JP2013043421A - インクジェット記録装置、および記録物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクジェット記録装置は、1、2−ヘキサンジオールを3質量%未満含有する第1インク組成物を噴射し、33インチ/秒以上の速度で走査される一つ以上の液体噴射ノズルを備える。
【選択図】図2
Description
インクジェット方式のプリンターは、これらのニーズに適したプリンターであるが、更に高精度で極細な線の描画を実現していくために、インク滴の吐出方向をばらつかせる吐出曲がりの抑制や、インク滴の分裂による画質低下の抑制が必要である。これらの課題に応える技術として、例えば、特許文献1では、インクに含有させる色材の粒径を70nm以下にすることで、ノズル近傍に色材が析出することを抑制し、この析出物の影響によるインクの吐出曲がりの発生を抑える技術が提案されている。また、特許文献2では、ノズル開口部の形状を変更することで、分裂するインク滴の飛翔方向を制御し、描画のバンディング(分裂したインク滴が、ノズルが走査される方向に連なって筋となる現象)を抑える技術が提案されている。
1.実施形態
1.1インクジェット記録装置
図1は、実施形態に係る一例としてのインクジェット記録装置1の構成を示す斜視図である。インクジェット記録装置1は、インクジェット式記録ヘッドによって、インク(インク組成物)を吐出させ、記録媒体に付着させることにより文字や図面、画像などを記録する装置である。インクジェット式記録ヘッドの方式としては、好適例としてピエゾ方式を用いている。ピエゾ方式は、インクに圧電素子(ピエゾ素子)により印刷情報信号に応じた圧力を加え、インク滴を噴射し記録する方式である。
インクジェット記録装置1は、主としてCAD図面の出力を目的としており、インクジェット式記録ヘッド2(以下ヘッド2)、キャリッジ3、キャリッジ駆動機構4、コントロールボード5、インクカートリッジ6、記録媒体供給排出機構(図示省略)、プラテン8などを備えている。
キャリッジ3は、配列された複数のヘッド2、およびインクカートリッジ6を搭載し、キャリッジ駆動機構4によって記録媒体10の表面上を走査(図1におけるX方向の往復動作)しながら略鉛直方向(図1におけるZ方向)にインクの吐出を行う。
コントロールボード5は、キャリッジ駆動機構4やインク吐出の制御、また記録媒体10の供給排出などの制御を行う。
インクカートリッジ6は、複数の収容部に分かれ、後述する複数のインク組成物を収容している。
記録媒体供給排出機構は、キャリッジ3の走査方向と交差する方向(図1におけるY方向)に記録媒体10を移動させる。
プラテン8は、記録媒体10を載置し、ヘッド2のノズル9(図2にて後述)の開口面と、記録媒体10との間隔を規定している。
インクジェット記録装置1の描画精度に係る詳細仕様については後述する。
記録媒体10には、好適例として普通紙を用いている。
普通紙とは、インクジェットプリンター、レーザープリンター、コピー機などの記録に広く用いられる用紙であり、例えば商品名として「普通紙」として表示されている用紙や、「普通紙」という呼称にて認識されている用紙などが挙げられ、セルロース繊維などによって主に構成されウレタン樹脂などの樹脂による膨潤層やシリカ、アルミナなどの無機粒子による空隙層が実質的に設けられていない用紙である。普通紙の代表例としては、両面上質普通紙<再生紙>(セイコーエプソン株式会社製)、XeroxP(富士ゼロックス社製)、キヤノン普通紙・ホワイト(キヤノン株式会社製)、画彩普通紙仕上げ(富士フイルム株式会社製)、BROTHER専用A4上質普通紙(ブラザー株式会社製)、KOKUYO KB用紙(共用紙)(コクヨ株式会社製)などが挙げられる。
なお、記録媒体10はこれに限定するものではなく、例えば、コート紙、アート紙、キャストコート紙などの表面加工紙、および、透明、不透明に限らず、塩化ビニルシートやPETフィルムなどの樹脂フィルム、布、木材、プラスチック材、金属材などであってもよい。
本実施形態に係るインクジェット記録装置1に用いるインク組成物(以下インク)には、フルカラー印刷に対応するインク(例えばシアン、マゼンタ、イエローなど)や、ブラックインク、白色インク、光輝性インクなどがある。また、インクジェット記録装置1に用いるインクの内、第1インク組成物には、描画精度を向上させるために、1,2−ヘキサンジオールおよびグリセリンを適量含んでいる。描画精度に係るそれぞれの含有量などの詳細については後述する。以下では、まず、インクジェット記録装置1に使用するインク全般について説明する。
有機溶媒としては、例えば、多価アルコール類が挙げられる。多価アルコール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、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、グリセリン等が挙げられる。
本実施形態に係るインクジェット記録装置1に用いるインクは、1,2−アルカンジオールを含有することが好ましい。1,2−アルカンジオール類は、記録媒体に対して濡れ性や浸透性等を高めて、記録媒体上に優れた画像を形成することができる。
1,2−アルカンジオール類としては、例えば、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール等が挙げられる。
本実施形態に係るインクジェット記録装置1に用いるインクは、ピロリドン誘導体を含有することが好ましい。ピロリドン誘導体は、記録媒体の良好な溶解剤として作用し、記録媒体に対するインクの定着性を向上させることができる。ピロリドン誘導体として、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−ビニル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、N−ブチル−2−ピロリドン、5−メチル−2−ピロリドン等が挙げられる。
本実施形態に係るインクジェット記録装置1に用いるインクは、界面活性剤を含有することが好ましい。本実施形態のインクに好適な界面活性剤としては、公知のフッ素系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤およびシリコン系界面活性剤の少なくとも一種が挙げられる。これらの界面活性剤がインクに配合されると、記録媒体への濡れ性が高まり、インクの記録媒体への浸透性を更に向上させることができる。
本実施形態に係るインクジェット記録装置1に用いるインクは、色材として顔料、染料、金属酸化物および中空構造を有する粒子から選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。
本実施形態において使用可能な顔料としては、特に制限されないが、無機顔料や有機顔料が挙げられる。
無機顔料としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、酸化鉄、酸化チタンを使用することができる。
染料としては、直接染料、酸性染料、食用染料、塩基性染料、反応性染料、分散染料、建染染料、可溶性建染染料、反応分散染料等の通常インクジェット記録に使用する各種染料を使用することができる。
本実施形態のインクに顔料を含有させる際には、顔料を分散させるための分散剤を添加してもよい。好ましい分散剤としては、顔料分散液を調製するのに慣用されている分散剤、例えば高分子分散剤を使用することができる。このような分散剤としては、通常のインクにおいて用いられている任意の分散剤を用いることができる。
2.1.描画精度
次に、上述したインクジェット記録装置、インク組成物および記録媒体を使用した場合の描画精度について説明する。
図2は、吐出したインク滴の飛翔の様子を説明する側断面図である。図2において、XYZ方向は、それぞれ図1のXYZ方向に対応しており、図2は、ヘッド2のノズル9を含むX−Z面による断面を示している。
以下、より高精細な描画で高速に出力することのできるインクジェット記録装置1の詳細仕様について説明する。
キャリッジ3は、キャリッジ駆動機構4によって33インチ/秒以上の速度で走査を行う。つまり、330cps(character per second)以上、より好ましくは360cps以上の記録速度を有する。ノズル9は、33インチ/秒以上の速度で走査されるため、高速に記録(描画)を行うことができる。
また、噴射したインク(第1インク組成物)が飛翔速度Vmのメイン滴と、飛翔速度Vsのサテライト滴を含む一つ以上のサテライト滴とに分裂した場合に、Vm−Vs<3メートル/秒であることが好ましい。より好ましくは、Vm−Vs<2.6メートル/秒であり、一層好ましくは、Vm−Vs<2.3メートル/秒であり、更に一層好ましくは、Vm−Vs<2.2メートル/秒である。この関係を満たすことで、記録媒体10に着弾する液滴の位置が分散する度合いを小さく抑えることが可能である。これによって、より高精細でより高速の描画を行うインクジェット記録装置を提供することができる。
本実施形態に係る一実施例としてのインクジェット記録装置1は、後述する第1インク組成物の組成の作用と合わせ、Vm−Vs<2メートル/秒を実現している。
インクジェット記録装置1は、後述する第1インク組成物の組成の作用と合わせ、8メートル/秒<Vmを実現している。
ノズル9の開口面と、記録媒体10を載置するプラテン8の表面との距離PGが、0.5ミリメートル<PG<2.5ミリメートルであると好ましい。より好ましくは1.1ミリメートル<PG<2ミリメートルである。この関係を満たすことで、飛翔する液滴がメイン滴と、サテライト滴とに分裂した場合であっても、記録媒体10に着弾する液滴の位置が分散する度合いを所定の範囲に抑えることが可能である。これによって、より高精細でより高速の描画を行うインクジェット記録装置を提供することができる。
なお、インクジェット記録装置1は、実施例1〜8においてはPG=約1.6ミリメートルである。
複数のノズル9が配列される間隔(ピッチ)が、インクジェットヘッドの走査方向に交差する方向(副走査方向)において85μm以下であることが好ましい。85μm以下のピッチであることから約300dpi以上のノズル密度となり、より細密な記録を高速に行うことができる。従来のインクジェット記録装置は、記録媒体の走査方向(Y方向、副走査方向)の記録精度が主走査方向の記録精度と比較して劣る傾向にあり、詳細な細線が描かれた画像であれば着弾精度が劣る部分が顕著に視認されてしまう場合がある。つまり、副走査方向に非常に高密度に配列されていれば、より細線を記録する装置であってもより高精細に記録を行うことが出来る。
インクジェット記録装置1は、ノズル9の口径は、15〜25μmが好ましく、より好ましくは21〜23μmである。
最小線幅が、250μm以下の記録のできることが好ましい。このような微小な線幅で記録が出来るインクジェット記録装置に本願発明は効果的である。
インクジェット記録装置1は、平均吐出液滴量(例えば一つの画像の記録開始から記録終了後までに吐出された液適量の平均値)が26ng以下、より好ましくは1ng以上26ng以下、さらに好ましくは3ng以上26ng以下、最も好ましくは3ng以上21ng以下の平均吐出液滴量のインクジェットヘッドを用いると良い。これによって、上述した仕様および後述する第1インク組成物の組成の作用と合わせ、最小線幅が、250μmの描画を実現している。図面などの記録において、最小線幅が、250μmの線幅の記録が行えるため、より細密な画像の記録を行うことができる。
また、本発明は図面用途用のインクジェット記録装置に好ましく適用できる。図面用途用とは、CAD等を始めとする図面を想定して設計された記録装置であり、CAD等の図面に効果的である旨を広告している記録装置のことを示す。
(1)1、2−ヘキサンジオール
インクジェット記録装置1に用いるインク組成物(第1インク組成物)は、1,2−ヘキサンジオールを必須として含む。第1インク組成物中に含ませる1,2−ヘキサンジオールの量は3質量%未満が好ましく、より好ましくは、0.5質量%以上2質量%以下である。また、一層好ましくは0.5質量%以上1.7質量%以下であり、更に一層好ましくは、0.5質量%以上1.5質量%以下である。
なお、1,2−ヘキサンジオールは、過剰に入れすぎると反って着弾ズレ量を大きくしてしまう。
また、インク組成物(第1インク組成物)は、グリセリンを必須として含む。第1インク組成物中に含ませるグリセリンの量は、10質量%以上が好ましく、より好ましくは、12質量%以上であり、より一層好ましくは、14質量%以上である。グリセリンを含有させることにより目詰まり性に優れたインク組成物となるが、このような含有量にすることで、飛翔する液滴が更に分裂しにくくなる。また分裂した場合においても、分裂した液滴の速度差をより小さく抑えることができる。これによって、記録媒体10に着弾する液滴の位置が分散する度合いを小さく抑えることが可能である。
また、インクジェット記録装置1は、高精細を目的とする第1インク組成物の他に、1,2−ヘキサンジオールを3質量%以上含有する第2インク組成物による記録を行うことができる。第2インク組成物を使用することで、第1インク組成物による細密で高精度で光沢感のある描画に加え、それほどの精度や精密度を必要としない部分の画質を向上させることができる。例えば、1、2―ヘキサンジオールを3質量%以上含有するインク組成物の顔料は、樹脂分散顔料や光輝性顔料(銀、アルミニウム、パール等)を使用できる。これにより光沢度などの質感をより高く表現する部分の記録も合わせて行うことができる。
以下に、具体的な実施例を説明する。
インクジェット記録装置1としては、PX‐H10000(セイコーエプソン株式会社製)に所定の改造を施したものを使用した。プラテンギャップPGは、約1.6ミリメートル、キャリッジ速度は、約33インチ/秒とした。なお、ヘッドのノズル径は約20μmであった。
第1インク組成物は、グリセリン、1,2−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、プロピレングリコール、サーフィノール104PG50(界面活性剤、日信化学工業社製)、純水で構成した。
記録媒体10としては、PXマット紙ロール<薄手>(セイコーエプソン社製)を用いた。
なお、本発明は、これらに限定されるものではない。
表1に実施例1〜8による記録物の評価結果を示す。
実施例は、表1に示すように、1,2−ヘキサンジオールおよびグリセリンの組成比率を変化させて、実施例1〜8および比較例とした。
市販のカーボンブラックであるカラーブラックS170(デグサ・ヒュルス社製)100gを水1kgに混合して、ジルコニアビーズによるボールミルにて粉砕した。この粉砕原液に次亜塩素酸ナトリウム(有効塩素濃度 12%)1400gを滴下して、ボールミルで粉砕しながら5時間反応させ、さらに攪拌しながら4時間煮沸して湿式酸化を行った。得られた分散原液をガラス繊維ろ紙GA−100(商品名:アドバンテック東洋社製)で濾過して、さらに水で洗浄した。得られたウェットケーキを水5kgに再分散して、逆浸透膜により電導度が2mS/cmになるまで脱塩および精製し、さらに顔料濃度が20重量%になるまで濃縮した。
◎: d<57μm
○:57μm≦d<61μm
△:61μm≦d<65μm
X:65μm≦d
表2は、実施例8に対して、プラテンギャップPGを変えた場合の着弾ズレdの値の推定値を示している。PGが小さいほど、つまりノズル9の開口面とプラテン8の表面との距離が短いほど良好である。ただし、記録媒体10の厚みや撓みを考慮する必要がある。
Claims (11)
- 1、2−ヘキサンジオールを3質量%未満含有する第1インク組成物を噴射し、33インチ/秒以上の速度で走査される一つ以上の液体噴射ノズルを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
- 前記第1インク組成物が、前記液体噴射ノズルから噴射された後に、飛翔速度がVmのメイン滴と、飛翔速度がVsのサテライト滴を含む一つ以上のサテライト滴とに分裂して飛翔した場合に、
Vm−Vs<3メートル/秒
であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録装置。 - 前記液体噴射ノズルの開口面と、前記液体噴射ノズルから噴射された前記第1インク組成物により画像が記録される記録媒体を載置するプラテンの表面との距離PGが、
0.5ミリメートル<PG<2.5ミリメートル
であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のインクジェット記録装置。 - 前記メイン滴の飛翔速度Vmが、
7メートル/秒<Vm
であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。 - 前記第1インク組成物は、更にグリセリンを10質量%以上含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記液体噴射ノズルは、圧電素子の発生する圧力により液体を噴射する圧電型噴射ノズルであって、
複数の前記圧電型噴射ノズルを有するインクジェットヘッドを備え、
前記複数の圧電型噴射ノズルが配列される間隔は、前記インクジェットヘッドの走査方向に交差する方向において、85μm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。 - 前記第1インク組成物を用いて、250μm以下の細線の記録が可能な請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
- 更に、色材と、1、2−ヘキサンジオールとを含有し、前記1、2−ヘキサンジオールの含有量が3質量%以上である第2インク組成物を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
- 前記第1インク組成物に含まれる色材が自己分散顔料であり、前記第2インク組成物に含まれる色材が樹脂分散顔料である、請求項8に記載のインクジェット記録装置。
- 前記第1インク組成物によって記録する目的の画像が図面であることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
- 請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載のインクジェット記録装置によって記録された記録物。
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