JP2005075998A - インクジェット記録方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分散媒、少なくとも色材を含む粒子、および、前記粒子に荷電を発生させる荷電調整剤を少なくとも含み、かつ、前記インク組成物中における前記粒子分の電気伝導度が飽和に達しているインク組成物、および、これを利用する静電式のインクジェット記録によって、前記課題を解決する。
【選択図】図3
Description
この静電式インクジェット記録装置としては、例えば特許文献1に開示のインクジェット記録装置が知られている。
絶縁性基板86には、インクを吐出するためのノズル(貫通孔)96が形成される。このノズル96の配列方向に延在してヘッド基板82が設けられ、貫通孔の対応する位置のヘッド基板82上にはインクガイド84が配置される。インクガイド84は、ノズル86を貫通して、先端部分84aが絶縁性基板86の記録媒体P側の表面よりも上部に突出している。
制御電極88に印加される電圧と同極性に荷電した、色材を含む粒子(色材粒子)を含むインクIは、図示していないインクの循環機構により、このインク流路98内を例えば図中右側から左側へ向かって循環され、各ノズル96にインクIが供給される。
また、記録媒体Pは、スコロトロン帯電気等を利用する帯電装置によって、制御電極と逆の高電圧に帯電された状態で、接地された対向電極90の絶縁層91に保持される。したがって、この系では、記録媒体Pが対向電極として作用し、記録媒体Pの高電圧がバイアス電圧となる。
また、このクーロン引力等によって、色材粒子が泳動してメニスカスに移動し、すなわち、インクIが濃縮された状態となっている。
テーラーコーンの形成後、さらに時間が経過すると、色材粒子に作用するクーロン引力と分散媒の表面張力とのバランスが崩れ、曳糸と呼ばれる、直径数〜数十μm程度の細長いインク液柱が形成される。その後、さらに時間が経過すると、曳糸の先端が連続的に分断してインクIの液滴が吐出され、バイアス電圧による吸引力も作用してインク液滴Rが飛翔して、記録媒体Pに着弾する。
ここで、曳糸の分断周波数は、1ドットのインク液滴Rを吐出させるための電圧印加周波数(制御電極88(パルス電源94)の駆動周波数)よりも遥かに高く、1回の駆動電圧の印加時間内で、曳糸の分断が連続して多数回発生する。すなわち、記録媒体上における1ドットは、曳糸分断による微細な多数の液滴で形成される。静電式のインクジェットでは、これを利用して、1ドットの形成における電圧の印加時間(いわゆるパルス幅)を制御することにより、1ドットを形成する液滴量(数)を調整し、記録媒体P上におけるドット径の均一性の向上、ドット径の意図的な調整を利用した濃度階調制御等を行い、画像記録の高階調化を図ることが可能である。
すなわち、静電式インクジェットでは、前述のように、制御電極88に電圧を印加した後、インク組成物によるテーラーコーンを形成し、さらに曳糸を形成し、曳糸が成長し、曳糸の先端が分断することにより、インク液滴が吐出する。この曳糸の形成/成長〜分断までに至る過程が、吐出遅れとなってしまう。
静電式インクジェットにおいては、この吐出遅れが、ドット径の変動による画質低下や、周波数応答性の低下すなわち生産性を阻害する一因となっている。
また、分散媒(誘電性液体)の比誘電率は5以下が好ましく、より好ましくは4以下、さらに好ましくは3.5以下である。分散倍の比誘電率をこの範囲とすることによって、分散媒の荷電粒子に、有効に電界が作用するため好ましい。
一例として、ヘキサン、ヘプタン、オクタン.イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーC、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL、アイソパーM(アイソパー:エクソン社の商品名)、シェルゾール70、シェルゾール71(シェルゾール:シェルオイル社の商品名)、アムスコOMS、アムスコ460溶剤(アムスコ:スピリッツ社の商品名)、KF−96L(信越シリコーン社の商品名)等を、単独または混合して用いることができる。
インク組成物全体に対する分散媒の含有量は、20〜99質量%が好ましい。分散媒の含有量を20質量%以上とすることにより、良好に色材粒子を分散媒に分散することができ、99質量%以下とすることにより、色材粒子の含有量を充足できる。
例えば、記録された画像記録物(印刷物)の色調の観点からは、顔料を用いることが好ましい(例えば、技術情報協会発行 「顔料分散安定化と表面処理技術・評価」 2001年12月25日 第1刷参照。 以下「参考文献」とする)。特に、オフセット印刷用インクやプルーフに用いられる顔料を使用すると、オフセット印刷物と同様な色調が得られるので好ましい。
更にマイクロリス−A,−K,−Tなどのマイクロリス顔料に代表される加工顔料も好適に使用できる。その具体例としてはマイクロリスイエロー4G−A,マイクロリスレッドBP−K,マイクロリスブルー4G−T,マイクロリスブラックC−Tなどが挙げられる。
被覆剤で被覆することにより、色材自身が持つ荷電を遮蔽して、望ましい荷電特性を付与することができる。また、インク組成物に色材を被覆剤で被覆してなる色材粒子を用いることにより、メディア(記録媒体)に静電インクジェットによる画像記録を行った後、ヒートローラ等を用いた加熱定着によって、画像をより安定化させることが可能になる。
これらのうち、粒子形成の容易さの観点から、重量平均分子量が2,000〜1000,000の範囲内であり、かつ多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が、1.0〜5.0の範囲内であるポリマーが好ましい。さらに、前記定着の容易さの観点から、軟化点、ガラス転移点または、融点のいずれか1つが40℃〜120℃の範囲内にあるポリマーが好ましい。
用いられるラジカル重合性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル酸エステル類、および、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−フェニル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド類が挙げられる。
用いられるラジカル重合性モノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、ブタジエン、スチレン、4−メチルスチレン等が挙げられる。
用いられるジカルボン酸および酸無水物としては、コハク酸無水物、アジピン酸、セバシン酸、イソフタル酸、テレフタル酸、1,4−フェニレンジ酢酸、ジグリコール酸等が挙げられる。また、用いられるジオールとしては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,10−デカンジオール、2−ブテン−1,4−ジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,4−ベンゼンジメタノール、ジエチレングリコール等が挙げられる。
用いられるヒドロキシ基を有するカルボン酸またはその環状エステルとしては、6−ヒドロキシヘキサン酸、11−ヒドロキシウンデカン酸、ヒドロシキ安息香酸、ε−カプロラクトン等が挙げられる。
好適な分散剤としては、ソルビタンモノオレエート等のソルビタン脂肪酸エステルや、ポリオキシエチレンジステアレート等のポリエチレングリコール脂肪酸エステルに代表される界面活性剤が挙げられる。また、例えば、スチレンとマレイン酸のコポリマー、及びそのアミン変性物、スチレンと(メタ)アクリル化合物のコポリマー、(メタ)アクリル系ポリマー、ポリエチレンと(メタ)アクリル化合物のコポリマー、ロジン、BYK−160、162、164、182(ビックケミー社製のポリウレタン系ポリマー)、EFKA−401、402(EFKA社製のアクリル系ポリマー)、ソルスパース17000,24000(ゼネカ社製のポリエステル系ポリマー)等が挙げられる。本発明においては、インク組成物の長期間保存安定性の観点から、分散剤は、重量平均分子量が1,000〜1000,000の範囲内であり、かつ多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)が、1.0〜7.0の範囲内であるポリマーが好ましい。さらに、グラフトポリマーまたはブロックポリマーを用いることが、最も好ましい。
これらのグラフトポリマーの具体例としては、下記の構造式で示されるポリマーが挙げられる。
これらのポリマーは、分散剤として単独で使用しても良く、2種以上を組み合わせて使用しても良い。
中でも特に、非水溶媒に可溶となしうる少なくとも1種以上の単量体および無水マレイン酸を構成単位として有する共重合体と、1級アミノ化合物、または、1級アミノ化合物および2級アミノ化合物との反応により得られる高分子化合物であり、かつ、半マレイン酸アミド成分とマレインイミド成分とを繰返し単位として有するポリマーは、荷電調整剤として好適に例示される。
さらに説明すると、単量体は、総炭素数3〜40の置換されてもよいアルケン類(例えば、プロペニレン、ブテン、塩化ビニリデン、ω−フエニル−1−プロペン、アリルアルコール、ヘキセン、オクテン、2−エチルヘキセン、デセン、ドデセン、テトラデセン、ヘキサデセン、オクタデセン、ドコセン、エイコセン、10−ウンデセン酸ヘキシル等)、総炭素数5〜40のシクロアルケン類(例えば、シクロペンテン、シクロヘキセン、ビシクロ[2,2,1]−ヘプテン−2、5−シアノビシクロ[2,2,1]−ヘプテン−2等)、総炭素数8〜40の置換されてもよいスチレン類(例えばスチレン、4−メチルスチレン、4−nオクチルスチレン、4−ヘキシルオキシスチレン等)、総炭素数1〜40の脂肪族基置換ビニルエーテルあるいは、アリルエーテル類[脂肪族基として、置換されてもよいアルキル基(例えばメチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、ドコサニル基、クロロエチル基、2−エチルヘキシル基、4−メトキシブチル基、等)、置換されてもよいアラルキル基(例えばベンジル基、フエネチル基等)、置換されてもよいシクロアルキル基(例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基等)又は、置換されてもよいアルケニル基(例えば2−ペンテニル基、4−プロピル−2−ペンテニル基、オレイル基、リノレイル基等)等が挙げられる]、総炭素数6〜40の芳香族基置換ビニルエーテルあるいはアリルエーテル類[芳香族基として、例えばフエニル基、4−ブトキシフエニル基、4−オクチルフエニル基等]、総炭素数2〜40の置換されてもよい脂肪族カルボン酸のビニルエステルあるいはアリルエステル類(例えば酢酸、吉草酸、カプロン酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリステン酸、パルミナン酸、ステアリン酸、オレイン酸、ソルビン酸、リノール酸のエステル類等)、総炭素数6以上の芳香族カルボン酸のビニルエステルあるいはアリルエステル類(例えば安息香酸、4−ブチル安息香酸、2,4−ブチル安息香酸、4−ヘキシルオキシ安息香酸のエステル類等)、又はアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、クロトン酸等の不飽和カルボン酸の総炭素数1〜32の置換されてもよい脂肪族基エステル類(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基、デシル基、2−ヒドロキシエチル基、N,N−ジメチルアミノエチル基等)等が挙げられる。
アミノ化合物としては下記一般式(8)で示される1級アミノ化合物、または下記一般式(8)で示される1級アミノ化合物及び下記一般式(9)で示される2級アミノ化合物が用いられる。
一般式(8) R81NH2
一般式(9) R91R92NH
このようなポリマーは、高分子化合物中のマレイン酸無水物成分と一級アミノ化合物との高分子反応で半マレイン酸アミド共重合体とし、さらに脱水閉環反応を行なうことで半マレイン酸アミド成分の一部をマレインイミド成分に変えることによって、容易に製造することができる。
これを、温度60〜200℃、好ましくは100〜180℃で、1〜80時間、好ましくは3〜15時間反応させる。この反応の際に、有機塩基(例えば、トリエチルアミン、ジメチルアニリン、ピリジン、モルホリン等)、あるいは無機または有機酸(例えば硫酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸など)を触媒量用いると、反応が促進される。あるいは、通常の脱水剤(例えば、五酸化リン、ジシクロカルボキシジイミド等)を併用してもよい。
また、本発明のインク組成物において、このような荷電調整剤は、インク組成物中における色材粒子の電気伝導度が飽和する量が添加されれば、その含有量に限定は無いが、インク組成物全体に対する荷電調整剤の分量は、0.0001〜10質量%の範囲内であるのが好ましい。
すなわち、駆動電圧の印加開始から、曳糸分断によるインク液滴の吐出までに時間を要し、いわゆる吐出遅れを生じる。
また、吐出遅れが大きいと、1回の駆動電圧の印加時間内における液滴吐出時間が短くなり、すなわち1ドットのインク液滴の吐出量が少なくなる。そのため、シャドー領域と呼ばれるような高濃度を記録するためには、1ドット当たりのインク液滴の吐出時間を十分に確保する必要があり、1回の駆動電圧の印加時間を長くする必要がある。そのため、駆動周波数(駆動電圧の印加周波数)を低くする必要があり、すなわち周波数応答性が悪くなってしまう。
後述するように、静電式のインクジェットにおいては、バイアス電圧による電気泳動等によって荷電した色材粒子が移動して吐出部(ノズル)においてインクが濃縮されると共に、駆動電圧の印加によって、前記曳糸の形成/成長/分断等が発生する。前記本発明のインク組成物によれば、インク組成物中において色材粒子分の電気伝導度が飽和に達していることにより、駆動電圧の印加後、このような曳糸の形成〜曳糸の分断を迅速に発生させることができ、すなわち、吐出遅れを大幅に改善できる。そのため、静電式のインクジェット記録によって、吐出遅れに起因するドット径の変動を無くして安定したドットで描画を行うことができ、かつ、良好な周波数応答性を実現して、高画質な描画を行うことができる。
(Cx−C)/C≦0.1
上記式において、Cは、(A−B)で、Aは、インク組成物の電気伝導度で、Bは、インク組成物から色材粒子を除去した後のインク組成物の電気伝導度で、すなわちCは色材粒子分の電気伝導度である。また、Cxは、(Ax−Bx)で、Axは、インク組成物に、さらに荷電調整剤を0.01質量%添加した後のインク組成物の電気伝導度で、Bxは、前記荷電調整剤を0.01質量%添加したインク組成物から色材粒子を除去した後のインク組成物の電気伝導度で、すなわちCxはインク組成物に荷電調整剤を0.01質量%添加した後の色材粒子分の電気伝導度である。
好ましくは、「(Cx−C)/C≦0.05」を満たすことにより、吐出遅れを、さらに低減して、よりドット径を均一化し、かつ、より高い周波数応答性を実現した、高画質な画像を描画することができる。
また、インク組成物からの色材粒子の除去は、一例として、高速冷却遠心機(例えば、トミー精工(株)社製SRX−201)を使用して、回転速度14500rpm、温度20℃の条件で30分間遠心分離して色材粒子を沈降することで行えばよい。例えば、遠心沈降後の上澄みの電気伝導度を測定することにより、色材粒子を除去した後のインク組成物の電気伝導度(BおよびBx)を測定することができる。
また、色材粒子の荷電量は、5〜200μC/gが好ましい。荷電量を5μC/g以上とすることにより、後述する吐出時におけるインクの濃縮を十分に行うことができ、200μC/g以下とすることにより、過度なインク濃縮を防止して、インクジェットヘッドのノズルが詰まりを防止できる。色材粒子の荷電量は、より好ましくは10〜150μmC/g、さらに好ましくは15〜100μmC/gである。
なお、色材粒子の体積平均直径は、例えば、超遠心式自動粒度分布測定装置CAPA−700(堀場製作所(株)製)等の装置を用い、遠心沈降法により測定できる。
さらに、本発明のインク組成物において、表面張力にも特に限定は無いが、好ましくは、10〜70mN/mである。インク組成物の表面張力を10mN/m以上とすることにより、インクジェットヘッドのノズルからのインク組成物の液だれを好適に防止でき、70mN/m以下とすることによりインク液滴の吐出の安定性を確保できる。インク組成物の表面張力は、より好ましくは、15〜50mN/mである。
(1)色材と被覆剤とをあらかじめ混合(混練)した後、分散剤と分散媒とを用いて分散し、荷電調整剤を加える方法。
(2)色材、被覆剤、および分散剤を、分散媒を同時に添加して、分散し、荷電調整剤を加える方法。
(3)色材、被覆剤、分散剤、および荷電調整剤を、同時に分散媒に添加して、分散する方法。
なお、説明を容易にするために、図1(a)には、図2に示すように多数の吐出部を2次元的に配置して構成したマルチチャンネル構造のインクジェットヘッドの1つの吐出部のみを示し、図1(b)には、同2つの吐出部のみを示してある。
なお、ヘッド12は、図2に概念的に示すように、多数の吐出部を二次元的に配置したマルチチャンネル構造のインクジェットヘッドであるが、図1においては、構造を明瞭に示すために、吐出部の一部のみを示す。
また、ヘッド基板20とノズル基板22は、互いに対面して所定の間隔離間して配置され、その間に、各吐出口にインクQを供給するためのインク流路26が形成される。インクQは、第1制御電極36および第2制御電極38に印加される制御電圧と同極性に帯電した色材粒子(荷電粒子)を含み、記録時には、インク流路26内を所定方向に所定の速度(例えば、200mm/sのインク流)で循環される。
浮遊導電板28には、画像の記録時に、後述する吐出部の制御電極に印加される制御電圧の電圧値に応じて誘起される誘導電圧が発生する。また、誘導電圧の電圧値は稼動チャンネル数に応じて自動的に変化する。この誘導電圧により、インク流路26内のインクQに含まれる色材粒子は付勢されてノズル基板22側に泳動し、すなわち、後述するノズル48のインクQの濃縮が、より好適に行われる。
前述のように、ヘッド基板20とノズル基板22とは離間して配置され、その間にインク流路26が形成される。
なお、第1制御電極36および第2制御電極38はリング状の円形電極に限定されず、インクガイド24に臨むように配置される電極であれば、例えば略円形電極、分割円形電極、平行電極、略平行電極など、どのような形状であっても良い。
図2(b)に示すように、ヘッド12は、列方向(主走査方向)に配置された3行(A行、B行、C行)の吐出部を有する。なお、図2においては、行方向(副走査方向)に5個(1列、2列、3列、4列、5列)の、計15個のマトリクス状に配置された吐出部を示している(図2(c)参照)。
さらに、図示は省略するが、第1制御電極36および第2制御電極38は、それぞれ、駆動電圧(パルス電圧)を印加して、各電極を変調駆動してインク液滴Rを吐出をon/offするための、パルス電源に接続されている。
また、B行目の吐出部は、A行目の吐出部に対して、列方向に所定の間隔を有し、かつ、行方向に対して、それぞれA行目の吐出部とC行目の吐出部との間に配置されている。同様に、C行目の吐出部は、B行目の5個の吐出部に対して、列方向に所定の間隔を離して、かつ、行方向に対して、それぞれB行目の吐出部とA行目の吐出部との間に配置されている。
このように、各行A,B,Cに含まれる各吐出部を、それぞれ行方向にずらして配置することにより、記録媒体Pに記録される1行は行方向に3分割される。
また、記録媒体Pに記録される1行は、行方向に対して、第2制御電極38の行数に相当する3つのグループに分割され、時分割で順次記録される。例えば、図2に示す例の場合、第2制御電極38のA行目、B行目、C行目を所定のタイミングで順次記録することにより、記録媒体P上に1行分の画像が記録される。また、この記録に対応して、第1制御電極36を画像データ(記録画像)に応じて変調駆動(吐出on/off)して、インク液滴Rを吐出して、画像を記録する。
従って、図示例においては、記録媒体Pとヘッド12とを、列方向(主走査方向)に相対的に移動しつつ画像記録を行うことにより、行方向(副走査方向)に各行の有する記録密度の3倍の記録密度の画像記録を行うことができる。
なお、ガード電極40は必須の構成要素ではない。また、ノズル基板22には、第1制御電極36または第2制御電極38からのインク流路26方向への反発電界を遮蔽するために、第2制御電極38よりインク流路26側にシールド電極を設けても良い。
なお、先端部分30(最先端部)は、金属が蒸着されているのが好ましい。この先端部分30の金属蒸着は必須の要素ではないが、これにより、先端部分30の誘電率が実質的に大きくなり、強電界を生じさせ易くできるという効果がある。
電極基板50は接地され、絶縁シート52は、電極基板50のインクガイド24側の表面に配置されている。記録時には、記録媒体Pは絶縁シート52の表面に保持され、すなわち、保持手段14(絶縁シート52)は、記録媒体Pのプラテンとして機能する。
スコロトロン帯電器60は、記録媒体Pの表面に対向する位置に所定の間隔を離して配置されている。また、バイアス電圧源62の負側の端子はスコロトロン帯電器60に接続され、その正側の端子は接地されている。
すなわち、図示例の記録装置10においては、記録媒体Pが静電式のインクジェット記録における対向電極として作用する。
なお、以下の例では、色材粒子は正荷電しており、従って、インク液滴Rを吐出するために第1制御電極36および第2制御電極38には正の電圧が印加され、記録媒体Pには負のバイアス電圧が帯電される。
一方、記録媒体Pは、帯電ユニット16により、負の高電位(例えば、−1500V)に帯電され、保持手段14の絶縁シート52に静電吸着されつつ、例えば、搬送手段(図示省略)により、図中紙面奥手側に所定の速度で搬送される。すなわち、記録媒体Pは、−1500Vのバイアス電圧が帯電した、対向電極となっている。
また、このクーロン引力等によって、色材粒子は、いわゆる電気泳動でバイアス電圧が帯電された記録媒体Pに向かって移動する。すなわち、ノズル48のメニスカスにおいては、インクQが濃縮された状態となっている。
これにより、バイアス電圧に駆動電圧が重畳され、先の連成に、さらにこの駆動電圧の重畳によって連成された運動が起こり、静電力によって色材粒子およびキャリア液がバイアス電圧(対向電極)側すなわち記録媒体P側に引っ張られ、図3(b)に概念的に示すように、メニスカスが成長して、その上部から略円錐状のインク液柱いわゆるテーラーコーンが形成される。また、先と同様に、色材粒子は電気泳動によってメニスカスに移動しており、メニスカスのインクQは濃縮され、色材粒子を多数有する、ほぼ均一な高濃度状態となっている。
さらに有限な時間が経過すると曳糸が成長し、この曳糸の成長、レイリー/ウエーバー不安定性によって発生する振動、メニスカス内における色材粒子の分布不均一、メニスカスにかかる静電界の分布不均一等の相互作用によって曳糸が分断され、インク液滴Rとなって吐出/飛翔し、かつ、バイアス電圧にも引っ張られて、記録媒体Pに着弾する。
曳糸の成長および分断は、さらにはメニスカス(曳糸)への色材粒子の移動は、駆動電圧の印加中は連続して発生する。また、駆動電圧の印加を終了(吐出off)した時点で、バイアス電圧のみが印加された図3(a)のメニスカスの状態に戻る。
これに対し、色材粒子の電気伝導度が飽和に達している本発明のインク組成物を用いる本発明のインクジェット記録方法によれば、前述のように、吐出遅れを大幅に改善して、吐出遅れに起因するドット径の変動を無くして、安定したドットで描画を行うことができ、かつ、良好な周波数応答性を実現して、静電式のインクジェット記録によって、高画質な描画を行うことができる。
図示例においては、前述のように、第2制御電極38は、所定のタイミングで1行ずつ順番に高電圧レベル(例えば、400〜600V)またはハイインピーダンス状態(吐出on(駆動))とされ、残りの全ての第2制御電極38は接地レベル(接地状態:吐出off)にされる。また、第1制御電極36は、全ての列が同時に、画像データに応じて、列単位で高電圧レベルまたは接地レベルにされる(吐出on/offされる)。これにより、各々の吐出部におけるインクの吐出/非吐出が制御される。
そして、各々の吐出部から吐出されたインク液滴Rは、負のバイアス電位に帯電された記録媒体Pに引き寄せられ、記録媒体Pの所定位置に付着して画像が形成される。また、必要に応じて、加熱ローラ対等の公知の手段で、画像を加熱定着してもよい。
この場合、列方向は第1制御電極36の1列毎に駆動され、列方向のそれぞれの吐出部を中心として、その両側の列の吐出部の第1制御電極36は常に接地レベルになるため、この両側の列の吐出部の第1制御電極26がガード電極40の役割を果す。このように、上層の第1制御電極36で各列を順次オンし、画像データに応じて下層の第2制御電極38を駆動する場合には、ガード電極40を設けなくても、隣接する吐出部の影響を排除し、記録品質を向上させることができる。
また、本発明のインクジェット記録方法において、ノズル38(吐出部)の1つ当たりのインク供給量にも、特に限定はないが、好ましくは、1×10−6〜1×10−3cc/秒、より好ましくは5×10−6〜5×10−4cc/秒である。
さらに、本発明のインクジェット記録方法において、インク吐出の駆動周波数(パルス電源の駆動周波数)にも特に限定はないが、好ましくは、好ましくは5kHz以上、より好ましくは10kHz以上である。上記範囲とすることにより、高画質な描画を行えると共に、高速描画が可能になる等の点で好ましい。
以下に示す材料を用意した。
シアン顔料(色材) [フタロシアニン顔料 C.I.Pigment Blue(15:3)(東洋インキ製造(株)製、LIONOL BLUE FG−7350)]
被覆剤 [AP−1]
分散剤 [BZ−2]
荷電調整剤 [CT−1]
分散媒 アイソパーG(エクソン社(株)製)
・被覆剤[AP−1]
スチレン、4−メチルスチレン、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシルおよびメタクリル酸2−(N,N−ジメチルアミノ)エチルを公知の重合開始剤を用いてラジカル重合し、さらに、メチルトシラートと反応させることにより得た。重量平均分子量は、15,000であり、多分散度(重量平均分子量/数平均分子量)は、2.7であった。ガラス転移点(ミッドポイント)は51℃であり、ストレインゲージ法による軟化点は46℃であった。
・分散剤[BZ−2]
メタクリル酸ステアリルを、2−メルカプトエタノールの存在下でラジカル重合させ、さらに、メタクリル酸無水物と反応させることにより末端にメタクリロイル基を有するメタクリル酸ステアリルのポリマー(重量平均分子量は7,600であった)を得た。このポリマーを、スチレンとラジカル重合させることにより、BZ−2を得た。重量平均分子量は、110,000であった。
・荷電調整剤[CT−1]
1−オクタデセンと無水マレイン酸のコポリマーに、1−ヘキサデシルアミンを反応させることにより得た。重量平均分子量は、17,000であった。
まず、シアン顔料10gと被覆剤[AP−1]20gとを、入江商会(株)製卓上型ニーダーPBV−0.1に入れ、ヒーター温度を100℃に設定し2時間加熱混合した。得られた混合物30gをトリオサイエンス(株)製トリオブレンダーにて粗粉砕し、さらに協立理工(株)製SK−M10型サンプルミルにて微粉砕した。
得られた微粉砕物30gを、分散剤[BZ−2]7.5g、アイソパーG75g、および直径約3.0mmのガラスビーズと共に、東洋精機製作所(株)製ペイントシェーカーにて予備分散した。ガラスビーズを除去した後、直径約0.6mmのジルコニアセラミックビーズと共に、シンマルエンタープライゼズ(株)製TypeKDLダイノミルにて、内温を25℃に保ちながら5時間、引き続き45℃で5時間、2,000rpmの回転数で分散(粒子化)した。得られた分散液からジルコニアセラミックビーズを除去し、アイソパーG316gと荷電調整剤[CT−1]0.6gを加え、インク組成物(実施例1)を得た。
また、インク組成物に、さらに、荷電調整剤[CT−1]0.01質量%を添加して、同様にして荷電調製剤を添加した後の色材粒子分の電気伝導度Cxを算出したところ、75nS/mであった。すなわち、(Cx−C)/Cは0.07であり、このインク組成物は、色材粒子分の電気伝導度が飽和に達していることが確認された。
前記荷電調整剤[CT−1]の添加量を0.65gとした以外は、前記実施例1と全く同様にしてインク組成物(実施例2)を調製した。
得られたインク組成物について、前記実施例1と同様にして体積平均粒径、色材粒子分の電気伝導度C、および、さらに荷電調整剤[CT−1]0.01質量%を添加した後の色材粒子分の電気伝導度Cxを測定した。
その結果、体積平均粒径は0.9μm、色材粒子分の電気伝導度Cは75nS/m、荷電調整剤添加後の色材粒子分の電気伝導度Cxは77nS/m、(Cx−C)/Cは0.03であり、このインク組成物は、色材粒子分の電気伝導度が飽和に達していることが確認された。
前記シンマルエンタープライゼズ(株)製TypeKDLダイノミルによる分散を、内温を25℃に保ちながら5時間、引き続き45℃で1時間とした以外は、前記実施例1と全く同様にしてインク組成物(実施例3)を調製した。
得られたインク組成物について、前記実施例1と同様にして体積平均粒径、色材粒子分の電気伝導度C、および、さらに荷電調整剤[CT−1]0.01質量%を添加した後の色材粒子分の電気伝導度Cxを測定した。
その結果、体積平均粒径は0.5μm、色材粒子分の電気伝導度Cは130nS/m、荷電調整剤添加後の色材粒子分の電気伝導度Cxは135nS/m、(Cx−C)/Cは0.04であり、このインク組成物は、色材粒子分の電気伝導度が飽和に達していることが確認された。
前記荷電調整剤[CT−1]の添加量を0.45gとした以外は、前記実施例1と全く同様にしてインク組成物(比較例1)を調製した。
得られたインク組成物について、前記実施例1と同様にして体積平均粒径、色材粒子分の電気伝導度C、および、さらに荷電調整剤[CT−1]0.01質量%を添加した後の色材粒子分の電気伝導度Cxを測定した。
その結果、体積平均粒径は0.9μm、色材粒子分の電気伝導度Cは50nS/m、荷電調整剤添加後の色材粒子分の電気伝導度Cxは70nS/m、(Cx−C)/Cは0.4であり、このインク組成物は、色材粒子分の電気伝導度が飽和に達していなかった。
前記荷電調整剤[CT−1]の添加量を0.45gとした以外は、前記実施例3と全く同様にしてインク組成物(比較例2)を調製した。
得られたインク組成物について、前記実施例1と同様にして体積平均粒径、色材粒子分の電気伝導度C、および、さらに荷電調整剤[CT−1]0.01質量%を添加した後の色材粒子分の電気伝導度Cxを測定した。
その結果、体積平均粒径は0.5μm、色材粒子分の電気伝導度Cは70nS/m、荷電調整剤添加後の色材粒子分の電気伝導度Cxは120nS/m、(Cx−C)/Cは0.71であり、このインク組成物は、色材粒子の電気伝導度が飽和に達していなかった。
得られた5種のインク組成物(実施例1〜比較例2)について、図1〜図3に示す記録装置10を用いて描画を行い、描画周波数に対する描画ドットの追従性を調べ、記録可能な描画周波数(インク吐出on/offの駆動周波数)を測定した。結果を表1に示す。
得られた5種のインク組成物(実施例1〜比較例2)について、図1〜図3に示す記録装置10を用いて、各インクで描画可能な周波数で、パルス幅を変更して描画したサンプルのドット径を、ドットアナライザ(王子計測機器(株)製のDA−6000)を用いて測定し、50点の平均値から最小ドット径を測定した。なお、最小ドット径のバラツキは、σ=3での値である。結果を表1に併記する。
以上の結果より、本発明の効果は、明らかである。
12,80 (インクジェット)ヘッド
14 保持手段
16 帯電ユニット
20,82 ヘッド基板
22 ノズル基板
24,84 インクガイド
26 インク流路
28 浮遊導電板
30 先端部分
34,86 絶縁性基板
36 第1制御電極
38 第2制御電極
40 ガード電極
42,44,46 絶縁層
48,96 ノズル
50 電極基板
52 絶縁シート
60 スコロトロン帯電器
62 バイアス電圧源
Claims (5)
- インクジェット記録に用いるインク組成物であって、
分散媒、少なくとも色材を含む粒子、および、前記粒子に荷電を発生させる荷電調整剤を少なくとも含み、かつ、前記インク組成物中における前記粒子分の電気伝導度が飽和に達していることを特徴とするインク組成物。 - 前記荷電調整剤がポリマーである請求項1に記載のインク組成物。
- 前記荷電調整剤がカルボン酸基を有する請求項1または2に記載のインク組成物。
- 請求項1〜3のいずれかのインク組成物に静電力を作用させて、インク液滴を吐出することを特徴とするインクジェット記録方法。
- 前記インク組成物への静電力の作用により、前記インク組成物の曳糸を形成し、この曳糸の分断により、インク液滴を形成して吐出する請求項4に記載のインクジェット記録方法。
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