JP2012240300A - インクジェット記録装置およびインク組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクジェット記録装置1は、C.I.ピグメントイエロー213またはC.I.ピグメントイエロー155と、水と、を含有し、1気圧下相当での沸点が280℃以上のアルキルポリオール類を実質的に含有しないインク組成物と、前記インク組成物の液滴を吐出するノズル孔を備えたヘッド2と、前記ノズル孔から吐出した液滴を被記録媒体Pに付着させる前または付着させる時に、前記被記録媒体を加熱する加熱機構6と、を有する。
【選択図】図1
Description
本発明に係るインクジェット記録装置の一態様は、
C.I.ピグメントイエロー213またはC.I.ピグメントイエロー155と、水と、を含有し、1気圧下相当での沸点が280℃以上のアルキルポリオール類を実質的に含有しないインク組成物と、
前記インク組成物の液滴を吐出するノズル孔を備えたヘッドと、
前記ノズル孔から吐出した液滴を被記録媒体に付着させる前または付着させる時に、前記被記録媒体を加熱する加熱機構と、
を有する。
適用例1において、
前記被記録媒体は、インク非吸収性またはインク低吸収性の被記録媒体であることができる。
適用例1または適用例2において、
さらに、前記インク組成物は、1気圧下相当での沸点が180℃以上250℃以下の水溶性有機溶剤を含有し、
前記インク組成物中の前記水溶性有機溶剤の含有量が15質量%以上30質量%以下であることができる。
適用例1ないし適用例3のいずれか1例において、
前記インク組成物の質量が20質量%減少した際の当該インク組成物の20℃における粘度[Va(mPa・s)]と、質量減少前の前記インク組成物の20℃における粘度[Vb(mPa・s)]と、の比(Va/Vb)は、1.45以下であることができる。
適用例1ないし適用例4のいずれか1例において、
前記ノズル孔の直径は、15μm以上25μm以下であることができる。
適用例1ないし適用例5のいずれか1例において、
前記ヘッドは、ピエゾ方式のヘッドであり、
前記ノズル孔は、前記インク組成物を3pl以下の液滴量で吐出可能であることができる。
適用例1ないし適用例6のいずれか1例において、
前記加熱機構は、前記ヘッドに対向する位置に設けられることができる。
本発明に係るインク組成物の一態様は、
インク組成物の液滴を吐出するノズル孔を備えたヘッドと、
前記ノズル孔から吐出した液滴を被記録媒体に付着させる前または付着させる時に、前記被記録媒体を加熱する加熱機構と、
を有する、インクジェット記録装置に用いるインク組成物であって、
水と、
C.I.ピグメントイエロー213またはC.I.ピグメントイエロー155と、
を含有し、
1気圧下相当での沸点が280℃以上のアルキルポリオール類を実質的に含有しない。
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置は、インク組成物の液滴を吐出する。以下、本実施形態に係るインクジェット記録装置に用いられるインク組成物について説明する。
本実施形態に係るインク組成物は、イエロー顔料として、C.I.ピグメントイエロー213またはC.I.ピグメントイエロー155を含有する。なお、インク組成物には、C.I.ピグメントイエロー213およびC.I.ピグメントイエロー155の両方が含有されてもよい。
科学技術振興機構」日化辞Web.には、下記構造式(2)と記載されている。
本実施形態に係るインク組成物に含まれる水は主溶媒であり、イオン交換水、限外濾
過水、逆浸透水、蒸留水等の純水または超純水を用いることが好ましい。特に紫外線照射または過酸化水素添加等により滅菌した水を用いることが、カビやバクテリアの発生を防止してインク組成物の長期保存を可能にする点で好ましい。
1.3.1.水溶性有機溶剤
本実施形態に係るインク組成物は、水溶性有機溶剤を含有してもよい。水溶性有機溶剤としては、例えば、多価アルコール類、ピロリドン誘導体等が挙げられる。これらの水溶性有機溶媒は、1種単独または2種以上混合して用いることができる。
本実施の形態に係るインク組成物は、界面活性剤を含有してもよい。インク組成物に界面活性剤を含有させることにより、表面張力および、ノズル等のインクと接触するプリンター部材との界面張力を適正に保つことができる。したがって、これをインクジェット記録装置に用いた場合、吐出安定性を高めることができる。また、被記録媒体上でインクの濃淡ムラや滲みを生じないように均一に濡れ拡げる効果を有する。
本実施の形態に係るインク組成物は、樹脂粒子を含有してもよい。インク組成物に樹脂粒子を含有させることにより、被記録媒体上に耐擦性に優れた画像を形成することができる。特に本実施の形態に係るインク組成物には、該樹脂粒子は微粒子状態(すなわち、エマルジョン状態またはサスペンジョン状態)で含有されていることが好ましい。樹脂粒子を微粒子状態で含有することにより、インク組成物の粘度をインクジェット記録方式において適正な範囲に調整しやすく、また保存安定性・吐出安定性を確保しやすい。
分子構造中に疎水性部分と親水性部分とを併せ持つものが好ましい。
本実施形態に係るインク組成物は、ワックス粒子を含有してもよい。ワックス粒子を添加することにより、画像の耐擦性を向上させることができる。
本実施形態に係るインク組成物は、必要に応じて、重合開始剤を含有してもよい。例えば、インクには、重合性官能基を有する化合物(重合性化合物)を配合してもよく、その場合、熱を加えたり、放射線を照射したりすることにより、重合することができるが、その重合の速度をより高める必要がある場合には、熱重合開始剤や放射線重合開始剤を添加することができる。
本実施の形態に係るインク組成物には、さらにその特性を向上させる観点から、以上に述べた成分の他に、必要に応じて浸透溶剤、保湿剤、防腐・防かび剤、pH調整剤、キレート化剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤等を添加することができる。
インク組成物のpHは、中性ないしアルカリ性であることが好ましく、7.0〜10.0の範囲内であることがより好ましい。pHが酸性であると、インク組成物の保存安定性および分散安定性が損なわれることがある。また、インクジェット記録装置内のインク流路に用いられている金属部品の腐食等の不具合が発生しやすくなる。pHは、前述したpH調整剤を用いて中性ないしアルカリ性に調整することができる。
本実施形態に係るインク組成物は、前述した材料を任意な順序で混合し、必要に応じて濾過等をして不純物を除去することにより得られる。ここで、イエロー顔料は、あらかじめ水性媒体中に均一に分散させた状態に調製した上で混合した方が、取り扱いの簡便さ等から好ましい。
2.1.装置構成
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置は、上述したインク組成物の液滴を吐出するノズル孔を備えたヘッドと、ノズル孔から吐出した液滴を被記録媒体に付着させる前または付着させる時に被記録媒体を加熱する加熱機構と、を有することを特徴とする。
本発明の一実施形態に係る画像記録方法は、上述したインクジェット記録装置を用いて、被記録媒体を加熱する加熱工程と、上述したインク組成物の液滴を吐出して被記録媒体に付着させる工程と、を有する。なお、本発明において「画像」とは、ドット群から形成される印字パターンを示し、テキスト印字、ベタ印字も含める。以下、プリンター1を用いた画像記録方法について、具体的に説明する。
以下、本発明を実施例および比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
3.1.1.顔料分散液の調製
まず、撹拌装置、還流管、温度センサー、滴下ロートを備えた2000mlのセパラブルフラスコ内を充分に窒素置換した後、ジエチレングリコールモノメチルエーテル200.0質量部をセパラブルフラスコに入れて攪拌しながら80℃に昇温した。次いで、滴下ロートにジエチレングリコールモノメチルエーテル200.0質量部、シクロヘキシルアクリレート(以下、「CHA」と呼ぶ)483.0質量部、メタクリル酸(以下、「MAA」と呼ぶ)66.6質量部、アクリル酸(以下、「AA」と呼ぶ)50.4質量部及びt−ブチルパーオキシ(2−エチルヘキサノエート)(以下、「BPEH」と呼ぶ)4.8質量部を入れ、80℃で4時間かけてセパラブルフラスコ中に滴下した。滴下終了後、80℃で1時間保持した後、BPEH0.8質量部を加え、さらに80℃で1時間反応を行った。熟成を終了させた後、減圧蒸留によりジエチレングリコールモノメチルエーテルを除去した。その後、メチルエチルケトン(以下、「MEK」と呼ぶ)600.0質量部を加え、樹脂固形分50%のインクジェットインク用ポリマー組成物溶液を得た。このようにして得られたインクジェットインク用ポリマー組成物溶液の一部を取り、105℃の強熱乾燥機で1時間乾燥した後、得られたインクジェットインク用ポリマー組成物の固形物の酸価は130mgKOH/gであり、重量平均分子量は34,000であった。次に、インクジェットインク用ポリマー組成物溶液120.0質量部に対して30%水酸化ナトリウム水溶液6.0質量部を加えて、高速ディスパーで5分間攪拌し、さらに顔料濃度25質量%のC.I.ピグメントイエロー213を含む分散液を、480.0質量部を加
えて、高速ディスパーで1時間攪拌し、顔料分散液を得た。
上記「3.1.1.顔料分散液の調製」で調製された顔料分散液を用いて、下記表1および表2に示す材料組成にてイエロー色の材料組成の異なるインク組成物を調製した。各インク組成物は、表中に示す材料を容器中に入れ、マグネチックスターラーにて2時間混合撹拌した後、孔径5μmのメンブランフィルターにて濾過してゴミや粗大粒子等の不純物を除去することにより調製した。なお、表1および表2中の数値は、全て質量%を示す。また、表2に示した比較例5および比較例6のインク組成物は、特開2010−1478号公報に記載されているインク組成例に準じて作製した。
・EPG1456(三井化学株式会社製、バインダー樹脂)
・AQUACER−539(ビックケミー・ジャパン株式会社製、パラフィン系ワックス剤)
・BYK−348(ビックケミー・ジャパン株式会社製、シリコーン系界面活性剤)
・パラロイドB60(ローム&ハース社製、アクリル系バインダー樹脂)
3.2.1.インクの粘度変化率
(1)評価試験
調製した実施例1〜4、比較例1〜2のインク組成物40mlを、サンプル瓶(アズワン株式会社製、口径10mmΦ、容量50ml)に投入し、サンプル瓶のキャップを開放した状態で、温度60℃、湿度50%RHとした恒温恒湿槽内に保存した。なお、サンプル瓶中のインク組成物が大気に接する面積は、0.25πcm2であった。
表3に示すように、実施例1〜実施例4のインク組成物は、溶媒の蒸発による粘度変化率が少ないことが示された。このことは、溶媒の蒸発による顔料粒子の凝集が少ないためと推測される。
(1)評価試験
調製した実施例1〜4、比較例1〜2のインク組成物をそれぞれ、インクジェットプリンター(セイコーエプソン株式会社製、商品名「PX−G5000」)のインクカートリッジに充填し、ヘッド内のインク流路をインク組成物で満たした。そして、上記プリンターからインクカートリッジを取り外して、ヘッドをキャップ部材でキャッピングせずに、当該プリンターを温度40℃,湿度25%RHとした恒温恒湿槽内で48時間保存した。
A:クリーニング動作3回以内で、全ノズルからインクの吐出が確認できた
B:クリーニング動作4回以上6回以下で、全ノズルからインクの吐出が確認できた
C:クリーニング動作7回以上11回以下で、全ノズルからインクの吐出が確認できた
D:クリーニング動作12回以上で、全ノズルからインクの吐出が確認できた
表4に示すように、実施例1〜4のインク組成物は、ノズル孔から吐出される液滴重量が少ない場合(液滴重量:1.6pl)であっても、ノズル孔の詰まりを短期間で回復できることが示された。このようにノズル詰まりを短期間で回復できる理由としては、実施例1および実施例2のインク組成物が溶媒の蒸発によるインクの増粘等を生じにくいためだと考えられる。そのため、インクジェット記録装置のノズル孔が加熱機構によって加熱されても、これらのインク組成物を用いることによって、インクの吐出安定性が良好となる。
(1)評価試験
調製した実施例1〜4、比較例1〜比較例3、比較例7、比較例8のインク組成物0.2mlを、容量9mlのサンプル瓶(アズワン株式会社製、口径10mmΦ)に投入し、サンプル瓶のキャップを開放した状態で、所定温度、湿度50%RHの雰囲気下で1時間保存した。なお、保存時の温度を40℃、50℃、60℃として、各温度条件でインクの保存を行った。
A:インク組成物中に含まれる成分が完全に再分散する
B:インク組成物中に固形物が認められる
C:インク組成物が固化する
表5に示すように、実施例1〜4、比較例2、比較例3、比較例7、比較例8のインク組成物は、インクの溶媒の一部が蒸発しても、再度溶媒を添加することによって含有成分の再分散が可能であり、良好な性質を有していた。
(1)評価サンプルの作成
インクジェットプリンター(セイコーエプソン株式会社、「PX−G5000」)の一部を改造して、紙案内部に温度が可変できるヒーターを取り付けて、画像の記録時に被記録媒体(ラミーコーポレーション株式会社製、商品名「コールドラミネートフィルム PG−50L」、ポリエステルフィルム)を加熱調整できるようにした。そして、調製した実施例1〜4、比較例1〜比較例3、比較例5〜8のインク組成物毎に上記プリンターの専用カートリッジに充填した。
duty(%)=実吐出ドット数/(縦解像度×横解像度)×100
(式中、「実吐出ドット数」は単位面積当たりの実吐出ドット数であり、「縦解像度」および「横解像度」はそれぞれ単位面積当たりの解像度である。)
上記のようにして得られた評価用サンプルを室温(25℃)に戻した直後に、学振型摩擦堅牢試験機(テスター産業株式会社製、商品名「AB−301」)を用いて、荷重500g,摩擦回数50回の条件で、摩擦用白綿布(カナキン3号)を取り付けた摩擦子と記録された画像とを擦り合わせ、画像の表面状態を目視にて観察した。
A:画像の表面に傷がなく、画像の剥がれも認められない
B:画像の表面に傷は認められるが、画像の剥がれは認められない
C:画像の表面に傷が認められ、画像の剥がれが認められる
表6に示すように、比較例7および比較例8のインク組成物を用いて得られた画像は、実施例1、実施例2、比較例1〜比較例3のインク組成物を用いて得られた画像よりも耐擦性に優れない傾向にあった。この理由としては、比較例7および比較例8のインク組成物に含まれる溶媒が蒸発しにくく、画像の皮膜化が不十分であったためだと考えられる。また、水溶性有機溶剤の量を増やすことによって、耐擦性の低下が見られることが実施例3および実施例4から分かり、グリセリン等の非常に高沸点溶剤を添加すると耐擦性が大きく低下することが比較例5および比較例6から分かった。
(1)評価サンプルの作成
記録時の被記録媒体の温度を60℃のみで行った以外は、上記「3.2.4.画像の耐擦性 (1)評価サンプルの作成」と同様にして、実施例1〜2、比較例1〜4、比較例7〜8のインク組成物を用いて、パッチパターン(Duty100%)の記録された評価サンプルを作成した。
得られた評価サンプルのパッチパターンを分光光度計(グレタグ社製、「グレタグマクベスSPM50」)によって測定し、CIEで規定されている色差表示法のL*a*b*表色系の座標を求めた。その際の条件は、光源D50、光源フィルターなしで、視野角は2°とし、白色標準は絶対白とした。得られた値から、パッチの彩度C*[C*=((a*)2+(b*)2)1/2]を下記基準に基づき判定した。
A:102以上
B:100以上102未満
C:98以上100未満
D:98未満
表7に示すように、実施例1、実施例2、比較例2〜比較例4のインク組成物を用いて記録された画像は、発色性に優れていた。一方、比較例1、比較例7、比較例8のインク組成物を用いて記録された画像は、発色性が不十分であった。
(1)評価サンプルの作成
初期OD値が0.5、1.0、最大値となるようにDutyを調整し、記録時の被記録媒体の温度を60℃のみで行った以外は、上記「3.2.4.画像の耐擦性 (1)評価サンプルの作成」と同様にして、実施例1〜2、比較例1〜4、比較例7〜8のインク組成物を用いて、画像の記録された評価サンプルを得た。
得られた評価サンプルをキセノンウェザーメーター(スガ試験機株式会社製)のチャンバー内に投入し、下記表8に示す試験条件で「光照射40分間」→「光照射+水降雨20分間」→「光照射60分間」→「水降雨60分間」のサイクル試験を行った。このサイクル試験を2週間連続して行い、2週間後にその評価サンプルを取り出した。
A:OD値残存率が85%以上
B:OD値残存率が70%以上85%未満
C:OD値残存率が55%以上70%未満
D:OD値残存率が55%未満
実施例1、実施例2、比較例7、比較例8のインク組成物は、顔料としてC.I.ピグメントイエロー213またはC.I.ピグメントイエロー155を含有する。そのため、表9に示すように、これらのインク組成物を用いて形成された画像は、耐候性に優れていた。
以上の評価結果から、実施例1〜4のインク組成物は、保存安定性に優れ、高耐候性および高発色性を両立する画像を形成できることが示された。また、実施例1〜4のインク組成物を加熱機構を備えたインクジェット記録装置に適用すると、吐出安定性を十分に維持しつつ、速乾性および耐擦性に優れた画像を記録できることが示された。
Claims (8)
- C.I.ピグメントイエロー213またはC.I.ピグメントイエロー155と、水と、を含有し、1気圧下相当での沸点が280℃以上のアルキルポリオール類を実質的に含有しないインク組成物と、
前記インク組成物の液滴を吐出するノズル孔を備えたヘッドと、
前記ノズル孔から吐出した液滴を被記録媒体に付着させる前または付着させる時に、前記被記録媒体を加熱する加熱機構と、
を有する、インクジェット記録装置。 - 請求項1において、
前記被記録媒体は、インク非吸収性またはインク低吸収性の被記録媒体である、インクジェット記録装置。 - 請求項1または請求項2において、
さらに、前記インク組成物は、1気圧下相当での沸点が180℃以上250℃以下の水溶性有機溶剤を含有し、
前記インク組成物中の前記水溶性有機溶剤の含有量が15質量%以上30質量%以下である、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、
前記インク組成物の質量が20質量%減少した際の当該インク組成物の20℃における粘度[Va(mPa・s)]と、質量減少前の前記インク組成物の20℃における粘度[Vb(mPa・s)]と、の比(Va/Vb)は、1.45以下である、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、
前記ノズル孔の直径は、15μm以上25μm以下である、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項において、
前記ヘッドは、ピエゾ方式のヘッドであり、
前記ノズル孔は、前記インク組成物を3pl以下の液滴量で吐出可能である、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、
前記加熱機構は、前記ヘッドに対向する位置に設けられる、インクジェット記録装置。 - インク組成物の液滴を吐出するノズル孔を備えたヘッドと、
前記ノズル孔から吐出した液滴を被記録媒体に付着させる前または付着させる時に、前記被記録媒体を加熱する加熱機構と、
を有する、インクジェット記録装置に用いるインク組成物であって、
水と、
C.I.ピグメントイエロー213またはC.I.ピグメントイエロー155と、
を含有し、
1気圧下相当での沸点が280℃以上のアルキルポリオール類を実質的に含有しない、インク組成物。
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