JP2013230630A - インクジェット記録装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】インクの温度が変化しても適切にインクの送液を行うことができるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】第1サブタンク13は、記録ヘッド16にインクを供給するためのインクを貯留する。インクカートリッジ10は、第1サブタンク13とインク流路21aで連通するとともに第1サブタンク13に供給するインクを貯留する。レギュレーター12及び第1連通弁V1は、インク流路21aを加圧してインクカートリッジ10から第1サブタンク13にインクを送液する。温度検知部18は、温度を検知する。制御部17は、温度検知部18によって検知した温度に応じてインク流路21aを加圧する際の圧力を設定する。レギュレーター12及び第1連通弁V1は、制御部17によって設定された圧力でインクを送液する。
【選択図】図1

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関する。
従来、記録ヘッドから色材としてのインクを吐出して画像の記録を行うインクジェット記録装置が知られている。このようなインクジェット記録装置は、記録ヘッドにインクを供給するために、インクカートリッジから中間タンクにインクが送液され、この中間タンクに常時一定量のインクが貯留されるようになっている。
インクカートリッジから中間タンクへのインクの送液は、例えば、インクカートリッジと中間タンクとを連通するインク流路に対して加圧することにより実現される(例えば、特許文献1)。
特開2009−262460号公報
しかしながら、インクは温度によって粘度が変化する特性を有するものがあり、このようなインクを上記特許文献1に記載のインクジェット記録装置に適用した場合には、インクの温度が上昇して粘度が低下すると、予定した送液量よりも多くのインクが中間タンク内に流入してしまうことがある。これは、同一の圧力によりインクの送液制御を行った場合であっても、インクの粘度により、送液量が変化してしまうことによるものである。そして、中間タンク内にインクが余剰に流入すると、中間タンクからインクが溢れてしまうおそれがある。
本発明の課題は、インクの温度が変化しても適切にインクの送液を行うことができるインクジェット記録装置を提供することである。
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して前記記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置において、
前記記録ヘッドにインクを供給するためのインクを貯留する中間タンクと、
前記中間タンクとインク流路で連通するとともに前記中間タンクに供給するインクを貯留するインクカートリッジと、
前記インク流路を加圧して前記インクカートリッジから前記中間タンクにインクを送液する送液部と、
温度を検知する温度検知部と、
前記温度検知部によって検知した温度に応じて前記インク流路を加圧する際の圧力を設定する制御部と、
を備え、
前記送液部は、前記制御部によって設定された圧力でインクを送液することを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインクジェット記録装置において、
前記送液部は、前記インク流路を開閉する開閉部材を含み、
前記制御部は、前記温度検知部によって検知した温度に応じた前記開閉部材による前記インク流路の開閉時間を設定し、
前記送液部は、前記制御部によって設定された開閉時間で前記開閉部材を開閉することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のインクジェット記録装置において、
前記送液部は、前記インクカートリッジ内を加圧して前記インク流路の加圧を行う圧力制御部材を含み、
前記制御部は、前記温度検知部によって検知した温度に応じた前記圧力制御部材による前記インクカートリッジ内への圧力を設定し、
前記送液部は、前記制御部によって設定された圧力で前記圧力制御部材による前記インクカートリッジ内への加圧を行うことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のインクジェット記録装置において、
前記インクカートリッジ内に所定の圧力で圧搾空気を送り込むコンプレッサーを備え、
前記圧力制御部材は、前記コンプレッサーから送り込まれた圧搾空気の圧力を制御して前記インクカートリッジ内を加圧することを特徴とする。
本発明によれば、インクの温度が変化しても適切にインクの送液を行うことができる。
インクジェット記録装置の概略構成図である。 送液デューティー設定処理について説明するフローチャートである。 第1サブタンク送液制御処理について説明するフローチャートである。 インクの温度と送液量との関係について説明する図である。 第1連通弁のデューティーと送液量との関係について説明する図である。 第1連通弁のデューティーを設定するためのテーブルについて説明する図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、発明の範囲は図示例に限定されない。
インクジェット記録装置1は、例えば、図1に示すように、インクカートリッジ10と、コンプレッサー11と、レギュレーター12と、中間タンクとしての第1サブタンク13と、送液ポンプ14と、第2サブタンク15と、記録ヘッド16と、制御部17と、温度検知部18とを備えている。
インクカートリッジ10は、内部が密閉されており、インクを貯留する。インクカートリッジ10は、交換可能に構成されており、貯留したインクが無くなった場合に、新品と交換することができるようになっている。インクカートリッジ10は、インク流路21aを介して第1サブタンク13と連通している。インク流路21aには、開閉部材としての第1連通弁V1が設けられている。第1連通弁V1は、バルブを変位させてインク流路21aを遮断する状態(閉止状態)と連通する状態(開放状態)とに切り換える。なお、第1連通弁V1は、例えば、空気の圧力を調整してバルブを変位させるエアオペレートバルブの他、電磁的にバルブを変位させる電磁弁が適用可能であるが、これらに限定されない。第1連通弁V1は、制御部17からの制御信号に応じてバルブを変位させる。本実施の形態では、第1連通弁V1のバルブを開放状態と閉止状態とする時間の比率(デューティー)を変更することにより、インク流路21a内の圧力を調整することができる。すなわち、第1連通弁V1のデューティーを変更することにより、インクカートリッジ10から第1サブタンク13に送液されるインクの量を調整することができる。以上のように、本実施の形態では、第1連通弁V1は、送液部を構成している。
インクカートリッジ10に貯留されるインクは、例えば、温度によってゲル状あるいは固体状と、液状とに相変化するインクである。なお、インクの相転移温度の調整は、インクに添加されるゲル化剤の種類、ゲル化剤の添加量、活性光線硬化型モノマーの種類を変えることで可能である。なお、インクの詳細については、後述する。
コンプレッサー11は、所定の気圧となるように空気を圧搾し、この圧搾空気をレギュレーター12を介してインクカートリッジ10に送り込む。インクカートリッジ10に圧搾空気が送り込まれると、この圧搾空気の圧力により、インクカートリッジ10から第1サブタンク13にインクが送液される。
圧力制御部材としてのレギュレーター12は、制御部17からの制御信号に応じて、インクカートリッジ10に送り込まれる圧搾空気の圧力を調整する。このインクカートリッジ10に送り込まれる圧搾空気の圧力を調整することにより、インク流路21a内の圧力を調整することができる。すなわち、レギュレーター12により圧搾空気の圧力を調整することにより、インクカートリッジ10から第1サブタンク13に送液されるインクの量を調整することができる。以上のように、本実施の形態では、レギュレーター12は、送液部を構成している。
第1サブタンク13は、インク流路21bを介して第2サブタンク15と連通し、記録ヘッド16に供給されるインクを一時的に貯留する。第1サブタンク13は、液面センサー13aを内部に備えている。液面センサー13aは、貯留するインクの液面高さを検知し、制御部17に検知結果を出力する。
インク流路21bには、第2連通弁V2及び送液ポンプ14が設けられている。第2連通弁V2は、バルブを変位させてインク流路21bを遮断する状態と連通する状態とに切り換える。なお、第2連通弁V2は、例えば、エアオペレートバルブの他、電磁弁が適用可能であるが、これらに限定されない。第2連通弁V2は、制御部17からの制御信号に応じてバルブを変位させる。送液ポンプ14は、制御部17からの制御信号に応じて、正逆方向に回転可能な回転式ポンプである。この送液ポンプ14は、正方向への回転(正回転ということがある)によって、第2サブタンク15を介して記録ヘッド16にインクを送液するとともに、逆方向への回転(逆回転ということがある)によって第1サブタンク13にインクを送液する。つまり、送液ポンプ14は、正回転により記録ヘッド16及び第2サブタンク15内を加圧し、逆回転により記録ヘッド16及び第2サブタンク15内を減圧する。また、送液ポンプ14は、1回転あたりの送液量が一定量となる定量ポンプであり、回転数を増減することでインクの送液量を可変することができる。このような送液ポンプ14により、当該送液ポンプ14の送液方向及び送液量を適宜変更するだけで、加圧手段及び減圧手段をそれぞれ設ける必要なく、記録ヘッド16内の加圧及び減圧を自在とすることができる。なお、送液ポンプ14は、停止時には、インク流路21b内の当該送液ポンプ14部分をインクが流れないようにするため、閉止される。
第2サブタンク15は、インク流路21cを介して記録ヘッド16と連通し、記録ヘッド16に供給するインクを一時的に貯留する密閉タンクである。第2サブタンク15は、例えば、図示しないエアポンプに連通されており、第2サブタンク15内の圧力を調整することができるようになっている。
記録ヘッド16は、複数のノズルを備えている。記録ヘッド16は、制御部17からの制御信号に応じてノズルを駆動し、インク流路21cを通じて供給されるインクをノズルから記録媒体に吐出する。なお、本実施の形態では、1つの記録ヘッド16を設ける構成としたが、2以上の記録ヘッド16が直列的に、あるいは、並列的に設けられたものであってもよい。また、本実施の形態では、記録ヘッド16をインク流路の終端としているが、例えば、記録ヘッド16と第1サブタンク13とをインク流路で接続し、連通弁でこのインク流路を遮断する状態と連通する状態とに切り換えるように構成してもよい。
制御部17は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を備えて構成される。ROMには、各種処理プログラムが記憶されており、CPUは、ROMに記憶されている各種プログラムを読み出してRAMに展開し、展開したプログラムに従ってインクジェット記録装置1の各部の動作を制御する。
温度検知部18は、例えば、インクカートリッジ10の近傍に配置され、インクカートリッジ10の近傍の大気の温度を検知する。温度検知部18は、検知した温度を示す信号を制御部17に出力する。温度検知部18は、例えば、サーミスターが適用可能であるが、温度を検知することができるものであれば、これに限定されない。また、温度検知部18は、インクカートリッジ10内のインクの温度を直接検知できるものであってもよい。
次に、本実施の形態において使用するインクについて説明する。
(インク)
本実施の形態で使用するインクはエネルギー線(活性光線)が照射されることで硬化する活性光線硬化型インクである。この活性光線硬化型インクは、ゲル化剤を1質量%以上10質量%未満含有しており、温度により可逆的にゾルゲル相転移することを特徴とする。本実施の形態でいうゾルゲル相転移とは、高温では流動性を持つ溶液状態であるが、ゲル化温度以下に冷却することで液全体がゲル化し流動性を失った状態に変化し、逆に低温で流動性を失った状態であるが、ゾル化温度以上に加熱することで、流動性を持つ液体状態に戻る現象を指す。
本実施の形態でいうゲル化とは、ラメラ構造、非共有結合や水素結合により形成される高分子網目、物理的な凝集状態によって形成される高分子網目、微粒子の凝集構造などの相互作用、析出した微結晶の相互作用などにより、物質が独立した運動を失って集合した構造を指しており、急激な粘度上昇や弾性増加を伴って固化、半固化又は増粘した状態のことを指す。また、ゾル化とは前記ゲル化により形成された相互作用が解消されて、流動性を持つ液体状態に変化した状態の事を指す。また本実施の形態でいうゾル化温度とは、ゲル化したインクを加温していく際に、ゾル化により流動性が発現する温度であり、ゲル化温度とは、ゾル状態にあるインクを冷却していく際に、ゲル化して流動性が低下する際の温度を指す。
前記ゾルゲル相転移する活性光線硬化型インクは、高温では液体状態であるため、インクジェット記録ヘッドによる吐出が可能となる。この高温状態の活性光線硬化型インクを用いて記録すると、インク滴が記録媒体に着弾した後、温度差により自然冷却されることで速やかにインクが固化し、結果として隣り合うドット同士の合一を防いで画質劣化を防止できる。しかし、インク滴の固化力が強い場合には、ドット同士が孤立することで画像部に凹凸が生じ、極端な光沢低下や不自然なキラキラ感といった、光沢不均質感を招く場合があった。本願出願人が鋭意検討した結果、インク滴の固化力、インクのゲル化温度、および記録媒体の温度を以下の範囲にすることで、インク滴同士の合一を防止して画質劣化を防ぐことができ、さらに最も自然な光沢感が得られることを見出した。すなわち、ゲル化剤を0.1質量%以上10質量%未満含有したインクの25℃における粘度が10mPa・s以上10mPa・s未満であるインクを用い、かつ該ゲル化剤によるインクのゲル化温度(Tgel)と記録媒体の表面温度(Ts)の差を5℃以上15℃以下に制御して印字することで、インク液滴合一の防止による高画質と自然な光沢感の両立が可能となる。なおこの場合、媒体の調温範囲は42℃以上、48℃以下に相当する。
この理由について本願出願人は次のように考えている。記録媒体にインク滴が着弾した後、隣り合うインク滴が着弾する前にインクが固化すると、光沢低下や画像部の不自然なキラキラ感が発生する。一方で隣り合うインク滴が着弾して合一した後時間を経てから固化すると、液滴同士が寄り合うため極端な画質劣化につながる。本願出願人が鋭意検討した結果、インクの着弾時の粘度を制御することで液の合一が防止でき、かつ隣り合うインク滴が適度にレベリングして自然な光沢感を得られることが分かった。
また、ゲル化剤を0.1質量%以上10質量%未満含有したインクの25℃における粘度が10mPa・s以上10mPa・s未満であるインクを用いることで、上記基材温度範囲における粘度制御が可能となり画質と自然な光沢が両立できる。その理由としては、以下のように推測している。25℃における粘度が10mPa・s未満のインクでは、液の合一を防止するには粘度が不十分であり、上記温度範囲では画質が劣化してしまう。また、25℃における粘度が10mPa・s以上のインクでは、ゲル化後の粘度が高く、かつ冷却過程で大きく粘度が増加する傾向があり、上記温度範囲では適度にレベリングさせる粘度に制御することが困難となり、光沢低下を生じてしまう。また、本実施の形態のインクは、ゲル化後に適度な粘性を持った粘性ゲルとなるため、ドットの固化力をより適切に抑えることが可能になり、結果としてより自然な光沢感を持った画質が得られるものと考えている。
なお本実施の形態における光沢均質感とは、絶対的な光沢値、例えば60度正反射光沢値などを指すものではなく、画像上の微視的な光沢差に起因する不自然なキラキラ感や不必要な光沢低下、スジ状の光沢ムラといった、画像の一部において光沢が不均質になった状態が見られず、画像全面、特にベタ印字部の光沢が均質になった状態を指す。
本実施の形態に記載の活性光線硬化型インクを用いて、インクのゲル化温度(Tgel)と記録媒体の表面温度(Ts)の差を5℃以上、15℃以下に調温することで、画質劣化がなく、文字などの細線の尖鋭性に優れ、自然な光沢感を持った画像を形成することが可能となるが、記録媒体の温度を5℃以上、10℃以下の範囲に調温することでより優れた画像を形成することが可能となる。
以下、本実施の形態で使用される活性光線硬化型インクのインク組成物について順次説明する。
(ゲル化剤)
本実施の形態でいうゲル化とは、ラメラ構造、非共有結合や水素結合により形成される高分子網目、物理的な凝集状態によって形成される高分子網目、微粒子の凝集構造などの相互作用、析出した微結晶の相互作用などにより、物質が独立した運動を失って集合した構造を指しており、急激な粘度上昇や弾性増加を伴って固化、半固化又は増粘した状態のことを指す。
一般に、ゲルには、加熱により流動性のある溶液(ゾルと呼ばれる場合もある)となり、冷却すると元のゲルに戻る熱可逆性ゲルと、一旦ゲル化してしまえば加熱しても、ふたたび溶液には戻らない熱不可逆性ゲルがある。本発明に係るオイルゲル化剤によって形成されるゲルは、ヘッド内の目詰まり防止の観点からは、熱可逆性ゲルであることが好ましい。
本実施の形態でいうゲル化温度とは、流動性のある溶液状態から急激に粘度が変化してゲル状態になる温度のことを言い、ゲル転移温度、ゲル溶解温度、相転移温度、ゾル−ゲル相転移温度、ゲル化点と称される用語と同義である。
本実施の形態において、インクのゲル化温度の測定方法は、例えば、各種レオメータ(例えばコーンプレートを使用したストレス制御型レオメータ、PhysicaMCRシリーズ、Anton Paar社製)を用いて、ゾル状態にある高温のインクを低剪断速度で温度変化をさせながら得られる粘度曲線、動的粘弾性の温度変化を測定することで得られる粘弾性曲線から求めることができる。また、ガラス管に封じ込めた小鉄片を膨張計の中にいれ、温度変化に対してインク液中を自然落下しなくなった時点を相転移点とする方法(J.Polym.Sci.,21,57(1956))、インク上にアルミニウム製シリンダーを置き、ゲル温度を変化させた時に、アルミニウム製シリンダーが自然落下する温度を、ゲル化温度として測定する方法(日本レオロジー学会誌 Vol.17,86(1989))が挙げられる。また、簡便な方法としては、ヒートプレート上にゲル状の試験片を置き、ヒートプレートを加熱していき、試験片の形状が崩れる温度を測定し、これをゲル化温度として求めることができる。なお、使用するゲル化剤の種類、ゲル化剤の添加量、活性光線硬化型モノマーの種類を変えることで、インクのゲル化温度(相転移温度)は調整可能である。
本実施の形態のインクにおいては、インクの25℃における粘度が10mPa・s以上10mPa・s未満であることが好ましく、より好ましくは10mPa・s以上10mPa・s未満である。インク粘度が10mPa・s以上であれば、ドットの合一による画質の劣化を防止でき、10mPa・s未満であれば、インク着弾時の記録媒体の表面温度を制御することで、適度にレベリングさせることで均質な光沢が得られる。なお、インクの粘度は使用するゲル化剤の種類、ゲル化剤の添加量、活性光線硬化型モノマーの種類を変えることで適宜調製することが可能である。本実施の形態でいう粘度とは、コーンプレートを使用したストレス制御型レオメータ、PhysicaMCRシリーズ、Anton Paar社製)を用いて、剪断速度11.7s−1で測定されたものである。
本実施の形態におけるインクで用いられるゲル化剤は、高分子化合物であっても、低分子化合物であってもよいが、インクジェット射出性の観点から低分子化合物が好ましい。
以下に、本実施の形態におけるインクで用いることのできるゲル化剤の具体例を示すが、これらの化合物にのみ限定されるものではない。
本実施の形態で好ましく用いられる高分子化合物の具体例としては、ステアリン酸イヌリンなどの脂肪酸イヌリンや、パルミチン酸デキストリン、ミリスチン酸デキストリンなどの脂肪酸デキストリン(レオパールシリーズとして千葉製粉より入手可能)や、ベヘン酸エイコサン二酸グリセリル、ベヘン酸エイコサン二酸ポリグリセリル(ノムコートシリーズとして日清オイリオより入手可能)などが挙げられる。
本実施の形態で好ましく用いられる低分子化合物の具体例としては、例えば特開2005−126507号や特開2005−255821号や特開2010−111790号の各公報に記載の低分子オイルゲル化剤や、N−ラウロイル−L−グルタミン酸ジブチルアミド、N−2エチルヘキサノイル−L−グルタミン酸ジブチルアミドなどのアミド化合物(味の素ファインテクノより入手可能)や、1,3:2,4−ビス−O−ベンジリデン−D−グルシトール(ゲルオールD 新日本理化より入手可能)などのジベンジリデンソルビトール類や、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ペトロラクタムなどの石油系ワックスや、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ロウ、ホホバ油、ホホバ固体ロウ、ホホバエステルなどの植物系ワックスや、ミツロウ、ラノリン、鯨ロウなどの動物系ワックスや、モンタンワックス、水素化ワックスなどの鉱物系ワックスや、硬化ヒマシ油または硬化ヒマシ油誘導体や、モンタンワックス誘導体,パラフィンワックス誘導体,マイクロクリスタリンワックス誘導体またはポリエチレンワックス誘導体などの変性ワックスや、ベヘン酸、アラキジン酸、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、オレイン酸、エルカ酸などの高級脂肪酸や、ステアリルアルコ−ル、ベヘニルアルコ−ルなどの高級アルコ−ルや、12−ヒドロキシステアリン酸などのヒドロキシステアリン酸や、12−ヒドロキシステアリン酸誘導体や、ラウリン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド、リシノ−ル酸アミド、12−ヒドロキシステアリン酸アミドなどの脂肪酸アミド(例えば、ニッカアマイドシリーズ 日本化成社製や、ITOWAXシリーズ 伊藤製油社製や、FATTYAMIDシリーズ 花王社製)や、N-ステアリルステアリン酸アミド、N-オレイルパルミチン酸アミドなどのN−置換脂肪酸アミドや、N,N´−エチレンビスステアリルアミド、N,N′−エチレンビス12−ヒドロキシステアリルアミド、N,N′−キシリレンビスステアリルアミドなどの特殊脂肪酸アミドや、ドデシルアミン、テトラデシルアミンまたはオクタデシルアミンなどの高級アミンや、ステアリルステアリン酸、オレイルパルミチン酸、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコ−ル脂肪酸エステル、エチレングリコ−ル脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルなどの脂肪酸エステル化合物(例えばEMALLEXシリーズ 日本エマルジョン社製や、リケマールシリーズ 理研ビタミン社製や、ポエムシリーズ 理研ビタミン社製)や、ショ糖ステアリン酸、ショ糖パルミチン酸などのショ糖脂肪酸エステル(例えばリョートーシュガーエステルシリーズ 三菱化学フーズ社製)や、ポリエチレンワックス、α−オレフィン無水マレイン酸共重合体ワックスなどの合成ワックスや、重合性ワックス(UNILINシリーズ Baker−Petrolite社製)や、ダイマー酸、ダイマージオール(PRIPORシリーズ CRODA社製)などが挙げられる。また、上記のゲル化剤は、単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
本実施の形態におけるインクは、ゲル化剤を含有することにより、インクジェット記録ヘッドより吐出された後、記録媒体上に着弾すると直ちにゲル状態となり、ドット同士の混じり合い・ドットの合一が抑制され高速印字時の高画質形成が可能となり、その後、活性光線の照射により硬化することにより記録媒体上に定着され強固な画像膜を形成する。ゲル化剤の含有量としては、1質量%以上、10質量%未満が好ましく、2質量%以上、7質量%未満がより好ましい。1質量%以上とすることで、ゲル形成が十分にされてドットの合一による画質の劣化を抑制でき、かつゲル形成によるインク液滴の増粘によって光ラジカル硬化系で用いた場合には酸素阻害による光硬化性低減することができ、また、10質量%未満とすることで、活性光線照射後の未硬化成分による硬化膜の劣化、インクジェット射出性の劣化を低減できる。
(活性光線硬化型組成物)
本実施の形態のインクにおいては、ゲル化剤、色材と共に、活性光線で硬化する活性光線硬化型組成物を含有することを特徴とする。
本実施の形態に用いられる活性光線硬化型組成物(以下、光重合性化合物ともいう)について説明する。
本実施の形態でいう活性光線とは、例えば、電子線、紫外線、α線、γ線、エックス線等が挙げられるが、人体への危険性や、取り扱いが容易で、工業的にもその利用が普及している紫外線または電子線が好ましい。本実施の形態では特に紫外線が好ましい。
本実施の形態において、活性光線の照射により架橋または重合する光重合性化合物としては、特に制限なく用いることができるが、中でも光カチオン重合性化合物または光ラジカル重合性化合物を用いることが好ましい。
(カチオン重合性化合物)
光カチオン重合性モノマーとしては、各種公知のカチオン重合性のモノマーが使用できる。例えば、特開平6−9714号、特開2001−31892号、特開2001−40068号、特開2001−55507号、特開2001−310938号、特開2001−310937号、特開2001−220526号の各公報に例示されているエポキシ化合物、ビニルエーテル化合物、オキセタン化合物などが挙げられる。
本実施の形態においては、インク硬化の際の記録媒体の収縮を抑える目的で、光重合性化合物として少なくとも1種のオキセタン化合物と、エポキシ化合物及びビニルエーテル化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物とを含有することが好ましい。
芳香族エポキシドとして好ましいものは、少なくとも1個の芳香族核を有する多価フェノールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体とエピクロルヒドリンとの反応によって製造されるジまたはポリグリシジルエーテルであり、例えばビスフェノールAあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはポリグリシジルエーテル、水素添加ビスフェノールAあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはポリグリシジルエーテル、ならびにノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。ここでアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイド等が挙げられる。
脂環式エポキシドとしては、少なくとも1個のシクロヘキセンまたはシクロペンテン環等のシクロアルカン環を有する化合物を、過酸化水素、過酸等の適当な酸化剤でエポキシ化することにより得られる、シクロヘキセンオキサイドまたはシクロペンテンオキサイド含有化合物が好ましい。
脂肪族エポキシドの好ましいものとしては、脂肪族多価アルコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはポリグリシジルエーテル等があり、その代表例としては、エチレングリコールのジグリシジルエーテル、プロピレングリコールのジグリシジルエーテルまたは1,6−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテル等のアルキレングリコールのジグリシジルエーテル、グリセリンあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジまたはトリグリシジルエーテル等の多価アルコールのポリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールあるいはそのアルキレンオキサイド付加体のジグリシジルエーテル等のポリアルキレングリコールのジグリシジルエーテル等が挙げられる。ここでアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイド等が挙げられる。
これらのエポキシドのうち、速硬化性を考慮すると、芳香族エポキシドおよび脂環式エポキシドが好ましく、特に脂環式エポキシドが好ましい。本実施の形態では、上記エポキシドの1種を単独で使用してもよいが、2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
ビニルエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル等のジ又はトリビニルエーテル化合物、エチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、イソプロペニルエーテル−o−プロピレンカーボネート、ドデシルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル等のモノビニルエーテル化合物等が挙げられる。
これらのビニルエーテル化合物のうち、硬化性、密着性、表面硬度を考慮すると、ジビニルエーテル化合物又はトリビニルエーテル化合物が好ましく、特にジビニルエーテル化合物が好ましい。本実施の形態では、上記ビニルエーテル化合物の1種を単独で使用してもよいが、2種以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
本実施の形態におけるオキセタン化合物は、オキセタン環を有する化合物のことであり、特開2001−220526号公報、特開2001−310937号公報に記載されているような公知のあらゆるオキセタン化合物を使用できる。
本実施の形態で用いることのできるオキセタン化合物において、オキセタン環を5個以上有する化合物を使用すると、インク組成物の粘度が高くなるため、取扱いが困難になること、またインク組成物のガラス転移温度が高くなるため、得られる硬化物の粘着性が十分でなくなることがある。本実施の形態で使用するオキセタン環を有する化合物は、オキセタン環を1〜4個有する化合物が好ましい。
本実施の形態で好ましく用いることのできるオキセタン環を有する化合物としては、特開2005−255821号公報の段落番号[0089]に記載されている、一般式(1)で表される化合物、同じく同号公報の段落番号[0092]に記載されている、一般式(2)、段落番号[0107]の一般式(7)、段落番号[0109]の一般式(8)、段落番号[0166]の一般式(9)等で表される化合物を挙げることができる。
具体的には、同号公報の段落番号[0104]〜[0119]に記載されている例示化合物1〜6及び段落番号[0121]に記載されている化合物を挙げることができる。
(ラジカル重合性化合物)
次いで、ラジカル重合性化合物について説明する。
光ラジカル重合性モノマーとしては、各種公知のラジカル重合性のモノマーが使用できる。例えば、特開平7−159983号、特公平7−31399号、特開平8−224982号、特開平10−863号の各公報に記載されている光重合性組成物を用いた光硬化型材料と、カチオン重合系の光硬化性樹脂が知られており、最近では可視光以上の長波長域に増感された光カチオン重合系の光硬化性樹脂も例えば、特開平6−43633号公報、特開平8−324137公報等に公開されている。
ラジカル重合性化合物は、ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物であり、分子中にラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有する化合物であればどの様なものでもよく、モノマー、オリゴマー、ポリマー等の化学形態をもつものが含まれる。ラジカル重合性化合物は1種のみ用いてもよく、また目的とする特性を向上するために任意の比率で2種以上を併用してもよい。
ラジカル重合可能なエチレン性不飽和結合を有する化合物の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸及びそれらの塩、エステル、ウレタン、アミドや無水物、アクリロニトリル、スチレン、更に種々の不飽和ポリエステル、不飽和ポリエーテル、不飽和ポリアミド、不飽和ウレタン等のラジカル重合性化合物が挙げられる。
本実施の形態におけるラジカル重合性化合物としては、公知のあらゆる(メタ)アクリレートモノマー及び/又はオリゴマーを用いることができる。ここで、「及び/又は」は、モノマーであっても、オリゴマーであっても良く、更に両方を含んでも良いことを意味する。また、以下に述べる事項に関しても同様である。
(メタ)アクリレート基を有する化合物としては、例えば、イソアミルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、イソミルスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、2−エチルヘキシル−ジグリコールアクリレート、2−ヒドロキシブチルアクリレート、2−アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタル酸、ブトキシエチルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、2−アクリロイロキシエチルコハク酸、2−アクリロイロキシエチルフタル酸、2−アクリロイロキシエチル−2−ヒドロキシエチル−フタル酸、ラクトン変性可撓性アクリレート、t−ブチルシクロヘキシルアクリレート等の単官能モノマー、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジアクリレート、ビスフェノールAのPO付加物ジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリテトラメチレングリコールジアクリレート等の2官能モノマー、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、カプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等の三官能以上の多官能モノマーが挙げられる。この他、重合性のオリゴマー類も、モノマー同様に配合可能である。重合性オリゴマーとしては、エポキシアクリレート、脂肪族ウレタンアクリレート、芳香族ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、直鎖アクリルオリゴマー等が挙げられる。更に具体的には、山下晋三編、「架橋剤ハンドブック」、(1981年大成社);加藤清視編、「UV・EB硬化ハンドブック(原料編)」(1985年、高分子刊行会);ラドテック研究会編、「UV・EB硬化技術の応用と市場」、79ページ、(1989年、シーエムシー);滝山栄一郎著、「ポリエステル樹脂ハンドブック」、(1988年、日刊工業新聞社)等に記載の市販品もしくは業界で公知のラジカル重合性ないし架橋性のモノマーオリゴマー及びポリマーを用いることができる。
なお、感作性、皮膚刺激性、眼刺激性、変異原性、毒性などの観点から、上記モノマーの中でも、特に、イソアミルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、イソミルスチルアクリレート、イソステアリルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、イソボルニルアクリレート、ラクトン変性可とう性アクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、カウプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールエトキシテトラアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが好ましい。
更に、これらの中でも、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート、イソステアリルアクリレート、エトキシジエチレングリコールアクリレート、イソボルニルアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、カウプロラクトン変性トリメチロールプロパントリアクリレート、カプロラクタム変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートが特に好ましい。
本実施の形態においては、重合性化合物としてビニルエーテルモノマー及び又はオリゴマーと(メタ)アクリレートモノマー及び又はオリゴマーを併用しても構わない。ビニルエーテルモノマーとしては、例えば、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエチレングリコールジビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニルエーテル、プロピレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ブタンジオールジビニルエーテル、ヘキサンジオールジビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル等のジ又はトリビニルエーテル化合物、エチルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールモノビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、イソプロペニルエーテル−o−プロピレンカーボネート、ドデシルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル等のモノビニルエーテル化合物等が挙げられる。ビニルエーテルオリゴマーを用いる場合は、分子量が300〜1000で、エステル基を分子内に2〜3個持つ2官能のビニルエーテル化合物が好ましく、例えばALDRICH社のVEctomerシリーズとして入手可能な化合物、VEctomer4010、VEctomer4020、VEctomer4040、VEctomer4060、VEctomer5015などが好ましく挙げられるが、この限りではない。
また本実施の形態においては、重合性化合物として各種ビニルエーテル化合物とマレイミド化合物を併用して用いることも可能である。マレイミド化合物としては、例えば、N−メチルマレイミド、N−プロピルマレイミド、N−ヘキシルマレイミド、N−ラウリルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N,N′−メチレンビスマレイミド、ポリプロピレングリコール−ビス(3−マレイミドプロピル)エーテル、テトラエチレングリコール−ビス(3−マレイミドプロピル)エーテル、ビス(2−マレイミドエチル)カーボネート、N,N′−(4,4′−ジフェニルメタン)ビスマレイミド、N,N′−2,4−トリレンビスマレイミド、あるいは、また特開平11−124403号公報に開示されているマレイミドカルボン酸と種々のポリオール類とのエステル化合物である多官能マレイミド化合物などが挙げられるが、この限りではない。
上記カチオン重合性化合物及びラジカル重合性化合物の添加量は好ましくは1〜97質量%であり、より好ましくは30〜95質量%である。
(インクの各構成要素)
次いで、本実施の形態におけるインクについて、上記項目を除いた各構成要素について説明する。
(色材)
本実施の形態のインクにおいては、インクを構成する色材としては、染料あるいは顔料を制限なく用いることができるが、インク成分に対し良好な分散安定性を有し、かつ耐候性に優れた顔料を用いることが好ましい。顔料としては、特に限定されるわけではないが、本実施の形態では、例えば、カラーインデックスに記載される下記の番号の有機又は無機顔料が使用できる。
赤あるいはマゼンタ顔料としては、Pigment Red 3、5、19、22、31、38、43、48:1、48:2、48:3、48:4、48:5、49:1、53:1、57:1、57:2、58:4、63:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、88、104、108、112、122、123、144、146、149、166、168、169、170、177、178、179、184、185、208、216、226、257、Pigment Violet 3、19、23、29、30、37、50、88、Pigment Orange 13、16、20、36
青あるいはシアン顔料としては、Pigment Blue 1、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17−1、22、27、28、29、36、60
緑顔料としては、Pigment Green 7、26、36、50
黄顔料としては、Pigment Yellow 1、3、12、13、14、17、34、35、37、55、74、81、83、93、94,95、97、108、109、110、137、138、139、153、154、155、157、166、167、168、180、185、193
黒顔料としては、Pigment Black 7、28、26などが目的に応じて使用できる。
具体的に商品名を示すと、例えば、クロモファインイエロー2080、5900、5930、AF−1300、2700L、クロモファインオレンジ3700L、6730、クロモファインスカーレット6750、クロモファインマゼンタ6880、6886、6891N、6790、6887、クロモファインバイオレットRE、クロモファインレッド6820、6830、クロモファインブルーHS−3、5187、5108、5197、5085N、SR−5020、5026、5050、4920、4927、4937、4824、4933GN−EP、4940、4973、5205、5208、5214、5221、5000P、クロモファイングリーン2GN、2GO、2G−550D、5310、5370、6830、クロモファインブラックA−1103、セイカファストエロー10GH、A−3、2035、2054、2200、2270、2300、2400(B)、2500、2600、ZAY−260、2700(B)、2770、セイカファストレッド8040、C405(F)、CA120、LR−116、1531B、8060R、1547、ZAW−262、1537B、GY、4R−4016、3820、3891、ZA−215、セイカファストカーミン6B1476T−7、1483LT、3840、3870、セイカファストボルドー10B−430、セイカライトローズR40、セイカライトバイオレットB800、7805、セイカファストマルーン460N、セイカファストオレンジ900、2900、セイカライトブルーC718、A612、シアニンブルー4933M、4933GN−EP、4940、4973(大日精化工業製)、KET Yellow 401、402、403、404、405、406、416、424、KET Orange 501、KET Red 301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、336、337、338、346、KET Blue 101、102、103、104、105、106、111、118、124、KET Green 201(大日本インキ化学製)、Colortex Yellow 301、314、315、316、P−624、314、U10GN、U3GN、UNN、UA−414、U263、Finecol Yellow T−13、T−05、Pigment Yellow1705、Colortex Orange 202、Colortex Red101、103、115、116、D3B、P−625、102、H−1024、105C、UFN、UCN、UBN、U3BN、URN、UGN、UG276、U456、U457、105C、USN、Colortex Maroon601、Colortex BrownB610N、Colortex Violet600、Pigment Red 122、Colortex Blue516、517、518、519、A818、P−908、510、Colortex Green402、403、Colortex Black 702、U905(山陽色素製)、Lionol Yellow1405G、Lionol Blue FG7330、FG7350、FG7400G、FG7405G、ES、ESP−S(東洋インキ製)、Toner Magenta E02、Permanent RubinF6B、Toner Yellow HG、Permanent Yellow GG−02、Hostapeam BlueB2G(ヘキストインダストリ製)、Novoperm P−HG、Hostaperm Pink E、Hostaperm Blue B2G(クラリアント製)、カーボンブラック#2600、#2400、#2350、#2200、#1000、#990、#980、#970、#960、#950、#850、MCF88、#750、#650、MA600、MA7、MA8、MA11、MA100、MA100R、MA77、#52、#50、#47、#45、#45L、#40、#33、#32、#30、#25、#20、#10、#5、#44、CF9(三菱化学製)などが挙げられる。
上記顔料の分散には、例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル、ペイントシェーカー等を用いることができる。
また、顔料の分散を行う際に、分散剤を添加することも可能である。分散剤としては、高分子分散剤を用いることが好ましく、高分子分散剤としては、例えば、Avecia社のSolsperseシリーズや、味の素ファインテクノ社のPBシリーズが挙げられる。更には、下記のものが挙げられる。
顔料分散剤としては、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステルの塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキル燐酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ステアリルアミンアセテート、顔料誘導体等を挙げることができる。
具体例としては、BYK Chemie社製「Anti−Terra−U(ポリアミノアマイド燐酸塩)」、「Anti−Terra−203/204(高分子量ポリカルボン酸塩)」、「Disperbyk−101(ポリアミノアマイド燐酸塩と酸エステル)、107(水酸基含有カルボン酸エステル)、110(酸基を含む共重合物)、130(ポリアマイド)、161、162、163、164、165、166、170(高分子共重合物)」、「400」、「Bykumen」(高分子量不飽和酸エステル)、「BYK−P104、P105(高分子量不飽和酸ポリカルボン酸)」、「P104S、240S(高分子量不飽和酸ポリカルボン酸とシリコン系)」、「Lactimon(長鎖アミンと不飽和酸ポリカルボン酸とシリコン)」が挙げられる。
また、Efka CHEMICALS社製「エフカ44、46、47、48、49、54、63、64、65、66、71、701、764、766」、「エフカポリマー100(変性ポリアクリレート)、150(脂肪族系変性ポリマー)、400、401、402、403、450、451、452、453(変性ポリアクリレート)、745(銅フタロシアニン系)」;共栄化学社製「フローレンTG−710(ウレタンオリゴマー)」、「フローノンSH−290、SP−1000」、「ポリフローNo.50E、No.300(アクリル系共重合物)」;楠本化成社製「ディスパロンKS−860、873SN、874(高分子分散剤)、#2150(脂肪族多価カルボン酸)、#7004(ポリエーテルエステル型)」等が挙げられる。
更には、花王社製「デモールRN、N(ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)、MS、C、SN−B(芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩)、EP」、「ホモゲノールL−18(ポリカルボン酸型高分子)」、「エマルゲン920、930、931、935、950、985(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)」、「アセタミン24(ココナッツアミンアセテート)、86(ステアリルアミンアセテート)」;ゼネカ社製「ソルスパーズ5000(フタロシアニンアンモニウム塩系)、13240、13940(ポリエステルアミン系)、17000(脂肪酸アミン系)、24000、32000」;日光ケミカル社製「ニッコールT106(ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート)、MYS−IEX(ポリオキシエチレンモノステアレート)、Hexagline4−0(ヘキサグリセリルテトラオレート)」等が挙げられる。
これらの顔料分散剤は、インク中に0.1〜20質量%の範囲で含有させることが好ましい。また、分散助剤として、各種顔料に応じたシナージストを用いることも可能である。これらの分散剤および分散助剤は、顔料100質量部に対し、1〜50質量部添加することが好ましい。分散媒体は、溶剤または重合性化合物を用いて行うが、本実施の形態におけるインクでは、印字後に反応・硬化させるため、無溶剤であることが好ましい。溶剤が硬化画像に残ってしまうと、耐溶剤性の劣化、残留する溶剤のVOCの問題が生じる。よって、分散媒体は溶剤では無く重合性化合物、その中でも最も粘度の低いモノマーを選択することが分散適性上好ましい。
顔料の分散は、顔料粒子の平均粒径を0.08〜0.5μmとすることが好ましく、最大粒径は0.3〜10μm、好ましくは0.3〜3μmとなるよう、顔料、分散剤、分散媒体の選定、分散条件、ろ過条件を適宜設定する。この粒径管理によって、記録ヘッドのノズルの詰まりを抑制し、インクの保存安定性、インク透明性および硬化感度を維持することができる。
また、本実施の形態のインクにおいては、従来公知の染料、好ましくは油溶性染料を必要に応じて用いることができる。本実施の形態で用いることのできる油溶性染料として、以下にその具体例を挙げるが、これらにのみ限定されるものではない。
(マゼンタ染料)
MS Magenta VP、MS Magenta HM−1450、MS Magenta HSo−147(以上、三井東圧社製)、AIZENSOT Red−1、AIZEN SOT Red−2、AIZEN SOTRed−3、AIZEN SOT Pink−1、SPIRON Red GEH SPECIAL(以上、保土谷化学社製)、RESOLIN Red FB 200%、MACROLEX Red Violet R、MACROLEX ROT5B(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Red B、KAYASET Red 130、KAYASET Red 802(以上、日本化薬社製)、PHLOXIN、ROSE BENGAL、ACID Red(以上、ダイワ化成社製)、HSR−31、DIARESIN Red K(以上、三菱化成社製)、Oil Red(BASFジャパン社製)。
(シアン染料)
MS Cyan HM−1238、MS Cyan HSo−16、Cyan HSo−144、MS Cyan VPG(以上、三井東圧社製)、AIZEN SOT Blue−4(保土谷化学社製)、RESOLIN BR.Blue BGLN 200%、MACROLEX Blue RR、CERES Blue GN、SIRIUS SUPRATURQ.Blue Z−BGL、SIRIUS SUPRA TURQ.Blue FB−LL 330%(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Blue FR、KAYASET Blue N、KAYASET Blue 814、Turq.Blue GL−5 200、Light Blue BGL−5 200(以上、日本化薬社製)、DAIWA Blue 7000、Oleosol Fast Blue GL(以上、ダイワ化成社製)、DIARESIN Blue P(三菱化成社製)、SUDAN Blue 670、NEOPEN Blue 808、ZAPON Blue 806(以上、BASFジャパン社製)。
(イエロー染料)
MS Yellow HSm−41、Yellow KX−7、Yellow EX−27(三井東圧社製)、AIZEN SOT Yellow−1、AIZEN SOT YelloW−3、AIZEN SOT Yellow−6(以上、保土谷化学社製)、MACROLEX Yellow 6G、MACROLEX FLUOR.Yellow 10GN(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Yellow SF−G、KAYASET Yellow2G、KAYASET Yellow A−G、KAYASET Yellow E−G(以上、日本化薬社製)、DAIWA Yellow 330HB(ダイワ化成社製)、HSY−68(三菱化成社製)、SUDAN Yellow 146、NEOPEN Yellow 075(以上、BASFジャパン社製)。
(ブラック染料)
MS Black VPC(三井東圧社製)、AIZEN SOT Black−1、AIZEN SOT Black−5(以上、保土谷化学社製)、RESORIN Black GSN 200%、RESOLIN BlackBS(以上、バイエルジャパン社製)、KAYASET Black A−N(日本化薬社製)、DAIWA Black MSC(ダイワ化成社製)、HSB−202(三菱化成社製)、NEPTUNE Black X60、NEOPEN Black X58(以上、BASFジャパン社製)等である。
顔料あるいは油溶性染料の添加量は0.1〜20質量%が好ましく、更に好ましくは0.4〜10質量%である。0.1質量%以上であれば、良好な画像品質を得ることができ、20質量%以下であれば、インク出射における適正なインク粘度を得ることができる。又、色の調整等で2種類以上の着色剤を適時混合して使用できる。
(光重合開始剤)
本実施の形態のインクにおいて、活性光線として紫外線等を用いる場合には、少なくとも1種の光重合開始剤を含有することが好ましい。だたし、活性光線として電子線を用いる場合には、多くの場合、光重合開始剤を必要としない。
光重合開始剤は、分子内結合開裂型と分子内水素引き抜き型の2種に大別できる。
分子内結合開裂型の光重合開始剤としては、例えば、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノンの如きアセトフェノン系;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルの如きベンゾイン類;2,4,6−トリメチルベンゾインジフェニルホスフィンオキシドの如きアシルホスフィンオキシド系;ベンジル、メチルフェニルグリオキシエステル、などが挙げられる。
一方、分子内水素引き抜き型の光重合開始剤としては、例えば、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル−4−フェニルベンゾフェノン、4,4′−ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4′−メチル−ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3′,4,4′−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3′−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノンの如きベンゾフェノン系;2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントンの如きチオキサントン系;ミヒラ−ケトン、4,4′−ジエチルアミノベンゾフェノンの如きアミノベンゾフェノン系;10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、などが挙げられる。
光重合開始剤を使用する場合の配合量は、活性光線硬化型組成物の0.01〜10質量%の範囲が好ましい。
また、ラジカル重合開始剤としては、特公昭59−1281号、特公昭61−9621号、及び特開昭60−60104号等の各公報記載のトリアジン誘導体、特開昭59−1504号及び特開昭61−243807号等の各公報に記載の有機過酸化物、特公昭43−23684号、特公昭44−6413号、特公昭44−6413号及び特公昭47−1604号等の各公報並びに米国特許第3,567,453号明細書に記載のジアゾニウム化合物、米国特許第2,848,328号、同第2,852,379号及び同2,940,853号各明細書に記載の有機アジド化合物、特公昭36−22062号、特公昭37−13109号、特公昭38−18015号、特公昭45−9610号等の各公報に記載のオルト−キノンジアジド類、特公昭55−39162号、特開昭59−14023号等の各公報及び「マクロモレキュルス(Macromolecules)、第10巻、第1307頁(1977年)に記載の各種オニウム化合物、特開昭59−142205号公報に記載のアゾ化合物、特開平1−54440号公報、ヨーロッパ特許第109,851号、ヨーロッパ特許第126,712号等の各明細書、「ジャーナル・オブ・イメージング・サイエンス」(J.Imag.Sci.)」、第30巻、第174頁(1986年)に記載の金属アレン錯体、特許第2711491号及び特許第2803454号明細書に記載の(オキソ)スルホニウム有機ホウ素錯体、特開昭61−151197号公報に記載のチタノセン類、「コーディネーション・ケミストリー・レビュー(Coordination Chemistry Review)」、第84巻、第85〜第277頁(1988年)及び特開平2−182701号公報に記載のルテニウム等の遷移金属を含有する遷移金属錯体、特開平3−209477号公報に記載の2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体、四臭化炭素や特開昭59−107344号公報記載の有機ハロゲン化合物等が挙げられる。これらの重合開始剤はラジカル重合可能なエチレン不飽和結合を有する化合物100質量部に対して0.01から10質量部の範囲で含有されるのが好ましい。
また、本実施の形態のインクにおいては、光重合開始剤として、光酸発生剤も用いることができる。
光酸発生剤としては、例えば、化学増幅型フォトレジストや光カチオン重合に利用される化合物が用いられる(有機エレクトロニクス材料研究会編、「イメージング用有機材料」、ぶんしん出版(1993年)、187〜192ページ参照)。本実施の形態に好適な化合物の例を以下に挙げる。
第1に、ジアゾニウム、アンモニウム、ヨードニウム、スルホニウム、ホスホニウムなどの芳香族オニウム化合物のB(C 、PF 、AsF 、SbF 、CFSO 塩を挙げることができる。
本実施の形態で用いることのできるオニウム化合物の具体的な例としては、特開2005−255821号公報の段落番号[0132]に記載されている化合物を挙げることができる。
第2に挙げられる、スルホン酸を発生するスルホン化物の具体的な化合物としては、特開2005−255821号公報の段落番号[0136]に記載されている化合物を挙げることができる。
第2に、ハロゲン化水素を光発生するハロゲン化物も用いることができ、その具体的な化合物としては、特開2005−255821号公報の段落番号[0138]に記載されている化合物を挙げることができる。
第3に、特開2005−255821号公報の段落番号[0140]に記載されている鉄アレン錯体を挙げることができる。
(その他の添加剤)
本実施の形態における活性光線硬化型インクには、上記説明した以外に様々な添加剤を用いることができる。例えば、界面活性剤、レベリング添加剤、マット剤、膜物性を調整するためのポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、ワックス類を添加することができる。また、保存安定性を改良する目的で公知のあらゆる塩基性化合物を用いることができるが、代表的なものとして、塩基性アルカリ金属化合物、塩基性アルカリ土類金属化合物、アミンなどの塩基性有機化合物などが挙げられる。
以下、本実施の形態で用いられるインクの具体例を列挙する。
なお、以下のインク組成物において用いられる顔料分散体は、ソルスパーズ32000(ルーブリゾール社製)5部と、HD−N(1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート:新中村化学社製)80部とをステンレスビーカーに入れ加熱撹拌溶解し、これを室温まで冷却した後、カーボンブラック(#56:三菱化学社製)15部を加えて、0.5mmのジルコニアビーズとともにガラスビンに入れ密栓し、ペイントシェーカーにて10時間分散処理してから、ジルコニアビーズを除去したものである。
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次に、上述のようにして構成されたインクジェット記録装置1の制御部17にて実行される送液デューティー設定処理について、図2を参照しながら説明する。この送液デューティー設定処理は、制御部17が起動すると実行される処理である。
まず、制御部17は、コンプレッサー11及びレギュレーター12を駆動してインクカートリッジ10内を加圧する(ステップS101)。このとき、レギュレーター12は、インクカートリッジ10内への圧力が、例えば、0.2Mpaとなるように調整する。なお、インクカートリッジ10内への圧力は、適宜設定することができる。
続いて、制御部17は、温度検知部18から出力された信号から、インクカートリッジ10の近傍の大気の温度を示す温度情報を取得する(ステップS102)。すなわち、制御部17は、温度検知部18による温度の検知を行う。
そして、制御部17は、検知した温度に応じた第1連通弁V1の開閉時間を示すデューティーの設定を行う(ステップS103)。なお、本実施の形態において、検知した温度に応じて、第1連通弁V1の開閉時間を示すデューティーに加え、レギュレーター12によるインクカートリッジ10内への圧力の設定を行うようにしてもよい。レギュレーター12による圧力の設定が行われた場合には、制御部17は、設定した圧力となるようにレギュレーター12を制御する。
ここで、インクカートリッジ10に貯留されるインクは、温度により粘度が変化する特性を有している。したがって、インクカートリッジ10内に対する一定の圧力でインクカートリッジ10から第1サブタンク13にインクの送液を行った場合には、例えば、図4に示すように、インクの送液量は温度により異なる。なお、図4に示される例は、インクカートリッジ10内への圧力が0.2MPaであって、第1連通弁V1のデューティーが50%であるときのインクの温度とインクカートリッジ10から第1サブタンク13へのインクの送液量との関係を示している。また、インクの送液量は、色材によっても異なっている。そして、第1連通弁V1のデューティーを調節することによれば、図5に示すように、インクカートリッジ10から第1サブタンク13へのインクの送液量を変更できることがわかる。なお、図5に示される例は、インクカートリッジ10内への圧力が0.2MPaであって、インクの温度が25℃であるときの第1連通弁V1のデューティーとインクカートリッジ10から第1サブタンク13へのインクの送液量との関係を示している。そこで、本実施の形態では、図6に示されるデータテーブルを用いて、温度検知部18によって検知された温度及び色材に応じた第1連通弁V1のデューティーの設定を行うことで、インクの粘度に応じた圧力でインクカートリッジ10から第1サブタンク13に送液を行うことができるように構成されている。なお、図6に示されるデータテーブルは、例えば、インクカートリッジ10から第1サブタンク13に送液されるインクの送液量が3g/秒となるように設定されている。
次に、制御部17は、液面センサー13aがONであるか否かを判定する(ステップS104)。すなわち、制御部17は、第1サブタンク13内に設けられた液面センサー13aからの信号により、所定量のインクが貯留されているか否かを判定することができる。制御部17は、液面センサー13aがONであると判定しないときは(ステップS104:N)、第1サブタンク送液制御処理を実行した後(ステップS105)、ステップS102の処理を実行する。第1サブタンク送液制御処理の詳しい処理内容については後述する。一方、制御部17は、液面センサー13aがONであると判定したときは(ステップS104:N)、ステップS105の処理を実行することなくステップS102の処理を実行する。
次に、第1サブタンク送液制御処理について、図3を参照しながら説明する。
制御部17は、第1サブタンク送液制御処理が実行されると、第1連通弁V1のバルブを開放する位置に変位させてインク流路21aを連通する状態にする(ステップS201)。これにより、インクカートリッジ10内のインクが第1サブタンク13に送液される。制御部17は、その後、上述した送液デューティー設定処理において設定された第1連通弁V1のデューティーの示す開放時間が経過するのを待って(ステップS202)、第1連通弁V1のバルブを閉止する位置に変位させてインク流路21aを遮断する状態にする(ステップS203)。例えば、第1連通弁V1の開閉制御周期が1秒で、デューティーが60%に設定された場合には、第1連通弁V1のバルブは、0.6秒間開放する位置となった後に閉止する位置となる。これにより、インクカートリッジ10から第1サブタンク13へのインクの送液が停止される。そして、制御部17は、上述した送液デューティー設定処理において設定された第1連通弁V1のデューティーの示す閉止時間が経過するのを待って(ステップS204)、この処理を終了する。例えば、第1連通弁V1の開閉制御周期が1秒で、デューティーが60%に設定された場合には、閉止時間は0.4秒となる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、第1サブタンク13は、記録ヘッド16にインクを供給するためのインクを貯留する。インクカートリッジ10は、第1サブタンク13とインク流路21aで連通するとともに第1サブタンク13に供給するインクを貯留する。レギュレーター12及び第1連通弁V1は、インク流路21aを加圧してインクカートリッジ10から第1サブタンク13にインクを送液する。温度検知部18は、温度を検知する。制御部17は、温度検知部18によって検知した温度に応じてインク流路21aを加圧する際の圧力を設定する。レギュレーター12及び第1連通弁V1は、制御部17によって設定された圧力でインクを送液する。その結果、インクの温度が変化してインクの粘度が変化しても、送液する際のインク流路の圧力を適切に調整して適切にインクの送液を行うことができるようになる。また、インクの送液が安定化するので、例えば、インク流路内に混入した空気が勢いよく中間タンク内に進入して液面が不安定となることが抑制される。したがって、中間タンク内にインクの貯留量を検知する液面センサー等が設けられている場合には、安定したセンサーの検知を行うことができるようになる。
また、本実施の形態によれば、第1連通弁V1は、インク流路21aを開閉する。制御部17は、温度検知部18によって検知した温度に応じた第1連通弁V1によるインク流路21aの開閉時間を設定する。第1連通弁V1は、制御部17によって設定された開閉時間で開閉する。その結果、簡便な方法で適切にインクの送液を行うことができるようになる。
また、本実施の形態によれば、レギュレーター12は、インクカートリッジ10内を加圧してインク流路21aの加圧を行う。制御部17は、温度検知部18によって検知した温度に応じたレギュレーター12によるインクカートリッジ10内への圧力を設定する。レギュレーター12は、制御部17によって設定された圧力でインクカートリッジ10内への加圧を行う。その結果、簡便な方法で適切にインクの送液を行うことができるようになる。
また、本実施の形態によれば、コンプレッサー11は、インクカートリッジ10内に所定の圧力で圧搾空気を送り込む。レギュレーター12は、コンプレッサー11から送り込まれた圧搾空気の圧力を制御してインクカートリッジ10内を加圧する。その結果、容易にインクの送液を制御することができるようになる。
なお、本発明の実施の形態における記述は、本発明に係るインクジェット記録装置の一例であり、これに限定されるものではない。インクジェット記録装置を構成する各機能部の細部構成及び細部動作に関しても適宜変更可能である。
また、本実施の形態では、第1連通弁V1の開閉時間の調整、あるいは、これに加えてレギュレーター12による圧搾空気の圧力の調整により、インクカートリッジ10から第1サブタンク13に接続されるインク流路21aにおける圧力を調整するようにしたが、レギュレーター12による圧搾空気の圧力の調整のみ行い、第1連通弁V1の開閉時間を一定にするようにしてもよい。また、温度検知部18による検知温度に応じて、レギュレーター12及び第1連通弁V1の何れか一方の調整のみ行ったり、両方で調整したりするようにしてもよい。
また、本実施の形態では、レギュレーター12及び第1連通弁V1によって、インクカートリッジ10から第1サブタンク13に接続されるインク流路21aにおける圧力を調整するようにしたが、レギュレーター12及び第1連通弁V1の何れか一方のみ設けられた構成であっても実現可能である。
また、本実施の形態では、活性光線により硬化する活性光線硬化型インクを使用したが、活性光線により硬化しないインクであってもよい。また、本実施の形態では、ゾルゲル相転移するインクを使用したが、ゾルゲル相転移しないインクであってもよい。
1 インクジェット記録装置
10 インクカートリッジ
11 コンプレッサー
12 レギュレーター
13 第1サブタンク(中間タンク)
16 記録ヘッド
17 制御部
18 温度検知部
V1 第1連通弁(開閉部材)

Claims (4)

  1. 記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して前記記録媒体上に画像を記録するインクジェット記録装置において、
    前記記録ヘッドにインクを供給するためのインクを貯留する中間タンクと、
    前記中間タンクとインク流路で連通するとともに前記中間タンクに供給するインクを貯留するインクカートリッジと、
    前記インク流路を加圧して前記インクカートリッジから前記中間タンクにインクを送液する送液部と、
    温度を検知する温度検知部と、
    前記温度検知部によって検知した温度に応じて前記インク流路を加圧する際の圧力を設定する制御部と、
    を備え、
    前記送液部は、前記制御部によって設定された圧力でインクを送液することを特徴とするインクジェット記録装置。
  2. 前記送液部は、前記インク流路を開閉する開閉部材を含み、
    前記制御部は、前記温度検知部によって検知した温度に応じた前記開閉部材による前記インク流路の開閉時間を設定し、
    前記送液部は、前記制御部によって設定された開閉時間で前記開閉部材を開閉す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。
  3. 前記送液部は、前記インクカートリッジ内を加圧して前記インク流路の加圧を行う圧力制御部材を含み、
    前記制御部は、前記温度検知部によって検知した温度に応じた前記圧力制御部材による前記インクカートリッジ内への圧力を設定し、
    前記送液部は、前記制御部によって設定された圧力で前記圧力制御部材による前記インクカートリッジ内への加圧を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェット記録装置。
  4. 前記インクカートリッジ内に所定の圧力で圧搾空気を送り込むコンプレッサーを備え、
    前記圧力制御部材は、前記コンプレッサーから送り込まれた圧搾空気の圧力を制御して前記インクカートリッジ内を加圧することを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録装置。
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