JP2015052053A - インクジェット記録用インク、インクジェット記録方法、インクジェット記録用ヘッド及びインクジェット記録装置 - Google Patents
インクジェット記録用インク、インクジェット記録方法、インクジェット記録用ヘッド及びインクジェット記録装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】色材と、水と、3種類の水溶性化合物を含むインクであって、水の含有量が70質量%以上で、3種類の水溶性化合物は、分子量が80以上で、20℃における蒸気圧が5Pa以下のものであるか又は固体のものであり、かつ、1種以上が固体であり、3種類の水溶性化合物は、インクに含有させる比率で3種類の水溶性化合物を混合させて混合物とした場合に、該混合物の40%水溶液における水分活性値が0.88以上、0.91以下で、その粘度が3.3mPa・s以下であり、3種類の水溶性化合物のインク中の総量が、20質量%以上25質量%以下であるインクジェット記録用インク。
【選択図】なし
Description
本発明は、色材と、水と、3種類の水溶性化合物とを含有するインクジェット記録用インクであって、前記水の含有量がインク全量に対して70質量%以上であり、前記3種類の水溶性化合物は、いずれも分子量が80以上で、20℃における蒸気圧が5Pa以下のものであるか又は固体のものであり、かつ、その中の1種類が少なくとも固体であり、更に、これら3種類の水溶性化合物は、インクに含有させる比率で3種類の水溶性化合物を混合させて混合物とした場合に、該混合物の40%水溶液における水分活性値が、0.88以上、0.91以下で、かつ、その粘度が3.3mPa・s以下であり、前記3種類の水溶性化合物のインク中における総含有量が、インク全量に対して、20質量%以上、25質量%以下であることを特徴とするインクジェット記録用インクを提供する。
本発明は、ノズル列よりインクをサーマル方式により吐出させて記録を行うインクジェット記録方法であって、各ノズルの開口面積が100〜350μm2であり、前記インクが、上記いずれかのインクであることを特徴とするインクジェット記録方法を提供する。
本発明は、インクが収容されており、ノズル列より該インクをサーマル方式により吐出させるノズル列よりインクをサーマル方式により吐出させるインクジェット記録用ヘッドであって、各ノズルの開口面積が100〜350μm2、ノズル列当たりの総ノズル数が1200以上、ノズル列の長さが2インチ以上であり、前記インクが、上記いずれかのインクであることを特徴とするインクジェット記録用ヘッドを提供する。
本発明は、インク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置にあって、前記インク収容部に搭載されているインクが、上記いずれかのインクであり、前記記録ヘッドが、上記いずれかのインクジェット記録用ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
本発明のインクジェット記録用インクは、必須成分として、色材、3種類の水溶性化合物、及び、水を含有してなるが、必要に応じて、界面活性剤、その他の溶剤や添加剤を含有するものであってもよい。以下、成分毎に説明する。
本発明のインクの最大の特徴は、下記の特性を示す各水溶性化合物を用いたこと、これらの3種類の混合物の特性及び総含有量が本発明で規定するものとしたことにある。
本発明で使用する水溶性化合物の分子量は80以上であることを要する。分子量80よりも小さいと、添加量に対するモル数が多くなり、併用するその他の成分の溶解性が低下するため好ましくない。分子量が80以上の水溶性化合物を用いることで十分な固着性を得ることができる。
本発明のインクでは、インクに含有させる上記した特性を有する3種の水溶性化合物の混合物の40%水溶液の水分活性値が、0.88以上0.91以下の範囲内となるように構成する。本発明で規定する水分活性値は、式1で表される試料中の自由水の割合を示す値である。ここで、自由水は、環境の温度、湿度の変化で用意に蒸発が起こる水であり、ノズルにおけるインク蒸発の主な原因となっている。本発明のインクでは、先に述べたように、インクに使用する3種の水溶性化合物をインクに用いる配合で混合した混合物において、印刷中に生じる水分の蒸発を想定した濃度の濃い40%水溶液の水分活性値が、0.88以上0.91以下、より好ましくは0.88以上0.905以下になるよう3種の水溶性化合物を選定する。すなわち、インクに含有させる3種の水溶性化合物をこのように構成することで、印刷を行う際に生じるインク中の水分の蒸発が進行した状態での自由水の割合を減らし、インク蒸発が十分進行した蒸発後期での水分蒸発が抑えられ、優れた発一性を達成している。本発明における、3種の水溶性化合物の混合物の40%水溶液の水分活性値は、チルドミラー露点測定法によるアクアラブCX−3TE(DECAGON社製)を用いて、25℃で測定した数値である。
水分活性値=(インクの蒸気圧)/(純水の蒸気圧) (式1)
本発明で規定する、3種の水溶性化合物の混合物の40%水溶液の粘度は3.3mPa・s以下である。発一性低下の主な原因の一つとして、印刷中に起こるインク中の水分蒸発にともなう増粘が考えられる。本発明者らの検討によれば、本発明のインクでは、3種の水溶性化合物の混合物の40%水溶液の粘度を、増粘の程度の低い、0.33以下、より好ましくは0.30以下、に収まるようにインクを構成する水溶性化合物を選定することで、インク中から水分蒸発が進行した状態でも、インクの低粘度を維持することができ、優れた発一性を達成することができる。本発明における上記混合物の40%水溶液の粘度は、JIS Z 8803に準拠して、温度25℃の条件下、E型粘度計(例えば、東機産業社製「RE−80L粘度計」等)を用い、測定した値を意味するものとする。
本発明のインクに用いることができる水溶性化合物としては、具体的には以下のものが挙げられる。記載されていないものでも条件にあてはまるものであれば、用いることが可能である。
(1)多価アルコール類:
ブタンジオール(1,2−、1,3−、1,4−)(分子量=90)、1,5−ペンタンジオール(分子量=104)、ヘキサンジオール(1,2−、1,6−)(分子量=118)等のアルカンジオール類;
ジエチレングリコール(分子量=106)、トリエチレングリコール(分子量=150)、テトラエチレングリコール(分子量=194)、ジプロピレングリコール(分子量=134)、トリプロピレングリコール(分子量=192)、ポリエチレングリコール(分子量=200〜600)、ポリプロピレングリコール(分子量=約700)等のアルカンジオールの縮合体;
グリセリン(分子量=92)、トリメチロールプロパン(分子量=134)、トリメチロールエタン(分子量=120)、1,2,6−ヘキサントリオール(分子量=134)、チオジグリコール(分子量=122)等のアルカンジオール類以外の多価アルコール類
(2)グリコールエーテル類:
トリエチレングリコールの、モノメチルエーテル(分子量=164)、モノエチルエーテル(分子量=178)、モノブチルエーテル(分子量=206)
テトラエチレングリコールの、モノメチルエーテル(分子量=208)、モノエチルエーテル(分子量=222)、モノブチルエーテル(分子量=250)
(3)カルボン酸アミド類:
N,N−ジメチルアセトアミド(分子量=87);
(4)複素環類:
2−ピロリドン(分子量=85)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(N,N≡−ジメチルエチレン尿素)(分子量=114)等の含窒素複素環類;
スルホラン等の含硫黄複素環類;
(5)アルカノールアミン類:
ジエタノールアミン(分子量=105)、トリエタノールアミン(分子量=149);
(6)尿素類:
エチレン尿素(分子量=86);
(7)含硫黄化合物:
ビスヒドロキシルエチルスルフォン(分子量=154)
本発明のインクは、水溶性化合物の混合物の総含有量がインク全量に対して20質量%以上、より好ましくは、25質量%以下である。インク全量に対して20質量%以上にすることでインク中の水のモル比が低下し、蒸発初期での水分蒸発を抑えることができ、発一性を向上させることができる。インク全量に対して25%質量以下にすることで低粘度化の効果が得られる。
本発明のインクは色材を含有する。色材としては、顔料及び染料のいずれのものであってもよい。顔料は無機顔料、有機顔料のいずれでもよく、また、樹脂分散顔料であっても自己分散顔料であってもよい。なお、顔料及び染料は、後述する従来公知の顔料や染料のみならず、新たに合成ないし製造された顔料や染料を用いることもできる。本発明の効果は、特に、色材として発一性に対する課題が大きかった顔料を用いたインクの場合に、より顕著な効果が得られる。形成する画像が耐候性に優れたものとなる点からも、顔料が好ましい。より好ましくは、画像が擦過性などの堅牢性に優れたものとなる樹脂分散顔料である。更に、色材が、顔料表面に対してランダム構造である(メタ)アクリル酸エステル系共重合物を吸着させて水性媒体中に分散させたものである場合により顕著な効果が得られる。このような樹脂分散顔料の製法は、常法によるものでよく、例えば、特許4956917号公報に開示されている方法で得ることができる
本発明に関する顔料としては、例えば、カーボンブラックや有機顔料等が挙げられる。また、これらの顔料は、1種で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
C.I.ピグメントイエロー:12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、109、110、117、120、125、128、137、138、147、148、151、153、154、166、168
C.I.ピグメントオレンジ:16、36、43、51、55、59、61
C.I.ピグメントレッド:9、48、49、52、53、57、97、122、123、149、168、175、176、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238、240
C.I.ピグメントバイオレット:19、23、29、30、37、40、50
C.I.ピグメントブルー:15、15:1、15:3、15:4、15:6、22、60、64
C.I.ピグメントグリーン:7、36
C.I.ピグメントブラウン:23、25、26
本発明のインクの色材として顔料を使用する場合は、上記に挙げた顔料を樹脂分散剤で分散した樹脂分散顔料を用いることが好ましい。中でも、吐出性の観点から、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体によって分散した樹脂分散顔料を使用することが好ましい。この際に使用する(メタ)アクリル酸エステル系共重合物は、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル及びそれらと共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体を共重合させることにより得ることができる。(メタ)アクリル酸としては、アクリル酸又はメタクリル酸が挙げられ、中でも電気的中性状態とアニオン状態の共存範囲を広く制御できることを考慮すると(メタ)アクリル酸が好ましく用いられる。(メタ)アクリル酸エステル系共重合体には、ランダム共重合体、ブロック共重合体、及びグラフト共重合体等の構造のものがあるが、中でもランダム共重合体を使用するこが好ましい。ランダム共重合体以外、例えば、ブロック共重合体等では、顔料の親水性が高くなるものが多く、形成した印字画像の耐水性が劣るものが多いとった別の課題があるからである。
(メタ)アクリル酸としては、アクリル酸又はメタクリル酸が挙げられ、中でも電気的中性状態とアニオン状態の共存範囲を広く制御できること、入手のしやすさ、価格等を考慮して(メタ)アクリル酸が好ましい。(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸イソボルニル等のアルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸3−ヒドロキシプロピル等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、テトラメチレンエーテルグルコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドのランダムポリマーグリコール又は同ブロックポリマーグリコールのモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレンオキシド−ポリテトラメチレンエーテルのランダムポリマーグリコール又は同ブロックポリマーグリコールのモノ(メタ)アクリレート等のアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸ベンジル等が挙げられる。
本発明のインクに使用する(メタ)アクリル酸エステル系共重合物の重量平均分子量は、スチレン換算で重量平均分子量(Mw)が6,000〜12,000の範囲にあることが好ましく、7,000〜9,000の範囲にあることがより好ましい。上記の範囲にすることで、樹脂分散顔料の分散安定性を高め、粘度が低く設定でき、ヒーター部分でのコゲーションを抑え、長期間安定した印字を行わせることができる。その重量平均分子量が6,000未満であると水性の樹脂分散顔料自体の分散安定性が低下するため好ましくない。また、12,000を超えると、水性の樹脂分散顔料の粘度が高くなるだけでなく、分散性が低下する傾向が認められるので好ましくない。更に、ヒーター部分に対するコゲーションがひどくなり、サーマル方式インクジェットプリンターのノズル先端からインク液滴の不吐出を引き起こす原因となるので好ましくない。
本発明のインクを構成する色材に使用する樹脂分散顔料は、例えば、先に挙げた顔料を、上記したような(メタ)アクリル酸エステル系重合物で被覆することで調製できる。本発明で用いる樹脂分散顔料の平均粒子径は、液中での動的光散乱法により求められる値が、70nm以上150nm以下であることが好ましく、より好ましくは80nm以上120nm以下であることが好ましい。粒子径が150nmを超えるとインクの沈降が促進されるため、長期間での分散安定性が損なわれるため好ましくない。一方、粒子径が70nmより小さくなると、画像を形成するのに十分な発色性や、得られた画像に対して十分な耐候性を得ることができなくなるため好ましくない。具体的な平均粒子径の測定方法としては、例えば、レーザ光の散乱を利用した、FPAR−1000(大塚電子製、キュムラント法解析)、ナノトラックUPA 150EX(日機装製、50%の積算値の値とする)等を使用して測定できる。
本発明のインクにおいて、色材に上記したような樹脂分散顔料を適用する場合は、顔料と(メタ)アクリル酸エステル系共重合物との割合を、分散体の分散性を保ち、更に、顔料インクの粘度を低く保つ観点から、本質量換算で顔料1質量部に対して、(メタ)アクリル酸エステル系共重合物が0.2〜1.0質量部の範囲内となるように調整することが好ましい。
本発明のインクの色材に使用する上記に挙げたような樹脂分散顔料は、下記のような製造方法で得ることができるが、その製造工程中に、顔料を(メタ)アクリル酸エステル系重合物で被覆する方法として、酸析工程を組み込むことが好ましい。この際に行なう酸析工程とは、顔料と、塩基性物質の水溶液に溶解している(メタ)アクリル酸エステル系共重合物とを含有する液媒体に酸性物質を加えて酸性化することにより、(メタ)アクリル酸エステル系共重合物中のアニオン性基を中和される前の官能基に戻して、該重合物を析出させることである。
本発明のインクは、色材として染料を用いることができる。また、その場合の染料の分子構造等は特に限定されないが、水溶性染料を用いることが好ましい。例えば、以下に掲げる、ブラック染料、イエロー染料、マゼンタ染料及びシアン染料等を好適に用いることができる。しかし、本発明は、これらに限定されるものでなく、これらの染料以外に、特開2011−140636号公報、特開2006−143989号公報、特開平6−25573号公報、EP0468647A1、EP0468648A1またはEP0468649A1等の公報に開示されている染料を使用することもできる。
(1)C.I.アシッドブラック2、48、51、52、110、115、156等の酸性染料;
(2)C.I.ダイレクトブラック17、19、22、31、32、51、62、71、74、112、113、168等の直接染料;
(3)C.I.リアクティブブラック1、8、12、13等の反応染料;
(4)C.I.フードブラック1、2等の食用色素;等を挙げることができる。
(1)C.I.アシッドイエロー11、17、23、25、29、42、49、61、71等の酸性染料;
(2)C.I.ダイレクトイエロー12、24、26、44、86、87、98、100、130、142等の直接染料;等を挙げることができる。
(1)C.I.アシッドレッド1、6、8、32、35、37、51、52、80、85、87、92、94、115、180、254、256、289、315、317等の酸性染料;
(2)C.I.ダイレクトレッド1、4、13、17、23、28、31、62、79、81、83、89、227、240、242、243等の直接染料;等を挙げることができる。
(1)C.I.アシッドブルー9、22、40、59、93、102、104、113、117、120、167、229、234、254等の酸性染料;
(2)C.I.ダイレクトブルー6、22、25、71、78、86、90、106、199等の直接染料;等を挙げることができる。
本発明のインクは水を含有する。水としては、脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。本発明のインクは、水の含有率を、インク全体に対し、70質量%以上となるように構成する。本発明者らの検討によれば、水の含有量を上記したように規定することで、印刷中に生じる、インク中の水分が蒸発して生じる増粘を有効に抑制でき、低粘度化の効果が得られる。更に、上記したように構成することで、サーマル方式における十分なインクの発泡性が得られ、インクの吐出性が向上する。
本発明においては、後述するインクの表面張力をコントロールして、記録媒体におけるインクのにじみ度合いや浸透性を任意にコントロールやヘッド内でのインクの濡れ性の向上、インクのヒーター面上でのコゲーションを防止し、吐出を向上さたりする目的で必要に応じて、前述の成分からなるインクに更に界面活性剤を含有してもよい。このような界面活性剤としては、特に限定はされないが、以下のものを挙げることができる。なお、これらの界面活性剤は、単独で使用しても複数を併用してもよい
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロック共重合体等。脂肪酸ジエタノールアミド、アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物、アセチレングリコール系界面活性剤等。
ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルフォン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルスルフォン酸塩等。アルファスルホ脂肪酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフン酸塩、アルキルフェノールスルフォン酸塩、アルキルナフタリンスルフォン酸塩、アルキルテトラリンスルフォン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩等。
アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウムクロリド等。
アルキルカルボキシベタイン等。
その中でも、アセチレングリコール系界面活性剤や、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等は、インクの吐出安定性を向上させることができるため、特に好ましく使用される。
本発明のインクは、必要に応じて、更に他の水溶性有機溶剤を含有していてもよい。水溶性有機溶媒の種類は特に限定されないが、例えば、アルコール類、多価アルコール類、グリコールエーテル類、カルボン酸アミド類、複素環類、ケトン類、アルカノールアミン類、尿素類:等、各種水溶性有機溶媒を用いることができる。
本発明のインクは、必要に応じて、水溶性有機溶剤やその他添加剤を含有していてもよい。そのような添加剤としては、例えばpH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、塩等を挙げることができる。
本発明のインクの表面張力は、25mN/m以上、45mN/m以下に調整することが好ましい。表面張力を上記範囲に設定することにより、印刷時のドット径を最適に保つことができる。
本発明のインク粘度ηは、1.5mPa・s以上5.0mPa・s以下であることが好ましい。より好ましくは、1.6mPa・s以上3.5mPa・s以下、更に好ましくは、1.7mPa・s以上3.0mPa・s以下である。粘度を1.5mPa・s以上とすることにより、良好なインク滴を形成することができる。一方、5.0mPa・s以下とすることにより、インクの流動性が向上し、ノズルへのインク供給性、ひいてはインクの吐出安定性が向上する。
本発明のインクのpHは、7.5以上10.0以下であることが好ましく、より好ましくは8.5以上9.5以下にすることが好ましい。pHを7.5未満では顔料粒子の分散安定性が悪くなり、顔料の粒子の凝集が起こりやすくなるため好ましくない。一方、pHは10.0を超えると、インクのpHが高すぎてしまい、使用する装置の部材によっては、インクと接することによってケミカルアタックを引き起こし、これにより有機物や無機物がインク中に溶出することによって、結果として吐出不良を引き起こすため好ましくない。インクのpHは、温度25℃の条件下、pHメーター(例えば、HRIBA(製)D−51等)を用い、測定した値を意味するものとする。
以下、上記で説明した構成の本発明のインクを適用するのに特に好適な本発明の記録ヘッドの一の実施形態について、図面を用いて説明する。本発明のインクは、これらの記録ヘッドを組み合わせることで、本発明のより顕著な効果が得られる。但し、本発明の記録ヘッドは、以下に説明する構成に限定されるものではない。
[2−1]ノズル部分の構造:
まず、ノズル部分の構造について図1A〜図1Cを用いて説明する。図1Aは記録ヘッドのノズルの内部構造を模式的に示す上面図である。図1Bは図1Aに示すノズルの内部構造を模式的に示す側面図である。図1Cは図1Aに示すノズルのインク吐出口を模式的に示す正面図である。
ノズル流路159を仕切るノズル壁153、ノズル天板162、ノズル底板164は、例えば感光性樹脂により形成することができる。感光性樹脂としては、ネガ型フォトレジスト等を用いることができる。具体的な市販品としては、例えば「SU−8シリーズ」、「KMPR−1000」(以上、化薬マイクロケム社製)、「TMMR」、「TMMR S2000」、「TMMF S2000」(以上、東京応化工業社製)等を挙げることができる。中でも、耐溶剤性、ノズル壁としての強度に優れたエポキシ系感光性樹脂を用いることが好ましい。具体的な市販品としては、東京応化工業社製の「TMMR S2000」が特に好ましい。
本発明の記録ヘッドはインク吐出口の周縁に親水性領域または撥水性領域が形成されたものが好ましい。親水性領域と撥水性領域のいずれを形成するかは、使用するインクの色材の種類や表面張力を考慮して決定すればよい。
次に、記録ヘッドの全体構造について図2A〜図2Cを用いて説明する。図2A〜図2Cに示すような構造の記録ヘッドは、特開2013−014111号公報に開示されている。従って、本願明細書においては前記公報の内容を引用することとし、その概略を説明するに留める。なお、図2Aは、本発明の記録ヘッドを模式的に示す正面図であり、図2Bは、図2AのA−A断面図であり、図2Cは、図2AのB−B断面図である。説明の便宜上、正面図において液体供給ケースカバーは省略している。
本発明の記録ヘッドにおいては、前記ライン型ヘッドの前記インク吐出口と連通する内部空間に、インクジェット記録用のインクが充填されている。インクは、前記内部空間のうち、少なくともインク吐出口から共通液室までの部分(即ち、ノズル流路及び共通液室)に充填されていることが好ましい。
本発明のインクジェット記録装置は、インクジェット記録用の記録ヘッドと、前記記録ヘッドに供給するインクを収容するインク収容部とを備えたインクジェット記録装置である。そして、前記記録ヘッドが、本発明の記録ヘッドであることを特徴とするものである。前記インク収容部の形態は特に限定されない。例えば図3に示すようなインクタンク等を挙げることができる。
図3はインクタンクの拡大断面図である。インクタンク230は液体収容容器であり、その内部にはインクを収容する液室(インク室231)が形成されている。インク室231は、ジョイント部232のみにおいて外部と連通可能な閉空間となっている。インクタンク230は、記録ヘッドに対して着脱可能に構成されている。また、インクタンク230は、記録ヘッドの上部に備えられている。インク室231は柔軟性のある部材により形成されており、その内部には負圧発生用のバネ233−1と、バネ233−1に接続された圧力板233−2が内蔵されている。バネ233−1は、圧力板233−2を介してインク室231を内部から外部に向かって付勢し、インク室231の内部空間を拡大させる。即ち、バネ233−1はインク室231の内部に所定の負圧を発生させており、バネ233−1、圧力板233−2及びインク室231は一体となって負圧発生部233を構成している。ジョイント部232には不織布製のフィルター234が備えられている。
インクジェット記録装置のその他の構造等については特に限定されない。例えば図6に示すような記録装置300を好適に用いることができる。
次に、インクジェット記録装置の制御について説明する。図7は、図6に示す記録装置の制御系のブロック構成図である。前記記録装置は、記録ヘッドを含む記録機構に加えて、CPU(中央処理装置)、USBインターフェース部、ROMなどの制御系部品を備えている。CPU401は、プログラムROM402に記憶されているプログラムを実行して、前記記録装置の各部を制御する。プログラムROM402には、前記記録装置を制御するプログラムやデータが格納される。前記記録装置の処理は、CPU401がプログラムROM402内のプログラムを読み出して実行することにより実現される。
環境温度が40℃以上となり、水が蒸発した場合には、記録ヘッドにインクの固着が発生しやすくなる。従って、記録ヘッドからヘッドキャップが外れたヘッドオープンの状態で、かつ、水分が蒸発した場合には記録ヘッドのフェイス面を回復する回復シーケンスを入れることが好ましい。
撹拌装置、滴下装置、温度センサー、及び上部に窒素導入装置を有する環流装置を取り付けた反応容器にメチルエチルケトン1000部を仕込み、撹拌しながら反応容器内を窒素置換した。この反応容器内を窒素雰囲気に保ちながら80℃に昇温させた後、滴下装置より、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル63部、メタクリル酸141部、スチレン417部、メタクリル酸ベンジル188部、メタクリル酸グリシジル25部、重合度調整剤(日本油脂社製、商品名:「ブレンマーTGL」)33部、及びペルオキシ2−エチルヘキサン酸t−ブチル67部を混合し、得られた混合液を、4時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに同温度で10時間反応を継続させて、酸価が110mgKOH/g、ガラス転移点(Tg)89℃、重量平均分子量8,000の(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体(A−1)の溶液(樹脂分:45.4%)を得た。
冷却機能を備えた混合槽に、ポリマーの合成で得た(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体(A−1)の溶液(樹脂分:45.4%)、25%水酸化カリウム水溶液、水及びカーボンブラック顔料を仕込み、撹拌、混合して混合液を得た。ここで、それぞれの仕込量は、カーボンブラック顔料1000部、(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体は、カーボンブラックに対し不揮発分で40%の比率となる量、25%水酸化カリウム水溶液は、(メタ)アクリル酸エステル系ランダム共重合体の酸価が100%中和される量、水は、混合液の不揮発分を27%とするのに必要な量である。得られた混合液を直径0.3mmのジルコニアビーズを充填した分散装置に通し、循環方式により4時間分散させた。なお、分散液の温度を40℃以下に保持した。
シアン顔料分散体は、色材としてPigment Blue 15:3を使用した以外は、ブラック顔料分散体と同様の方法で調製した。
マゼンタ顔料分散体は、色材としてPigment Red 122を使用し、顔料に対する樹脂の比率を40%から30%に変更した以外は、ブラック顔料分散体と同様の方法で調製した。
イエロー顔料分散体は、色材として、Pigment Yellow 74を使用し、顔料に対する樹脂の比率を40%から35%に変更した以外は、ブラック顔料分散体と同様の方法で調製した。
(実施例1)
実施例1のインク1を、下記のようにして調製した。容器に、色材として、先に調製したブラック顔料分散体(顔料濃度約14%)21.4部を加え、水溶性化合物として、グリセリン7部、トリエチレングリコール2部、固体のエチレン尿素の40%水溶液27.5部(エチレン尿素固形分:11部)、固体のビスヒドロキシエチルスルフォンの65%水溶液3.1部(ビスヒドロキシルエチルスルフォン固形分:2部)を加えた。
実施例2〜6の、シアンインク2、マゼンタインク3、イエローインク4、及びブラックインク5、6を、色材或いは水溶性化合物の組成を変えた以外はほぼブラックインク1と同様にして調製した。また、比較例1〜5として、水溶性化合物などの成分構成を変えた以外はインク1と同様にして、ブラックインク7〜11をそれぞれ調製した。具体的には、表1に記載の各成分を、表1に記載した量で使用したこと以外は実施例1と同様にして、インク2〜11を得た。
実施例1〜6、比較例1〜5の各インクを構成している水溶性化合物の混合物の40%水溶液の水分活性値、粘度を測定し、結果を表1に示した。測定用のサンプルに用いた水溶性化合物の混合物の40%水溶液は、表1の各インクに使用したと同じ比率で水溶性化合物のみを混合し、40%水溶液になるように、残り純水(イオン交換水)を投入して、全体を100部として調製した。得られたサンプルの水分活性値は、チルドミラー露点測定法によるアクアラブCX−3TE(DECAGON社製)を用いて、25℃で測定した。また、得られたサンプルの粘度は、温度25℃の条件下で、RE−80L(東機産業社製)E型粘度計を用いて測定した。
上記で得た実施例及び比較例の各インクを用い、インクジェット記録装置で画像を形成して、後述する方法で、それぞれのインクを評価した。具体的には、インクジェット記録装置としては、サーマル方式のインクジェット記録装置(キヤノンファインテック社製「LXP5500」)を用いた。そして、インクジェット記録ヘッドとして、図1A〜図1C及び図2A〜図2Cに示す構造のインクジェットヘッドを備えた上記装置を使用した。具体的なスペックは表2に示すものとした。
インクジェット記録装置として、LXP5500(キヤノンファインテック製)を用い、温度15℃、湿度10%の環境下で、下記のようにして印字を行った。該インクジェット記録装置のインクタンクに、表1に示した各インクをそれぞれ収納し、上記のスペックの記録ヘッド上に1200dpiの密度で1列に並んだ4800個の吐出口から、1滴ずつインクを吐出させて、1本の線印字パターン画像をそれぞれ印刷した。その際、メディア(被記録媒体)には、キヤノンファインテック社製マットラベルを使用した。印刷する際に予備吐出から印刷までのヘッド暴露時間を5〜10秒まで変更して印刷し、印刷された線を目視で確認、ヨレ、不吐、線のばらつきがなく、正常に吐出されている暴露時間を測定し、この時間を発一性の値とした。そして、発一性を、下記の2段階に分類して評価した。
○:8秒以上
×:8秒未満
Claims (8)
- 色材と、水と、3種類の水溶性化合物とを含有するインクジェット記録用インクであって、
前記水の含有量がインク全量に対して70質量%以上であり、
前記3種類の水溶性化合物は、いずれも分子量が80以上で、20℃における蒸気圧が5Pa以下のものであるか又は固体のものであり、かつ、その中の1種類が少なくとも固体であり、
更に、これら3種類の水溶性化合物は、インクに含有させる比率で3種類の水溶性化合物を混合させて混合物とした場合に、該混合物の40%水溶液における水分活性値が、0.88以上、0.91以下で、かつ、その粘度が3.3mPa・s以下であり、
前記3種類の水溶性化合物のインク中における総含有量が、インク全量に対して、20質量%以上、25質量%以下であることを特徴とするインクジェット記録用インク。 - 前記20℃における蒸気圧が5Pa以下である水溶性化合物は、多価アルコール類、グリコールエーテル類、カルボン酸アミド類、複素環類、アルカノールアミン類及び含硫黄化合物からなる群より選ばれる請求項1に記載のインクジェット記録用インク。
- 前記水溶性化合物が、固体のエチレン尿素を含み、かつ、グリセリン、トリエチレングリコール及びビスヒドロキシエチルスルフォンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項2に記載のインクジェット記録用インク。
- ノズル列よりインクをサーマル方式により吐出させて記録を行うインクジェット記録方法であって、各ノズルの開口面積が100〜350μm2であり、前記インクが、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
- ノズル列よりインクをサーマル方式により吐出させて記録を行うインクジェット記録方法であって、ノズル列当たりの総ノズル数が1200以上、ノズル列の長さが2インチ以上であり、前記インクが、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
- インクが収容されており、ノズル列より該インクをサーマル方式により吐出させるインクジェット記録用ヘッドであって、各ノズルの開口面積が100〜350μm2、ノズル列当たりの総ノズル数が1200以上、ノズル列の長さが2インチ以上であり、前記収容されているインクが、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクであることを特徴とするインクジェット記録用ヘッド。
- インクが収容されており、ノズル列より該インクをサーマル方式により吐出させるインクジェット記録用ヘッドであって、ノズル列として複数のノズル流路が連通した共通液室と、該共通液室と連通した開口部と、該開口部と連通したメイン液体供給室と、該メイン液体供給室と連通する液体供給路と、該液体供給路と連通する液体供給室と、該液体供給室を、液体供給の際の流れに沿って上流側より第一液体供給室と、第二液体供給室とに分離するように配設された供給フィルターと、前記メイン液体供給室の一部に設けられた気液分離部と、該気液分離部と連通する空気室と、を備え、前記ノズル流路と、前記共通液室と、前記開口部と、前記メイン液体供給室と、前記液体供給路と、前記液体供給室と、前記供給フィルターと、前記気液分離部と、前記空気室とが、前記ノズル流路の配列方向と前記液体の吐出方向を含む平面に対して、平行平面上に配置され、前記メイン液体供給室と、前記液体供給路と、前記供給フィルターと、前記気液分離部と、前記空気室とが、各々積層することなく配置されており、前記収容されているインクが、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクであることを特徴とするインクジェット記録用ヘッド。
- インク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置にあって、前記インク収容部に搭載されているインクが、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクであり、前記記録ヘッドが、請求項6又は7に記載のインクジェット記録用ヘッドであることを特徴とするインクジェット記録装置。
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