JP2014091772A - インクジェット記録用のインク、インクジェット記録システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係るインクジェット記録用のインクは、インク収容容器に収容されるインクジェット記録用のインクであって、前記インク収容容器は、前記インクを収容するインク収容室と、該インク収容室に収容された該インクを介して該インク収容室内に空気を導入する空気導入流路と、を備え、自己分散型の顔料と、ガラス転移温度が10℃以下の樹脂粒子と、主溶媒の比重よりも小さい比重のワックス粒子と、を含有し、前記樹脂粒子の体積平均粒子径(R1)と、前記ワックス粒子の体積平均粒子径(R2)と、の比(R1/R2)が、1.0以下である。
【選択図】図3
Description
泡)が混入しやすい。
本発明に係るインクジェット記録用のインクの一態様は、
インク収容容器に収容されるインクジェット記録用のインクであって、
前記インク収容容器は、前記インクを収容するインク収容室と、該インク収容室に収容された該インクを介して該インク収容室内に空気を導入する空気導入流路と、を備え、
自己分散型の顔料と、ガラス転移温度が10℃以下の樹脂粒子と、主溶媒の比重よりも小さい比重のワックス粒子と、を含有し、
前記樹脂粒子の体積平均粒子径(R1)と、前記ワックス粒子の体積平均粒子径(R2)と、の比(R1/R2)が、1.0以下である。
適用例1において、
さらに、25℃、60%RHで平衡状態にした後、25℃、70%RH及び25℃、30%RHのそれぞれの条件下で24時間放置した時の重量変化率が±10%の範囲にあり、かつ50質量%水溶液を30℃、35%RHの条件下で24時間放置したときの残存水分量が10%以上である化合物を含有してもよい。
適用例2において、
前記化合物が両性化合物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、
前記ワックス粒子が、ポリオレフィン系ワックスまたはパラフィン系ワックスであることができる。
本発明に係るインクジェット記録システムの一態様は
適用例1ないし適用例4のいずれか1例に記載のインクを収容するインク収容容器と、
前記インク収容容器から供給された前記インクを吐出するインクジェット記録用のヘッドと、
前記インク収容容器から前記ヘッドにインクを供給するインク供給路と、
を含み、
前記インク収容容器は、前記インクを収容するインク収容室と、該インク収容室に収容された該インクを介して該インク収容室内に空気を導入する空気導入流路と、を備える。
適用例5において、
前記ヘッドに前記インクを供給する際における、前記インク収容室内部の水平断面の面積(A)と、
前記インク供給路の断面の面積(B)と、の比(A/B)が、300以上であってもよい。
適用例5において、
前記インク収容室に前記インクを注入する際における、前記インク収容室内部の水平断面の面積(C)と、
前記インク供給路の断面の面積(B)と、の比(C/B)が、900以上であってもよい。
適用例5において、
前記ヘッドに前記インクを供給する際における、前記インク収容室内部の水平断面の面積(A)と、
前記インク収容室に前記インクを注入する際における、前記インク収容室内部の水平断面の面積(C)と、の比(C/A)が、2.5以上であってもよい。
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録用のインクは、自己分散型の顔料と、ガラス転移温度が10℃以下の樹脂粒子と、主溶媒の比重よりも小さい比重のワックス粒子と、を含有し、前記樹脂粒子の体積平均粒子径(R1)と、前記ワックス粒子の体積平均粒子径(R2)との比(R1/R2)が1.0以下であり、インク収容室と、該インク収容室に収容された該インクを介して該インク収容室内に空気を導入する大気導入流路と、を備えるインク収容容器に収容されることを特徴とする。
本実施形態に係るインクジェット記録用のインクは、自己分散型の顔料を含有する。自己分散型の顔料とは、分散剤なしに水性媒体中に分散することが可能な顔料である。ここで、「分散剤なしに水性媒体中に分散」とは、顔料を分散させるための分散剤を用いなく
ても、その表面の親水基により、水性媒体中に安定に存在している状態をいう。
10質量%以下であることができる。
本実施形態に係るインクジェット記録用のインクは、ガラス転移温度(Tg)が10℃以下の樹脂粒子を含有する。当該樹脂粒子は、インクを固化させ、さらにインク固化物を記録媒体上に強固に定着させる作用を有する。
本実施形態に係るインクジェット記録用のインクは、主溶媒の比重よりも小さい比重のワックス粒子を含有する。主溶媒の比重よりも小さい比重のワックス粒子を含有すると、インクの吐出安定性を著しく向上できる。詳細な理由は未だ明らかになっていないが、次のように推定している。主溶媒の比重よりも小さい比重のワックス粒子は、インク収容容器内のインク液面に存在しやすくなる。一方、インク液面では、樹脂粒子に起因する凝集物が発生しやすい。そうした場合に、ワックス粒子がインク液面付近に多く存在すると、ワックス粒子が樹脂粒子と顔料との間に入り込んで、インク液面付近で生じやすい樹脂粒子に起因する凝集物の発生を抑制できると推定している。
本実施形態に係るインクジェット記録用のインクは、25℃(温度)、60%RH(湿度)で平衡状態にした後、25℃、70%RH及び25℃、30%RHのそれぞれの条件
下で24時間放置した時の重量変化率が±10%の範囲にあり、かつ50質量%水溶液を30℃、35%RHの条件下で24時間放置したときの残存水分量が10%以上である化合物(「化合物A」ともいう。)を含有することが好ましい。
本実施形態に係るインクジェット用のインクは、上記以外の成分を含有してもよい。このような成分としては、例えば、水、有機溶剤、界面活性剤、防腐剤・防かび剤、pH調整剤、キレート化剤等が挙げられる。
本実施形態に係るインクジェット用のインクが水性インク(水を50質量%以上含有するインク)である場合、水は、インクの主溶媒となり、乾燥により蒸発飛散する成分である。水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、及び蒸留水等の純水、並びに超純水のような、イオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。また、紫外線照射又は過酸化水素の添加などによって滅菌した水を用いると、インクを長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止することができる。
有機溶剤としては、1,2−アルカンジオール類、グリコールエーテル類、多価アルコール類、ピロリドン誘導体等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
界面活性剤は、表面張力を低下させ記録媒体との濡れ性を向上させる機能を備える。界面活性剤の中でも、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、およびフッ素系界面活性剤を好ましく用いることができる。
防腐剤・防かび剤としては、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、1,2−ジベンジンチアゾリン−3−オン(ICI社のプロキセルCRL、プロキセルBND、プロキセルGXL、プロキセルXL−2、プロキセルTN)等が挙げられる。
pH調整剤としては、例えば、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、アンモニア、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等が挙げられる。
キレート化剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸およびこれの塩類(エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム塩等)等が挙げられる。
本実施形態に係るインクジェット記録用のインクは、前述した成分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。各成分の混合方法としては、メカニカルスターラー、マグネチックスターラー等の撹拌装置を備えた容器に順次材料を添加して撹拌混合する方法が好適に用いられる。濾過方法としては、遠心濾過、フィルター濾過等を必要に応じて行なうことができる。
本実施形態に係るインクジェット記録用のインクは、画像品質とインクジェット記録用インクとしての信頼性とのバランスの観点から、20℃における表面張力が20mN/m以上50mN/mであることが好ましく、25mN/m以上40mN/m以下であることがより好ましい。なお、表面張力の測定は、例えば、自動表面張力計CBVP−Z(商品名、協和界面科学株式会社製)を用いて、20℃の環境下で白金プレートをインクで濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録システムは、上述のインクジェット記録用のインクを収容するインク収容容器と、前記インク収容容器から供給された前記インクを吐出するインクジェット記録用のヘッドと、を含み、前記インク収容容器は、前記インクを収容するインク収容室と、該インク収容室に収容された該インクを介して該インク収容室内に空気を導入する大気導入流路と、を備えることを特徴とする。
適用した場合を例に挙げて説明する。
インクジェット記録システムを備えた記録装置は、記録装置の方式及びインクの供給方式によっていくつかの型に分類することができる。記録装置の方式の型として、例えば、ラインプリンター及びシリアルプリンターが挙げられる。簡潔に説明すると、ラインプリンターは、記録媒体の幅に相当する長さのラインヘッドを備えるものであり、ヘッドが(ほぼ)移動せずに固定されて、1パス(シングルパス)で印刷が行われるものである。一方、シリアルプリンターは、ヘッドが被記録媒体の搬送方向と直交した方向に往復移動(シャトル移動)しながら、通常2パス以上(マルチパス)で印刷が行われるものである。また、インクの供給方式の型として、例えば、オンキャリッジタイプのシリアルプリンター及びオフキャリッジタイプのシリアルプリンターが挙げられる。
図1は、インクジェット記録システムを備えたプリンター1の構成を示すブロック図である。図2は、インクジェット記録システムを備えたプリンター1の横断面を示す概略図である。
流側に設けられている。
リッジが挙げられる。
のヘッド31からインクを吐出させるドット形成動作と、搬送方向に記録媒体を搬送する搬送動作と、が交互に繰り返され、複数のドットから構成される画像を被記録媒体に印刷することができる。
本実施形態の記録装置の動作としては、記録媒体にインクを付着させて画像を形成する記録動作と、記録媒体を搬送する搬送動作と、が挙げられる。本実施形態の記録装置は、記録動作及び搬送動作を交互に行うことにより、記録を行うものである。記録の際、記録媒体は搬送されず、記録領域に位置するプラテン14に保持された状態となっている。上記の記録動作としては、以下に限定されないが、例えば、インク収容容器41からヘッド31までインクを供給するインク供給動作と、インクタンク44からヘッド31に安定してインクを供給する目的でインク収容容器41に大気(空気)を導入する空気導入動作と、ヘッド31からインクを記録媒体に向けて吐出する吐出動作と、が挙げられる。このような記録装置の動作により、記録媒体におけるヘッド31と対向する領域に所望の画像を形成することができる。
記録媒体として、特に限定されないが、例えば、インク吸収性の記録媒体が挙げられる。インク吸収性の記録媒体としては、特に限定されないが、例えば、水性インクの浸透性が高い電子写真用紙などの普通紙、インクジェット用紙(シリカ粒子やアルミナ粒子から構成されたインク吸収層、あるいは、ポリビニルアルコール(PVA)やポリビニルピロリドン(PVP)等の親水性ポリマーから構成されたインク吸収層を備えたインクジェット専用紙)から、水性インクの浸透性が比較的低い一般のオフセット印刷に用いられるアート紙、コート紙、キャスト紙等が挙げられる。
本実施形態における記録動作は、インク供給動作を含む。インク供給動作はインク収容容器41からヘッド31までインクを供給するものであり、上記実施形態のインク供給システムを利用することができる。インク供給動作については後で詳細に説明する。
本実施形態における記録動作は、空気導入動作をさらに含んでもよい。当該空気導入動作は、上記インク供給動作を補助するものであり、上記実施形態のインク供給システムを利用することができる。例えば、上述したように、空気を導入するための空気導入流路を有し、インク中で気泡を発生させる構造を有するインク収容容器を備えるインク供給システムを利用した記録動作において、空気導入動作が行われる。当該空気導入動作は、インクタンク44からヘッド31に安定してインクを供給する目的でインク収容容器41に大気(空気)を導入するものである。なお、空気導入動作については後で詳細に説明する。
本実施形態における記録動作は、吐出動作を含む。当該吐出動作は、インクジェット記録方式で、記録媒体上にインクの液滴を吐出して、画像を形成するものである。吐出の方式としては、従来公知の方式を使用でき、中でも圧電素子の振動を利用してノズルから液滴を吐出させる方式(電歪素子の機械的変形によりインク滴を形成するヘッドを用いた記録方式)、又は発熱体を用いてヘッド内に気泡を生じさせてノズルからインクを吐出する方式を用いると、優れた記録を行うことができる。なお、吐出の温度及び時間並びに吐出されるインクの粘度など、各種の吐出条件については、特に制限されない。
気導入流路は、外部(大気)に向かって開口する大気開放口317と、大気導入口318を一端とし且つ空気室側開口351を他端とする空気収容室330と、空気室側開口351を一端とし且つ空気導入口352を他端とする液体室連通路350と、で構成される。大気開放口317は大気に連通し、空気収容室330は一端である大気導入口318で開口し、大気開放口317及び大気導入口318は図示しない流路を介して連通している。つまり、空気収容室330は外部(大気)と連通している。液体室連通路350は、一端である空気室側開口351が空気収容室330で開口し、他端である空気導入口352がインク収容室340で開口している。つまり、空気収容室330はインク収容室340と連通している。なお、液体室連通路350は、メニスカス(液面架橋)を形成可能な程度に流路断面積が小さいことが好ましい。
収容室340の液面が低下しても、大気と接する液面(大気接触液面)LAが長時間(インク液面が第1の状態表示線LM1に達する程度の時間)に亘り一定の高さに維持される。また、使用状態において、空気導入口352は、ヘッド31よりも低い位置になるように配置される。これにより、水頭差d1が発生する。なお、使用状態において、液体室連通路350の空気導入口352近傍にメニスカスである大気接触液面LAが形成された状態での水頭差d1を、以下では「定常時水頭差d1」ともいう。
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。
表1および表2に示す配合量で各成分を混合攪拌し、孔径10μmのメンブレンフィルターで加圧濾過を行って、実施例および比較例に係る各インクを得た。なお、表1に記載されている単位は、質量%である。また、顔料、分散樹脂、樹脂粒子およびワックス粒子については、固形分換算した値を示す。
・顔料1(商品名「CAB−O−JET260M」、キャボット社製、C.I.ピグメントレッド122、自己分散顔料)
・顔料2(商品名「CAB−O−JET250C」、キャボット社製、C.I.ピグメントブルー15:3、自己分散顔料)
・顔料3(C.I.ピグメントレッド122、クラリアント社製)
・スチレンアクリル樹脂(重量平均分子量16500、酸価240、Tg:100℃)
・スーパーフレックス460(商品名、第一工業製薬株式会社製、Tg:−21℃、粒子径:30nm、ウレタン系樹脂)
・スーパーフレックス470(商品名、第一工業製薬株式会社製、Tg:−31℃、粒子径:50nm、ウレタン系樹脂)
・スーパーフレックス740(商品名、第一工業製薬株式会社製、Tg:−34℃、粒子径:200nm、ウレタン系樹脂)
・モビニール8020(商品名、日本合成化学株式会社製、Tg:−20℃、粒子径:100nm、アクリル系樹脂)
・モビニール727(商品名、日本合成化学株式会社製、Tg:5℃、粒子径:60nm、アクリル系樹脂)
・モビニール8010(商品名、日本合成化学株式会社製、Tg:19℃、粒子径:80nm、アクリル系樹脂)
・セロゾールH−620(商品名、中京油脂株式会社製、比重:0.90、粒子径:200nm、パラフィンワックス)
・ポリロンL−787(商品名、中京油脂株式会社製、比重:0.95、粒子径100nm、ポリエチレンワックス)
<異物発生>
上記のようにして得られた各インク20gを50mlのガラス瓶に入れて、蓋を開いた状態で、60℃の高温槽でインクに含まれる溶媒を3g蒸発させた。その後、ガラス瓶の蓋を閉めて軽く攪拌した後、孔径10μmのフィルターでガラス瓶中のインクをろ過した。このとき、環境異物(インク製造工程等で混入した角質成分やゴミ)以外の異物がろ集
されるかを確認した。即ち、明らかに外的要因と考えられる異物は考慮せずに、インク成分由来と考えられる異物の有無について判断した。評価基準は以下の通りであり、評価結果を表1および表2に示す。
○:環境異物以外の異物が確認されない
×:環境異物以外の異物が確認された
上記のようにして得られた各インクを、インクジェットプリンターL100(商品名、セイコーエプソン株式会社製)のインクタンク内に充填して、ヘッドの全ノズルからインクが吐出できることを確認した。その後、各インクおよびA4サイズの普通紙(商品名「P紙」、富士ゼロックス株式会社製)を用いて、Duty70%の画像を記録した。画像の記録は、連続で一日500枚、トータル1000枚記録した。また、記録条件は、印刷解像度720×720dpiとした。
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」及び「横解像度」はそれぞれ単位面積当たりの解像度である。)
○:ノズル抜けの発生した本数が、0または1本
△:ノズル抜けの発生した本数が、2本
×:ノズル抜けの発生した本数が、3本以上
上記のインクジェットプリンターを用いて、インク毎にDuty100%、60%、30%のパッチ画像を、写真用紙(商品名「写真用紙<光沢>」、セイコーエプソン株式会社製)に記録した。そして、記録直後および記録1分後に、ベンコット(商品名:BEMCOT M−1、旭化成せんい株式会社製)でパッチ画像を擦ることにより、画像の耐擦性を評価した。評価基準は以下の通りであり、評価結果を表1および表2に示す。
○:(記録直後に行った耐擦性試験における画像状態)下地が見えない、(1分後に行った耐擦性試験における画像状態)画像に傷がほとんどつかない
△:(記録直後に行った耐擦性試験における画像状態)下地が見えない、(1分後に行った耐擦性試験における画像状態)画像の傷が目立つ
×:(記録直後に行った耐擦性試験における画像状態)下地が見える
以上の評価結果を表1および表2に併せて示す。
Claims (8)
- インク収容容器に収容されるインクジェット記録用のインクであって、
前記インク収容容器は、前記インクを収容するインク収容室と、該インク収容室に収容された該インクを介して該インク収容室内に空気を導入する空気導入流路と、を備え、
自己分散型の顔料と、ガラス転移温度が10℃以下の樹脂粒子と、主溶媒の比重よりも小さい比重のワックス粒子と、を含有し、
前記樹脂粒子の体積平均粒子径(R1)と、前記ワックス粒子の体積平均粒子径(R2)と、の比(R1/R2)が、1.0以下である、インクジェット記録用のインク。 - 請求項1において、
さらに、25℃、60%RHで平衡状態にした後、25℃、70%RH及び25℃、30%RHのそれぞれの条件下で24時間放置した時の重量変化率が±10%の範囲にあり、かつ50質量%水溶液を30℃、35%RHの条件下で24時間放置したときの残存水分量が10%以上である化合物を含有する、インクジェット記録用のインク。 - 請求項2において、
前記化合物が両性化合物である、インクジェット記録用のインク。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、
前記ワックス粒子が、ポリオレフィン系ワックスまたはパラフィン系ワックスである、インクジェット記録用のインク。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のインクを収容するインク収容容器と、
前記インク収容容器から供給された前記インクを吐出するインクジェット記録用のヘッドと、
前記インク収容容器から前記ヘッドにインクを供給するインク供給路と、
を含み、
前記インク収容容器は、前記インクを収容するインク収容室と、該インク収容室に収容された該インクを介して該インク収容室内に空気を導入する空気導入流路と、を備える、インクジェット記録システム。 - 請求項5において、
前記ヘッドに前記インクを供給する際における、前記インク収容室内部の水平断面の面積(A)と、
前記インク供給路の断面の面積(B)と、の比(A/B)が、300以上である、インクジェット記録システム。 - 請求項5において、
前記インク収容室に前記インクを注入する際における、前記インク収容室内部の水平断面の面積(C)と、
前記インク供給路の断面の面積(B)と、の比(C/B)が、900以上である、インクジェット記録システム。 - 適用例5において、
前記ヘッドに前記インクを供給する際における、前記インク収容室内部の水平断面の面積(A)と、
前記インク収容室に前記インクを注入する際における、前記インク収容室内部の水平断面の面積(C)と、の比(C/A)が、2.5以上である、インクジェット記録システム。
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