF-353、KF-354L、KF-355A、KF-615A、KF-945、KF-640、KF-642、KF-643、KF-6020、X-22-4515、KF-6011、KF-6012、KF-6015、KF-6017(以上为商品名、信越化学株式会社制)等。
在水系油墨组合物中所包含的表面活性剂的含量优选为质量百分比0.5~3%,更优选为质量百分比1.0~2.5%。
其中,乙炔乙二醇系表面活性剂能够进一步提高喷嘴的堵塞恢复性。另一方面,氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂容易控制水系油墨组合物的接触角。因此,本实施方式的水系油墨组合物更优选为含有硅系表面活性剂及氟系表面活性剂中的至少一种、和乙炔乙二醇系表面活性剂。
相对于水系油墨组合物的总质量,乙炔乙二醇系表面活性剂的含量的下限优选为质量百分比0.1%以上,更优选为质量百分比0.3%以上,尤其优选为质量百分比0.5%以上。另一方面,含量的上限优选为质量百分比5%以下,更优选为质量百分比3%以下,尤其优选为2%以下。当乙炔乙二醇系表面活性剂的含量处于所述范围内时,容易获得提高喷嘴的堵塞恢复性的效果。
氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂的含量的下限优选为质量百分比0.5%以上,更优选为质量百分比0.8%以上。另一方面,含量的上限优选为质量百分比5%以下,更优选为质量百分比3%以下。当氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂的含量处于所述范围内时,能够容易地将所述水系油墨组合物相对于使水系油墨组合物干燥而获得的油墨膜的100ms时的接触角调节为25°以上、将1000ms时的接触角调节为20°以上。
乙炔乙二醇系表面活性剂相对于水系油墨组合物中所含有的氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂的含量(质量百分比%)之比(乙炔乙二醇系表面活性剂/(氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂))优选为0.5~10,更优选为1~8,进一步优选为2~7。在乙炔乙二醇系表面活性剂相对于氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂的含量比处于上述范围内的情况下,画质、耐磨性、堵塞恢复性、耐喷落位置偏离等特别优异,故此而优选。
此外,水溶性有机溶剂相对于水系油墨组合物中所包含的表面活性剂的含量(质量百分比%)之比(水溶性有机溶剂/表面活性剂)优选为3~17,更优选为7~15,进一步优选为9~13。在水溶性有机溶剂相对于表面活性剂的含量比处于上述范围的情况下,画质、耐磨性、堵塞恢复性、耐喷落位置偏离等特别优异,故此而优选。
1.1.5.颜色材料
作为颜色材料可以使用颜料或染料,但优选为使用颜料。虽然作为颜料并未特别地限定,但例如可列举出以下的颜料。
虽然作为黑色颜料并未特别地限定,但例如可列举出No.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B等(以上、三菱化学公司(MitsubishiChemical Corporation)制)、Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500、Raven1255、Raven 700等(以上、哥伦比亚碳(Carbon Columbia)株式会社制)、Rega1 400R、Rega1330R、Rega1 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300、Monarch 1400等(卡博特公司(CABOT JAPANK.K.)制)、Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color Black S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex35、Printex U、Printex V、Printex 140U、Special Black 6、Special Black 5、SpecialBlack 4A、Special Black 4(以上,德固赛(Degussa)公司制)。
虽然作为白色颜料而并未特别地限定,但例如可列举出C.I.颜料白6、18、21、二氧化钛、氧化锌、硫化锌、氧化锑、氧化镁、以及氧化锆的白色无机颜料。除了该白色无机颜料以外,还可以使用白色的中空树脂粒子以及高分子粒子等白色有机颜料。
虽然作为黄色颜料而并未特别地限定,但例如可列举出C.I.颜料黄1、2、3、4、5、6、7、10、11、12、13、14、16、17、24、34、35、37、53、55、65、73、74、75、81、83、93、94、95、97、98、99、108、109、110、113、114、117、120、124、128、129、133、138、139、147、151、153、154、167、172、180。
虽然作为品红色颜料而并未特别地限定,但例如可列举出C.I.颜料红1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、14、15、16、17、18、19、21、22、23、30、31、32、37、38、40、41、42、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、88、112、114、122、123、144、146、149、150、166、168、170、171、175、176、177、178、179、184、185、187、202、209、219、224、245、或C.I.颜料紫罗兰19、23、32、33、36、38、43、50。
虽然作为蓝绿色颜料并未特别地限定,但例如可列举出C.I.颜料蓝1、2、3、15、15:1、15:2、15:3、15:34、15:4、16、18、22、25、60、65、66、C.I.还原蓝4、60。
此外,虽然作为除了品红色、蓝绿色、以及黄色以外的颜色油墨中所使用的颜料并未特别地限定、但例如可列举出C.I.颜料绿7、10、C.I.颜料棕3、5、25、26、C.I.颜料橙1、2、5、7、13、14、15、16、24、34、36、38、40、43、63。
虽然作为珠光颜料而并未特别地限定,但例如可列举出二氧化钛包覆云母、鱼鳞箔、氯氧化铋等具有珍珠光泽或干涉光泽的颜料。
虽然作为金属颜料而并未不特别地限定,但例如可列举出由铝、银、金、铂、镍、铬、锡、锌、铟、钛、铜等单质或合金组成的粒子。
相对于水系油墨组合物的总质量,颜料的含量优选为质量百分比0.4~12%以下,更优选为质量百分比1~8%,尤其优选为质量百分比2~5%。
1.1.6.其他成分
对于本实施方式的水系油墨组合物,为了良好地维持其保存稳定性以及从头喷出的喷出稳定性、为了改善堵塞、或者为了防止油墨的劣化,可以适当添加消泡剂、助溶剂、粘度调节剂、pH调节剂、抗氧化剂、防腐剂、杀菌剂、缓蚀剂、以及用于捕捉影响分散的金属离子的螯合剂等各种添加剂。
1.1.7.水系油墨组合物的物理性质
在本实施方式的水系油墨组合物中,所述水系油墨组合物相对于使该水系油墨组合物干燥而获得的油墨膜的100ms时的接触角为25°以上,1000ms时的接触角为20°以上。100ms时的接触角优选为30°以上,更优选为33°以上,尤其优选为35°以上。此外,1000ms时的接触角优选为21°以上,更优选为23°以上,尤其优选为25°以上。当100ms时以及1000ms时的接触角处于所述范围时,即使因水系油墨组合物的干燥而使喷嘴的顶端或头压力室的内壁处形成了油墨膜的情况下,油墨膜彼此的接触面积也会变小,油墨膜彼此不容易牢固地熔覆,因此能够抑制油墨膜进一步堆积在油墨膜之上。由此,抑制了连续印字时的油墨的喷落偏离,并且能够实现喷嘴的堵塞恢复性较优异的喷墨记录方法。
此处,100ms时的接触角为对水系油墨组合物刚刚与油墨膜接触之后的接触角进行规定的角,1000ms时的接触角为对水系油墨组合物与油墨膜接触后而成为几乎稳定的状态的接触角进行规定的角。即,只要两者的接触角为预定值以上,则即使在如上所述因水系油墨组合物的干燥而使喷嘴的顶端处形成了油墨膜的情况下,也能够有效地抑制油墨膜进行堆积。上述各个接触角的上限为90°以下,虽然并不限定,但例如只要各个角独立地为60°以下即可。
本发明的“相对于油墨膜的水系油墨组合物的接触角”是指,使用接触角仪(协和界面科学株式会社制、商品名“PCA-1”)并通过液滴法(经时变化)而进行测量的动态接触角的值。具体而言,在通过使水系油墨组合物滴落在基板上并干燥从而在基板上形成油墨膜,并且将该水系油墨组合物放入接触角仪中,来求得25℃下使该水系油墨组合物滴落在油墨膜上的时刻设为0ms时的、100ms时以及1000ms时的动态接触角的值。
1.2.喷墨记录方法
本实施方式所涉及的喷墨记录方法包括:对记录介质进行加热的加热工序(以下还称为“加热工序”);使上述的水系油墨组合物从喷墨头喷出,并附着于通过所述加热工序而被加热的记录介质上的工序(以下还称为“附着工序”)。
1.2.1.加热工序
加热工序为对记录介质进行加热的工序。通过使水系油墨组合物喷出到被加热的记录介质上,从而被喷出到记录介质上的油墨中的树脂微粒溶解、冷却而形成油墨膜,因此图像的耐磨性变得良好。
虽然作为加热方法并未特别地限定,但例如可列举出使用被设置在头的上方的加热器、以在头下方的记录介质下方与记录介质相接的方式而被设置的加热器(滚筒加热器)、或暖风机构来进行加热的方法。
在加热工序中,优选为以使油墨附着时的喷嘴面的表面温度成为55℃以下的方式来进行加热。喷嘴面为,在头上从形成有喷嘴的部件的喷嘴而喷出油墨的一侧的表面,例如为形成有喷嘴的喷嘴板。将以下喷嘴面记载为作为它的一个示例的喷嘴板。使油墨附着时的喷嘴板的表面温度的上限优选为50℃以下,更优选为45℃以下,进一步优选为40℃以下,特别优选为38℃以下。另一方面,使油墨附着时的喷嘴板的表面温度的下限优选为25℃以上,更优选为30℃以上,进一步优选为32℃以上。通过使油墨附着时的喷嘴板的表面温度处于所述范围内,而使从加热单元受到的辐射热量较少或消失,因而能够抑制喷墨头内的水系油墨组合物的干燥以及成分变化,进而能够减少在头内的喷嘴上形成油墨膜。喷嘴面的表面温度与后文所述的油墨附着于记录介质上时的记录介质的表面温度相同,或者成为与其相比稍低的温度的情况较多。
另外,还可以在使水系油墨组合物附着在记录介质上之前,具备使反应液附着在记录介质上的工序,其中,所述反应液包含使水系油墨组合物的成分凝集的凝聚剂。由此,能够降低附着工序中的记录介质的温度。
1.2.2.附着工序
附着工序为使上述的水系油墨组合物从喷墨头喷出,并附着在通过加热工序而被加热的记录介质上的工序。加热工序与喷出工序可以同时实施。通过喷墨方式而进行的水系油墨组合物的喷出可以使用公知的喷墨记录装置而实施。作为喷出方法,可以使用压电方式、或通过对油墨进行加热而产生的泡沫(气泡)而使油墨喷出的方式等。其中,从水系油墨组合物的变质的难易度等观点出发,优选为压电方式。
记录介质的每单位面积的水系油墨组合物的最大附着量优选为7mg/inch2以上,更优选为10mg/inch2以上,进一步优选为12mg/inch2以上,尤其优选为13mg/inch2以上。虽然在非吸收性记录介质的情况下,通过使记录介质的每单位面积的水系油墨组合物的附着量为7mg/inch2以上,从而存在容易发生流散的倾向,但在本实施方式所涉及的喷墨记录方法中,由于向被加热的记录介质上喷出水系油墨组合物,因此能够迅速地形成油墨膜而抑制流散的发生。因此,即使每记录介质的单位面积的水系油墨组合物的附着量为7mg/inch2以上那样的高附着量也没有问题。虽然记录介质的每单位面积的水系油墨组合物的附着量的上限并未特别地限定,但优选为例如20mg/inch2以下。
1.2.3.干燥工序
本实施方式所涉及的喷墨记录方法还可以包括如下的干燥工序,即,在上述喷出工序后,使附着了水系油墨组合物的记录介质干燥的干燥工序。由此,记录介质上的水系油墨组合物中所含有的树脂微粒熔融,从而制作出填充性较良好的记录物。这时,干燥工序中的记录介质的温度优选为70℃以上,更优选为70℃以上且120℃以下,进一步优选为80℃以上且100℃以下。通过使干燥温度处于上述范围内,从而存在耐磨性更加提高的倾向。
本实施方式所涉及的喷墨记录方法还可以包含如下的维护工序,即,不是通过喷墨头所具备的为了喷出用于记录的油墨的机构而是通过其他机构而使水系油墨组合物排出的维护工序。作为喷墨头所具备的为了喷射用于记录的油墨的机构,可列举出,压力室中具备并向油墨施加压力的压电元件或加热器元件。该维护工序还可以为,从外部向喷墨头施加压力而使水系油墨组合物从喷嘴排出的工序。该维护工序与后文所述的冲洗等相比,从喷墨头排出油墨、异物等的能力较强,并且通过具备该工序,从而即使存在树脂熔覆在喷墨头的内壁上的可能性,也能够抑制该情况,并且在改善堵塞性的方面更加优异。在另一方面,存在如下倾向,即,实施该维护工序需要时间。
此外,在本实施方式所涉及的喷墨记录方法中,优选为,以在不实施上述的维护工序的条件下实施记录1小时以上的方式来进行控制。通过以此方式进行控制,从而不会存在因伴随该工序而中断记录等致使降低记录速度的情况,则较为优选。即使在这种情况下,通过使用上述的水系油墨组合物,也能够抑制连续印字时的油墨的喷落偏离以及喷墨头的堵塞,进而能够记录出无流散的良好的图像。此处,作为上述的其他机构,可列举出抽吸(负压)的施加、或从头的上游施加正压等施加压力的机构。而并非是利用了头自身所具备的为了使用于记录的油墨从喷嘴朝向记录介质进行喷出的功能的油墨排出(冲洗等)。另外,记录的时间既可以不是连续的,也可以是若不进行上述的维护工序则有在一次记录与下一次记录之间不使用打印机的时间。记录的时间为包含记录、记录过程中所产生的滑架停止等一次性的停止时间在内的记录的时间。此外,虽然记录的时间是如上所述不实施维护工序而实施记录的累积的时间,但不包含一次记录与下一次记录之间不使用打印机的时间。记录的时间优选为1小时以上,更优选为1.5小时以上,进一步优选为2小时以上,尤其优选为3小时以上。虽然记录的时间的上限未限定,但优选为10小时以下,更优选为5小时以下,进一步优选为4小时以下。
此外,本实施方式所涉及的喷墨记录方法从上述的方面来说,优选为在一次记录时,在记录过程中不执行上述的维护工序。此外,从上述的方面来说,优选为在执行记录前或执行记录后的至少一方、执行上述的维护工序。
1.2.4.用途
由于本实施方式所涉及的喷墨记录方法使在非吸收性记录介质或低吸收性记录介质上进行记录时的画质较优异,因此在屋外展示的标志印刷领域或标签印刷领域等中较为合适。非吸收性记录介质或低吸收性记录介质越是低吸收,甚至越是非吸收则越容易产生因水系油墨组合物的排斥而导致的图像的流散。因此,相对于这种记录介质而使用本实施方式所涉及的喷墨记录方法,则较为有利。
此处,“低吸收性记录介质”或“非吸收性记录介质”是指,在布里斯托(Bristow)法中从接触开始到30msec为止的水吸收量为10mL/m2以下的记录介质。该布里斯托法是作为短时间的液体吸收量的测量方法而最普及的方法,在日本纸浆技术协会(JAPAN TAPPI)中也被采用。试验方法的详细内容被记载在“JAPAN TAPPI纸浆试验方法2000年版”的规格No.51“纸以及板纸-液体吸收性试验方法-布里斯托法”中。
虽然作为低吸收性记录介质并未特别地限定,但例如可列举出在表面上设置有用于接收油性油墨的涂层的涂布纸。虽然作为涂布纸并未特别地限定,但例如可列举出美术纸(art paper)、涂布纸(coated paper)、亚光纸(matte paper)等记录纸。
虽然作为非吸收性记录介质并未特别地限定,但例如可列举出不具有油墨吸收层的塑料薄膜、在纸等基材上涂布有塑料的材料或粘合有塑料薄膜的材料等。作为此处所说的塑料,可列举出聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯等。
而且,除了上述的记录介质以外,还可以使用铁、银、铜、铝等金属类的板、玻璃等油墨非吸收性或低吸收性的记录介质。
1.2.5.喷墨记录装置
参照附图的同时对本实施方式所涉及的喷墨记录方法中可使用的喷墨记录装置的一个示例进行说明。图1为示意性地表示喷墨记录装置的概要剖视图。如图1所示,喷墨记录装置1具备喷墨头2、IR加热器3、滚筒加热器4、固化加热器5、冷却风扇6、预热器7、通风扇8。喷墨头2为相对于记录介质而喷出水系油墨组合物的部件,并可以使用例如图2所示的类型的部件。
图2为示意性地表示喷墨头2的结构的概要剖视图。喷墨头2具备压力室21、和向压力室21施加压力而使水系油墨组合物从喷嘴22喷出的压电元件23,在压力室21中,在与同喷嘴22连通的流出口24对置的位置以外之处设置有压电元件23。由于在压电元件23被设置在喷嘴22的正上方的情况下,来自压电元件23的油墨的按压力会直接地传递至附着在喷嘴壁面上的油墨膜上,因此能够消除油墨膜的附着,但由于在压电元件23未被设置在喷嘴22的正上方的情况下,不容易消除油墨膜的附着,因此本发明尤其有用。
在压力室21中与同喷嘴22连通的流出口24对置的位置是指,在图2中,假设将从流出口24的壁起朝向图的上方的线延长了的情况下,延长线以及被延长线包围之中的区域。此处,流出口24是指,例如在图2的喷墨头2中,与油墨喷出的方向垂直的方向上的面积与喷嘴22相同这样的流出口24的部分。在该位置以外之处设置有压电元件23是指,在该区域的至少一部分上没有压电元件23的至少一部分。
压力室21具有滞留部分26,所述滞留部分26为,与连结着向压力室21供给油墨的供给口25和压力室21的流出口24的油墨移动方向相比而进一步延长的方向上油墨滞留的部分。此处,延长方向是指如下的部分,即,在供给口25与流出口24间在从供给口25向流出口24的方向上引出一条直线的情况下,延长方向并不限于在该线上与流出口24相比靠该方向延长的部分,还包括假设在流出口24出设有与上述所定义的一条直线垂直的平面时,存在于与该平面相比靠上述的方向侧处的压力室的部分。例如在图2中的话为滞留部分26的整体。
该滞留部分26为在批量生产喷墨头2的工序中所形成的部分,并且批量生产具备了没有滞留部分26的压力室的喷墨头是比较困难的。在该滞留部分26中,水系油墨组合物容易沉淀,从而油墨干燥物也容易滞留。而且,当气泡集中而产生空间时,油墨干燥物会附着在壁面上。对此,根据本实施方式所涉及的喷墨记录方法,即使是具有这种结构的喷墨头2,也能够减少在滞留部分26处油墨干燥物的堆积,因此本发明尤其有用。
此外,喷墨头2在从压力室21至喷嘴22之间的油墨通过的流道中具有高低差。该高低差为,通过对硅层(喷嘴板)进行蚀刻而形成喷嘴22时产生的部分,并且通过对硅层进行蚀刻而形成消除了高低差的喷嘴板是比较困难的。该高低差只要是在从压力室21的流出口24至喷嘴22之间即可,并不限定于形成在喷嘴板上。在油墨的初期填充、清洁时有时处气泡会附着并残留在高低差处,气泡在记录过程中从高低差部漂浮而聚集到压力室上方,并在此处产生气液界面,从而油墨干燥,进而生成油墨干燥物(树脂熔覆物)。对此,根据本实施方式所涉及的喷墨记录方法,即使具有这种高低差,也能够减少在该高低差处油墨干燥物的堆积,因此本发明尤其有用。此处高低差是指,在压力室与喷嘴之间的流道中,流道的内壁具有30°以上的角度,角度更典型为60°以上。
空腔、以及被设置在每个空腔内的喷出驱动部以及喷嘴可以分别相互独立地在一个头上设置有多个。喷出驱动部可以使用电机械转换元件、电热转换元件等形成,所述电机械转换元件为通过机械性变形而使空腔的容积发生变化的压电元件等的电-机械转换元件,所述电热转换元件为通过发热而使油墨中产生气泡并喷出的电热转换元件。
图1所示的喷墨记录装置1具备在从喷墨头2喷出水系油墨组合物时用于对记录介质进行加热的、IR加热器3以及滚筒加热器4。在水系油墨组合物的附着工序中对记录介质进行加热时,只要使用IR加热器3以及滚筒加热器4中的至少一个即可。
另外,当使用IR加热器3时,能够从喷墨头2侧对记录介质进行加热。由此,喷墨头2同时也容易被加热,但与滚筒加热器4等从记录介质的背面被加热的情况相比较,能够不受到记录介质的厚度的影响而升温。此外,当使用滚筒加热器4时,能够从喷墨头2侧的相反侧对记录介质进行加热。由此,喷墨头2比较不容易被加热。但是,由IR加热器3及或滚筒加热器4实现的、记录介质的表面温度优选为45℃以下,更优选为40℃以下,进一步优选为38℃以下,尤其优选为35℃以下。由此,由从IR加热器3以及滚筒加热器4受到的辐射热量较少或消失,从而能够抑制喷墨头内的水系油墨组合物的干燥以及组成变化,进而能够抑制树脂熔覆在头的内壁上。记录介质的表面温度的下限优选为30℃以上,更优选为32℃以上。油墨组合物的附着工序时的、记录介质的表面温度与喷嘴面的表面温度之差,记录介质的表面温度-喷嘴面的表面温度优选为0℃以上,优选为10℃以下。更优选为7℃以下,进一步优选为5℃以下,尤其优选为4℃以下。此外,更优选为1℃以上,进一步优选为2℃以上。在上述的温度之差处于上述的范围的情况下,在画质、耐磨性、堵塞恢复性的方面较优异。此外,在记录装置的设计容易性方面较为优选。
此外,在油墨组合物的附着工序时的、记录介质的表面与喷嘴面的表面的距离(直线距离)优选为10mm以下,更优选为7mm以下,进一步优选为5mm以下,尤其优选为3mm以下。此外,距离优选为0.5mm以上,更优选为1mm以上。在距离处于上述的范围的情况下,在记录装置的设计容易度、将上述的表面温度之差设在上述的范围内的容易度方面较为优选。
固化加热器5为使被记录在记录介质上的水系油墨组合物干燥以及固化的部件。固化加热器5通过对被记录有图像的记录介质进行加热,从而使水系油墨组合物中所含有的水分等更迅速地蒸发飞散,进而通过水系油墨组合物中所含有的树脂微粒而形成油墨膜。通过上述方式,油墨膜牢固地定影(粘合)在记录介质上,从而能够在短时间内获得耐磨性较优异的高画质的图像。由固化加热器5实现的干燥温度优选为40℃~120℃,更优选为60℃~100℃,进一步优选为80℃~90℃。
喷墨记录装置1可以具有冷却风扇6。干燥后,通过由冷却风扇6对记录介质上的水系油墨组合物进行冷却,从而存在能够在记录介质上形成贴合性较好的油墨膜的倾向。
此外,喷墨记录装置1相对于记录介质喷出水系油墨组合物之前,还可以具备对记录介质进行预加热的(预加热)预热器7。另外,记录装置1还可以具备通风扇8,以使附着在记录介质上的水系油墨组合物更有效地干燥。
在喷墨记录装置1为串行打印机的情况下,在一次主扫描过程中记录介质与喷墨头2对置的时间优选为12秒以下。该时间的上限更优选为10秒以下,尤其优选为6秒以下。该时间的下限优选为1秒以上,更优选为2秒以上,尤其优选为3秒以上。在一次主扫描过程中记录介质与喷墨头对置的时间和在一次扫描过程中未使用的喷嘴从记录介质受热的时间相同。即,当该时间处于所述范围时,在一次主扫描过程中未被使用的喷嘴从记录介质受热的时间非常短,因此能够抑制喷嘴内的水系油墨组合物的干燥以及组成变化,进而能够减少树脂熔覆在喷嘴的内壁上。其结果为,能够抑制连续印字时的油墨的喷落偏离,进而使喷嘴的堵塞恢复性也变得更良好。另外,串行打印机是指,在向预定的方向进行移动的滑架上被搭载有头,并且通过喷墨头2伴随滑架的移动而移动,从而向记录介质上喷出油墨的液滴的装置。
2.实施例
虽然下面基于实施例对本发明进行更具体地说明,但本发明并不限定于这些实施例。另外,实施例、比较例中的“部”以及“%”只要没有特别规定则为质量基准。
2.1.水系油墨组合物的制备
各个材料示于下述的表1的组成(质量百分比%)中,将颜料和相对于颜料1质量份而为0.3质量份的颜料分散剂与水进行混合,并利用珠磨机进行研磨,从而制备出了颜料分散液。将该颜料分散液与其他成分充分地进行搅拌,从而获得了水系油墨组合物1~12。表中的残留量为包含颜料分散剂的残留量。
<接触角的测量>
利用滴定管而将在上述中制备出的水系油墨组合物滴落在常温下以45°倾斜的玻璃板上并使油墨在玻璃板上流动,从而获得了被油墨完全覆盖的玻璃板的用于试验的表面。在45℃下使该玻璃板干燥1小时。使用所获得的油墨干燥涂膜对相对于该涂膜的该水系油墨组合物的接触角进行了测量。测量过程中,将该水系油墨组合物放入接触角仪(协和界面科学株式会社制、PCA-1)中,并求出了在25℃下将该水系油墨组合物滴落在油墨干燥涂膜上的时刻设为0ms时的、100ms时以及1000ms时的动态接触角的值。将该结果合并并示于下表1中。
【表1】
Figure BDA0001410985000000231
表1所示的各个成分的略称如下。表中,颜料、表面活性剂、树脂微粒为各个成分的油墨中的固态含量。
<颜料>
·PB15:3(大日精化工业株式会社制、商品名“酞青蓝(CHROMOFINE BLUE)”、C.I.颜料蓝15:3)
<表面活性剂>
·DF110D(日信化学工业株式会社制、商品名“SURFYNOL DF110D”、乙炔乙二醇系表面活性剂)
·BYK348(BYK添加剂和仪器公司制、商品名、硅系表面活性剂)
·OLFINE1010(空气产品公司制、商品名、乙炔乙二醇系表面活性剂)
·Surflon S145(AGC清美化学株式会社制、商品名、氟系表面活性剂)
<树脂微粒>
·Joncryl 7610(BASF公司制、商品名、苯乙烯-丙烯酸树脂、玻璃转化点96℃、最低造膜温度63℃、固态量52%)
·Joncryl 611(BASF公司制、商品名、丙烯酸树脂、玻璃转化点50℃)
2.2.记录试验
将记录介质送入喷墨打印机(商品名“SC-S30650”、精工爱普生株式会社制)改造机中,并将头中填充的油墨以720×720dpi的分辨率、10.0mg/inch2的附着量进行喷墨涂布。在记录工序中,使滚筒加热器进行工作,而使油墨附着在被加热的记录介质上。这时,以从记录介质受热的喷嘴板的表面温度(一次加热温度)成为表中的温度的方式对滚筒加热器进行了控制。喷嘴板温度利用设置在喷嘴板上的热电偶进行测量。另外,在一次加热温度为25℃的比较例4以及比较例5中,关闭滚筒加热器而不进行加热。另外,在各个记录试验中,使油墨附着时的、记录介质表面温度-喷嘴板温度约为4℃。
在记录工序后,将记录介质从喷墨打印机中排出,并在80℃下干燥5分钟。记录介质上使用了光泽聚氯乙烯薄片(Roland DG株式会社制,型号“SV-G-1270G”)。
表2以及表3中的记录速度分别表示如下含义。
·记录速度1:采用对滑架速度进行调节而使1次时间成为6秒。
·记录速度2:采用对滑架速度进行调节而使1次时间成为12秒。
另外,即使是任意的记录速度,每一次均用冲洗箱实施了整个喷嘴冲洗。
表2以及表3中的头序号分别表示如下含义。
·头1:图2所示的喷墨头。喷嘴板通过对硅层进行蚀刻而形成喷嘴来获得。压力室与喷嘴之间的流道通过对多层进行层压而形成并在流道中具有高低差。
·头2:结构与头1相同。与头1的不同点为喷嘴板,即通过在金属层上机械性地打孔而形成喷嘴来获得。在喷嘴之间的流道中不具有高低差。
·头3:与头1的不同点为与头1相比靠近压力室的端部的部分处形成喷嘴,与头1相比将延长方向的油墨滞留部设为较小。头2、头3在制造成本方面与头1相比较差。
2.3.评价方法
(1)画质
通过目视对在上述的记录试验中获得的记录物的记录部有无印刷不均。评价基准如下。只要评价基准为A、B或C则可判断为良好。
(评价基准)
A:未观察到记录部内、记录部的一端有油墨的浓度不均的状态。
B:虽然未观察到记录部内油墨的浓度不均的状态,但观察到记录部的一端处浓度的不均。
C:可观察到记录部内稍许的浓度的不均。
D:可观察到记录部内很多不均。
(2)耐磨性
针对上述的记录试验中获得的记录物的记录部,使用日本学术型摩擦色牢度试验机AB-301(商品名、特斯特(Tester)产业株式会社制)来实施耐磨性的评价。具体而言,利用安装了白棉布(根据JIS L 0803)的摩擦块对被记录了图像的记录介质的表面施加载重300g或者往复20次进行摩擦直至涂膜剥离。而且,目测观察到了记录介质的表面上的图像(涂膜)的剥离情况。评价基准如下。只要评价基准为A或B则可判断为良好。
(评价基准)
A:即使往复摩擦20次涂膜也不会剥离。
B:往复10次以上且往复19次以下确认出涂膜的剥离。
C:往复9次以内确认出涂膜的剥离。
(3)连续印刷后的喷落位置偏离
在上述的记录试验的条件下连续地实施记录2小时。在记录结束后,印刷出记录过程中所使用的喷嘴的喷嘴蚀刻图案,并对有无油墨滴的喷落位置从正规的喷落位置的偏离进行了观察。即使在记录开始前也实施喷嘴蚀刻图案印刷,从而确认出相对于记录前而喷落位置偏离恶化的喷嘴。将喷嘴数设为180个。评价基准如下。只要评价基准为A或B则可判断为良好。
(评价基准)
A:喷落位置偏离的恶化的喷嘴数为1%以下。
B:喷落位置偏离的恶化的喷嘴数超过1%且5%以下。
C:喷落位置偏离的恶化的喷嘴数超过5%。
(4)堵塞恢复性
在与上述的记录试验相同的条件下使喷墨打印机工作的同时使喷墨头停止在记录介质上方,连续实施一点儿也不会使油墨从喷嘴喷出的虚拟记录2小时。假设帽被拆下而放置不管的状态。记录结束后,实施了在抽吸清洁中将油墨从喷嘴列(喷嘴数180个)排出1cc的清洁。评价基准如下。只要评价基准为A或B则可判断为良好。
(评价基准)
A:整个喷嘴喷出恢复所需的清洁次数为一次以下。
B:整个喷嘴喷出恢复所需的清洁次数为两次。
C:整个喷嘴喷出恢复所需的清洁次数为三次以上。
2.4.评价结果
将各个实施例以及比较例的印刷条件以及评价结果示于下表2以及下表3。
【表2】
Figure BDA0001410985000000271
【表3】
Figure BDA0001410985000000281
由表2以及表3的结果可知,在实施例1~13的喷墨记录方法中,得到了连续印字后的喷落位置偏离较少、堵塞恢复性也较优异、印刷不均较少的良好的画质的记录物。
在实施例5中使用未含有乙炔乙二醇系表面活性剂的油墨5,从而得到了连续印字后的喷落位置偏离、堵塞恢复性的评价稍差的结果。
虽然在实施例6中使用含有甘油的油墨6,但由于油墨的干燥性并不优异,因此得到了在印刷不均的方面稍差、且耐磨性不优异的记录物。
虽然在实施例7中使用对树脂微粒进行增量的油墨7,但因树脂微粒的增量而使油墨膜容易地熔覆到喷嘴壁面上,致使得到了连续印字后的喷落位置偏离或堵塞恢复性的评价稍差的结果。
虽然在实施例8中使用了减少2-吡咯烷酮的油墨8,但通过减少2-吡咯烷酮,而获得了连续印字后的喷落位置偏离、堵塞恢复性的评价提高的结果。
在实施例9中,通过将一次加热温度设定为稍低,从而油墨膜不容易熔覆到喷嘴壁面上,进而得到了连续印字后的喷落位置偏离或堵塞恢复性的评价提高的结果。
在实施例10以及实施例11中,即使改变头的结构,也能够获得连续印字后的喷落位置偏离也较小、堵塞恢复性也较优异、印刷不均较少的良好的画质的记录物。然而,头2或头3不适合于批量生产,在制造困难的方面较为不利。
在实施例12中,通过将一次时间较长地设为12秒,从而得到了油墨膜容易熔覆到喷嘴壁面上、且在连续印字后的喷落位置偏离的评价稍差的结果。
此外,凹凸实施例1与实施例13的比较得知,在油墨中所含有的树脂微粒的树脂的玻璃转化点较高的情况下,耐喷落位置偏离、堵塞恢复性较优异。
与此相对,在比较例1~3中,由于使用相对于油墨膜的油墨的接触角未处于预定范围内的油墨9~10,因此油墨膜堆积在头内,从而得到了堵塞恢复性的评价较差的结果。在比较例4~5中,在油墨附着时未实施加热工序,其结果为,获得了在印刷不均的方面较差的记录物。另外,对比较例1~3的堵塞恢复性试验后的头进行切断而对压力室内进行观察时,观察到了油墨中所含有的树脂附着在压力室内的壁面上而妨碍油墨的流通的情况。另一方面,虽然以同样的方式对实施例1进行了观察,但没有观察到如妨碍油墨的流通那样的树脂的附着。由此推断出,油墨中所含有的树脂的向头内的附着、堆积会影响堵塞恢复性。
本发明并不限定于上述的实施方式,还可以进行各种变形。例如,本发明包含与在实施方式中所说明的结构实质上相同的结构(例如,功能、方法以及结果相同的结构,或者目的以及效果相同的结构)。此外,本发明包含对在实施方式中所说明的结构的非本质的部分进行替换的结构。此外,本发明包含达到与在实施方式中所说明的结构相同的作用效果的结构或能够达成相同的目的的结构。此外,本发明包含在实施方式中所说明的结构上附加了公知技术的结构。
符号说明
1…喷墨记录装置;2…喷墨头;3…IR加热器;4…滚筒加热器;5…固化加热器;6…冷却风扇;7…预热器;8…通风扇;21…压力室;22…喷嘴;23…压电元件;24…流出口;25…供给口;26…滞留部分。

Claims (13)

1.一种喷墨记录方法,其特征在于,包括:
对记录介质进行加热的加热工序;
使含有树脂微粒、水、水溶性有机溶剂、表面活性剂的水系油墨组合物从喷墨头喷出,并附着于通过所述加热工序而被加热了的记录介质上的工序,
在所述水系油墨组合物中,所述水系油墨组合物相对于使该水系油墨组合物干燥而获得的油墨膜的100ms时的接触角为25°以上,1000ms时的接触角为20°以上,
在所述水系油墨组合物中,作为表面活性剂,相对于油墨组合物的总质量而含有质量百分比0.8%以上的硅系表面活性剂和氟系表面活性剂中的至少一种,相对于油墨组合物的总质量而含有质量百分比0.3%以上的乙炔乙二醇系表面活性剂。
2.如权利要求1所述的喷墨记录方法,其特征在于,
所述水系油墨组合物中的、标准沸点为280℃以上的水溶性有机溶剂的含量为质量百分比3%以下。
3.如权利要求1或权利要求2所述的喷墨记录方法,其特征在于,
在所述水系油墨组合物中,相对于油墨组合物的总质量而含有质量百分比3.0~25%的含氮溶剂。
4.如权利要求1或权利要求2所述的喷墨记录方法,其特征在于,
在所述水系油墨组合物中,作为表面活性剂,相对于油墨组合物的总质量而含有质量百分比0.8~5%的硅系表面活性剂以及氟系表面活性剂中的至少一种,相对于油墨组合物的总质量而含有质量百分比0.3~1.5%的乙炔乙二醇系表面活性剂。
5.如权利要求1或权利要求2所述的喷墨记录方法,其特征在于,
在所述水系油墨组合物中,作为所述水溶性有机溶剂而含有含氮溶剂。
6.如权利要求1或权利要求2所述的喷墨记录方法,其特征在于,
使所述水系油墨组合物附着时的喷嘴面的表面温度为55℃以下。
7.如权利要求1或权利要求2所述的喷墨记录方法,其特征在于,
所述喷墨头在从压力室到喷嘴之间的供油墨通过的流道中具有高低差。
8.如权利要求1或权利要求2所述的喷墨记录方法,其特征在于,
所述喷墨头的压力室在连结着向该压力室供给油墨的供给口和从该压力室流出油墨的流出口的油墨移动方向上的、与所述流出口相比而进一步延伸的方向上,具有供油墨滞留的滞留部分。
9.如权利要求1或权利要求2所述的喷墨记录方法,其特征在于,
所述喷墨记录方法是利用串行打印机而实施的记录方法,并且在一次主扫描过程中所述记录介质与所述喷墨头对置的时间为12秒以下。
10.如权利要求1或权利要求2所述的喷墨记录方法,其特征在于,
在所述水系油墨组合物中,乙炔乙二醇系表面活性剂相对于硅系表面活性剂以及氟系表面活性剂中的至少一种的含量之比亦即乙炔乙二醇系表面活性剂/(氟系表面活性剂以及硅系表面活性剂)0.5~10,其中,所述含量是指质量百分比。
11.如权利要求1或权利要求2所述的喷墨记录方法,其特征在于,
在所述水系油墨组合物中,水溶性有机溶剂相对于表面活性剂的含量之比亦即水溶性有机溶剂/表面活性剂为3~17,其中,所述含量是指质量百分比。
12.如权利要求1或权利要求2所述的喷墨记录方法,其特征在于,
在所述水系油墨组合物中所包含的树脂微粒的树脂含有玻璃转化点为40℃以上的树脂。
13.一种记录装置,其特征在于,所述记录装置为利用权利要求1至权利要求12中任一项所述的喷墨记录方法而实施记录的记录装置,其中,
记录装置进行在不实施维护工序的条件下实施1小时以上的所述记录的控制,所述维护工序为,利用用于喷出油墨而进行记录的压力产生单元以外的单元来使油墨从喷墨头喷出的工序,
记录装置具备:
水系油墨组合物;
喷墨头,其具备用于喷出油墨而进行记录的压力产生单元并喷出所述水系油墨组合物;
加热器,其对记录介质进行加热;
所述水系油墨组合物含有树脂微粒、水、水溶性有机溶剂、表面活性剂,作为所述表面活性剂,相对于油墨组合物的总质量而含有质量百分比0.8%以上的硅系表面活性剂以及氟系表面活性剂中的至少一种,相对于油墨组合物的总质量而含有质量百分比0.3%以上的乙炔乙二醇系表面活性剂,
所述水系油墨组合物相对于使该水系油墨组合物干燥而获得的油墨膜的100ms时的接触角为25°以上,1000ms时的接触角为20°以上。
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