JP2015212018A - インクジェット記録装置 - 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装置は、卑金属顔料インク組成物と、該卑金属顔料インク組成物を吐出する第1ノズルと、を有するインクジェット記録装置であって、前記卑金属顔料インク組成物は、50%平均粒子径D50が100nm以上1μm以下であって平板状である卑金属顔料と、20℃における表面張力が35mN/m以上である有機化合物と、を含有し、前記第1ノズルから前記卑金属顔料インク組成物を吐出して、該第1ノズルから前記卑金属顔料インク組成物を再度吐出するまでの吐出間隔T1が、100μ秒以内である。
【選択図】図3
Description
本発明に係るインクジェット記録装置の一態様は、
卑金属顔料インク組成物と、該卑金属顔料インク組成物を吐出する第1ノズルと、を有するインクジェット記録装置であって、
前記卑金属顔料インク組成物は、50%平均粒子径D50が100nm以上1μm以下であって平板状である卑金属顔料と、20℃における表面張力が35mN/m以上である有機化合物と、を含有し、
前記第1ノズルから前記卑金属顔料インク組成物を吐出して、該第1ノズルから前記卑金属顔料インク組成物を再度吐出するまでの吐出間隔T1が、100μ秒以内である。
適用例1において、
前記卑金属顔料の90%平均粒子径D90と、該卑金属顔料の10%平均粒子径D10と、の差(D90−D10)が、0.1μm以上0.8μm以下であることができる。
適用例1または適用例2において、
前記卑金属顔料の90%平均粒子径D90が、0.3μm以上1.2μm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、
前記インクジェット記録装置は、さらに、着色剤を含有するカラーインク組成物と、該カラーインク組成物を吐出する第2ノズルと、を有することができ、
前記着色剤は、染料または50%平均粒子径D50が400nm以下の顔料であり、
前記第2ノズルから前記カラーインク組成物を吐出して、該第2ノズルから前記カラーインク組成物を再度吐出するまでの吐出間隔をT2とした場合に、
前記T1と前記T2の比(T1:T2)が、0.7:1〜1:0.7の範囲にあることができる。
適用例1ないし適用例4のいずれか1例において、
前記第1ノズルの直径が、30μm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、
前記インクジェット記録装置は、記録ヘッドまたは記録媒体のうち、一方を固定して他方を走査させることで、該記録媒体に画像を記録するライン型インクジェット記録装置であり、
前記第1ノズルと、染料または50%平均粒子径D50が400nm以下の顔料である着色剤を含有するカラーインク組成物を吐出する第2ノズルとが、互いに異なる記録ヘッドに設けられており、前記走査させる方向に沿って配置されていてもよい。
適用例1ないし適用例5のいずれか1例において、
前記第1ノズルと、染料または50%平均粒子径D50が400nm以下の顔料である着色剤を含有するカラーインク組成物を吐出する第2ノズルと、が同一の記録ヘッドに設けられており、
前記記録ヘッドは、第1ノズル列と、第2ノズル列と、を備えており、主走査方向に走査するものであり、
前記第1ノズル列は、前記第1ノズルを含み、前記第1インク組成物を吐出する複数のノズルが、前記主走査方向と交差する副走査方向に並べられてなり、
前記第2ノズル列は、前記第2ノズルを含み、前記カラーインク組成物を吐出する複数のノズルが、前記副走査方向に並べられてなり、
前記第1ノズル列および前記第2ノズル列は、前記副走査方向に向かって、所定数のノズルを含む群毎に分割して用いられてもよい。
適用例1ないし適用例7のいずれか1例において、
前記有機化合物が、ヘテロ環式化合物および活性エネルギー線重合性化合物の少なくとも一方であることができる。
適用例1ないし適用例8のいずれか1例において、
前記有機化合物の含有量が、前記卑金属顔料インク組成物の全質量に対して、5質量%以上であることができる。
適用例1ないし適用例9のいずれか1例において、
前記卑金属顔料は、フッ素系化合物によって表面処理されたものであり、
前記フッ素系化合物は、フッ素と、リン、硫黄、窒素から選ばれる1種以上と、を構成元素として含んでいてもよい。
本実施形態に係るインクジェット記録装置は、インク組成物として、卑金属顔料インク組成物を有する。インクジェット記録装置は、さらにカラーインク組成物を有することが好ましい。
1.1.1.顔料分散液
本実施形態に係る卑金属顔料インク組成物は、例えば、次に示す顔料分散液を用いて得ることができる。本実施形態に係る顔料分散液は、卑金属顔料と、有機化合物と、を含有する卑金属顔料インク用の顔料分散液である。
まず、卑金属を含む材料で構成された顔料粒子(母粒子)について説明する。母粒子は、少なくとも表面付近を含む領域が卑金属で構成されたものであればよく、全体が卑金属で構成されたものであってもよい。また、母粒子は、非金属材料で構成された基部と、該基部を被覆する卑金属で構成された被膜と、を有するものであってもよい。
ルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールn−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサン等のエーテル系化合物;プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、シクロヘキサノン、アセトニトリル、アクリロイルモルホリン等の極性有機溶媒を好適に用いることができる。このような非水系媒体を用いることにより、母粒子の不本意な酸化等を防止しつつ、各粒子間での大きさ、形状、特性のばらつきを小さくすることができる。
次に、母粒子の表面処理に用いられるフッ素系化合物について説明する。上述したように、本実施形態に係る顔料分散液に含まれる卑金属顔料は、上記母粒子がフッ素系化合物によって表面処理されたものであることが好ましい。このようなフッ素系化合物としては、フッ素と、リン、硫黄、窒素から選ばれる1種以上と、を構成元素として含む化合物を好ましく用いることができ、具体的にはフッ素系ホスホン酸、フッ素系カルボン酸、フッ素系スルホン酸、及びこれらの塩等が挙げられる。これらのフッ素系化合物であれば、リン酸基、カルボキシ基、スルホン酸基等が母粒子の表面に結合することにより被膜を形成することができる。本発明では、フッ素系化合物を含有する単層もしくは複数層で被覆された卑金属顔料を用いることで、卑金属顔料の酸化を効果的に抑制できるため、有機溶媒中での光沢性を確保でき、また分散性が格段に向上する。これらの中でも、リン酸基が母粒子表面への結合能力に特に優れていることから、フッ素系ホスホン酸及びその塩がより好ましい。
系重合体である場合、被膜が厚くなりすぎて光沢性が損なわれるだけでなく、被膜が形成された卑金属顔料同士のインタラクションが強くなるため、分散性が著しく低下する場合がある。そのため、母粒子の表面に形成される膜は、分子量1000以下のフッ素系化合物により形成された単分子膜とすることが好ましい。
本実施の形態に係る顔料分散液は、例えば以下のようにして製造することができる。
本実施形態に係る顔料分散液に含まれる卑金属顔料の形状は、平板状である。卑金属顔料の形状が平板状である場合、光反射性が良好となるため、光沢性に優れた画像を記録することができる。
本実施形態に係る卑金属顔料インク組成物は、上述した顔料分散液を用いて調製され、卑金属顔料と、20℃における表面張力が35mN/m以上の有機化合物(以下、「特定表面張力の有機化合物」ともいう。)と、を含むものである。
本実施形態に係る卑金属顔料の含有量は、卑金属顔料インク組成物の全質量(100質量%)に対して、好ましくは0.1〜5.0質量%、より好ましくは0.25〜3.0質量%、特に好ましくは0.5〜2.5質量%である。
卑金属顔料インク組成物に含まれる特定表面張力の有機化合物は、上述した顔料分散液に含まれていた非水系溶媒に由来するものや、卑金属顔料インク組成物の調製にあたって新たに添加されたものである。
ラクトン(メタ)アクリレート、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルピロリドン、ペンタメチルピペリジル(メタ)アクリレート、テトラメチルピペリジル(メタ)アクリレート、メバロン酸ラクトン(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルホリン、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等の脂環構造にヘテロ原子を含む単官能モノマーを好ましく用いることができる。また、これ以外の活性エネルギー線重合性化合物を含有するものであってもよい。このような活性エネルギー線重合性化合物の中でも、記録される画像の光沢性が向上するという観点から、20℃における表面張力が35mN/m以上であるものを用いることが好ましい。本明細書において、(メタ)アクリレートとはアクリレートおよびメタクリレートの両方を意味し、(メタ)アクリロイルとはアクリロイルおよびメタクリロイルの両方を意味する。
本実施形態に係る卑金属顔料インク組成物は、表面張力が35mN/m未満の有機化合物(本明細書において、「特定表面張力を有さない有機化合物」ともいう。)を含有してもよい。特定表面張力を有さない有機化合物としては、液状媒体である有機溶剤を用いることができる。その具体例としては、上記の非水系媒体(表面張力が35mN/m以上のものを除く)が挙げられる。これらの中でも、常温常圧下で液体であるアルキレングリコールエーテルを1種類以上含有することが好ましい。
リコールジブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。
本実施形態に係る卑金属顔料インク組成物は、樹脂を含有してもよい。樹脂としては、例えばアクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、ロジン変性樹脂、テルペン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、繊維素系樹脂(例えばセルロースアセテートブチレート、ヒドロキシプロピルセルロース)、ポリビニルブチラール、ポリアクリルポリオール、ポリビニルアルコール、ポリウレタン等が挙げられる。
本実施形態に係る卑金属顔料インク組成物には、フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤よりなる群から選択される少なくとも1種の界面活性剤をさらに添加してもよい。界面活性剤の含有量は、卑金属顔料インク組成物の全質量に対して、好ましくは3質量%以下、より好ましくは0.01〜2質量%以下、さらに好ましくは0.1〜1.5質量%以下、特に好ましくは0.1〜1.0質量%以下である。界面活性剤の含有量が前記範囲内にあると、卑金属顔料インク組成物の記録媒体への濡れ性が改善され、卑金属顔料の記録媒体への定着性をより一層向上できる。また、記録された画像にスリップ剤としての機能が発現し、画像の耐擦性が向上する効果が得られる。
本実施形態に係る卑金属顔料インク組成物は、上記成分の他に、水性インク組成物、溶剤インク組成物、活性エネルギー線硬化型インク組成物に通常含まれる成分を含有してもよい。
本実施形態に係る溶剤系インク組成物は、公知の慣用方法によって調製することができる。例えば、まず、有機化合物、樹脂及び添加剤を混合・溶解し、インク溶媒とした後に、前述した卑金属顔料を含有する顔料分散液をそのインク溶媒中に添加して、さらに常温常圧下で混合・撹拌することにより得ることができる。
本実施形態に係る卑金属顔料インク組成物の20℃における粘度は、好ましくは2mPa・s以上10mPa・s以下であり、より好ましくは3mPa・s以上5mPa・s以下である。卑金属顔料インク組成物の20℃における粘度が前記範囲内にあると、ノズルから卑金属顔料インク組成物が適量吐出され、インクの飛行曲がりや飛散を一層低減することができるため、インクジェット記録装置に好適に使用することができる。
本実施形態に係るインクジェット記録装置は、さらに着色剤を含有するカラーインク組成物を有することが好ましい。カラーインク組成物は、卑金属顔料インク組成物と同様に、水性インク組成物であってもよいし、溶剤インク組成物であってもよいし、活性エネルギー線硬化型インク組成物であってもよい。
着色剤は、染料または50%平均粒子径D50が400nm以下の顔料である。
本実施形態に係るカラーインク組成物は、水、樹脂、界面活性剤、有機溶剤、活性エネルギー線重合性化合物など、インクジェット記録用の水性インク組成物、溶剤インク組成物または活性エネルギー線硬化型インク組成物などの用途に応じて、通常使用される公知の成分を含有する。
本実施形態に係るカラーインク組成物は、公知の慣用方法によって調製することができる。
本実施形態に係るカラーインク組成物の20℃における粘度は、好ましくは2mPa・s以上10mPa・s以下であり、より好ましくは3mPa・s以上5mPa・s以下である。カラーインク組成物の20℃における粘度が前記範囲内にあると、ノズルからカラーインク組成物が適量吐出され、インクの飛行曲がりや飛散を一層低減することができるため、インクジェット記録装置に好適に使用することができる。
2.1.装置構成
本実施形態に係るインクジェット記録装置は、上記の卑金属顔料と、該卑金属顔料を吐出する第1ノズルと、を有する。本実施形態に係るインクジェット記録装置のより好ましい態様としては、上記のカラーインク組成物と、該カラーインク組成物を吐出する第2ノズルと、をさらに有する。
図2は、インクジェット記録装置1の構造を模式的に示す斜視図であり、インクジェット記録装置がシリアルプリンター(シリアル型インクジェット記録装置)である例を示すものである。以下、図2に示すインクジェット記録装置1をシリアルプリンター1ともいう。シリアルプリンターとは、主走査方向に走査(移動)するキャリッジに記録ヘッドが搭載されており、キャリッジの走査(移動)に伴って記録ヘッドが走査(移動)することにより記録媒体上にインクの液滴を吐出する機構を備えたプリンターのことをいう。
、ヘッド21を搭載すると共にインクカートリッジ22を着脱可能に装着するキャリッジ23と、キャリッジ23を記録媒体Pの媒体幅方向に移動させるキャリッジ移動機構24と、を有する。さらに、シリアルプリンター1は、当該プリンター1全体の動作を制御する上述したコントローラー70を有している。なお、図2において、媒体幅方向とはヘッドが走査する主走査方向であり、搬送方向とは媒体幅方向に交差する方向(副走査方向)である。
実施形態では、ノズル26は、ノズル面における副走査方向に複数並べられて配置されているが、これに限定されず、例えばノズル面における主走査方向と直交する方向に沿ってジグザグ状に配置されていてもよい。なお、ノズル列を構成するノズル26の数は、特に限定されるものではい。
ればよい。
図4は、インクジェット記録装置100を上面からみたときの構造の一部を模式的に示す図であり、インクジェット記録装置がラインプリンター(ライン型インクジェット記録装置)である例を示すものである。以下、図4に示すインクジェット記録装置100をラインプリンター100ともいう。ラインプリンターとは、画像の記録時に記録媒体または記録ヘッドの一方を固定し他方を走査させることで、媒体幅方向の全体に渉って設けられた複数のノズルによって、インクの液滴を吐出する機構を備えたプリンターのことをいう。
21と対向する位置に設置されていると、記録媒体Pにおける液滴の付着位置を確実に加熱できるので、記録媒体Pに付着した液滴を効率的に乾燥できる。加熱機構に使用可能な機構や、加熱のタイミング、加熱の諸条件の制御については、上述したシリアルプリンター1と同様であるので、その説明を省略する。
本実施形態に係るインクジェット記録装置1(100)では、第1ノズル26A(126A)から上述した卑金属顔料インク組成物を吐出して、該第1ノズル26A(126A)から上述した卑金属顔料インク組成物を吐出するまでの吐出間隔T1が、100μ秒以内である。当該吐出間隔の調整は、上述したコントローラー70によって行われる。本実施形態に係るインクジェット記録装置1(100)によれば、このように吐出間隔T1が非常に短時間である場合であっても、上述の卑金属顔料インク組成物を用いるので、吐出安定性(波形応答性)に非常に優れたものとなる。
の観点で撓みモード変形をしてインクを吐出するものであることが好ましい。また、同様の理由より、圧電素子の厚みは10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがさらに好ましく、3μm以下であることがより好ましい。圧電素子の主成分は、チタン酸ジルコン酸鉛、ニオブ酸ナトリウムカリウム、ビスマスフェライト酸化物から選択される一種以上が好ましく、より好ましくはチタン酸ジルコン酸鉛である。
記録媒体Pとしては、特に限定されないが、本実施形態に係るインクジェット記録方法によれば、インク低吸収性の記録媒体を用いた場合に好ましく用いられる。
以下、本発明を実施例に基づいて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。実施例、比較例中の「部」および「%」は、特に断らない限り質量基準である。
3.1.1.卑金属顔料インク用顔料分散液の調製
卑金属顔料インク組成物の調製にあたって、卑金属顔料インク用顔料分散液を製造した。製造方法としては、まず、表面が平滑なポリエチレンテレフタレート製のフィルム(算術平均表面粗さRaが0.02μm以下)を用意した。
を20質量部加え、液温55℃で、3時間超音波を照射しながら、アルミニウム製の粒子の表面処理を行った。反応終了後、遠心分離機(6000rpm×30分)にて、表面処理されたアルミニウム製の粒子を遠心沈降させ、その上澄み部分を廃棄し、表1に記載の溶剤を加えて、さらに超音波照射することによりアルミニウム製の粒子を再分散させ、アルミニウム製の粒子の含有率が3.7質量%の分散液(再分散液)を得た。この再分散液をエバポレーターにて濃縮し、アルミニウム製の粒子の含有率が10質量%のペースト状の分散液(分散媒:表1に記載の溶剤)を得た。このようにして得られたアルミニウム製の粒子の平均厚みは20nmであった。
表3に示す組成にて、実施例および比較例に係る各卑金属顔料インク組成物を調製した。具体的には、有機化合物及び界面活性剤を混合・溶解し、インク溶媒とした後に、上記のようにして得られた顔料分散液をインク溶媒中に添加して、さらに常温・常圧下30分間マグネティックスターラーにて混合・撹拌して、卑金属顔料インク組成物を得た。得られた卑金属顔料インク組成物をインクパックに充填して、実施例および比較例に係る卑金属顔料インク組成物を得た。
3.2.1.定着性
インクジェットプリンターSC−S70650(セイコーエプソン社製)の改造機を評価試験に用いた。当該製品の専用カートリッジに、評価用インクを充填したインクカートリッジを作製した。次に、得られたインクカートリッジをインクジェットプリンターSC−S70650のシアン列に装着し、これ以外のノズル列には市販のインクカートリッジを装着した。なお、ブラック列以外に装着した市販のインクカートリッジは、ダミーとして用いるものであり、本実施例の評価では使用しないので、本発明の効果に関与するものではない。なお、上記プリンターの吐出ヘッドの圧電素子には、膜厚2μmの撓みモード変形をする圧電素子を用いた。また、圧電素子の主成分はチタン酸ジルコン酸鉛である。
B:5回擦った後インク剥がれまたは綿布へのインク移りがわずかに認められた
C:5回擦った後インク剥がれまたは綿布へのインク移りが認められた
上記の定着性の試験と同様の条件にて記録物を作成し、得られた記録物について、光沢度計(コニカミノルタ社製、製品名「MULTI Gloss 268」)を用いて、煽り角度60°での光沢度を測定した。得られた記録物の光沢度の評価基準は、以下のとおりである。
B:光沢度が450以上550未満
C:光沢度が350以上450未満
上記の定着性の試験と同様の条件でプリンターを準備し、駆動周波数を調整することで、通常駆動周波数の約2倍となる吐出間隔125マイクロ秒(波形応答性1)にて、50cm角のベタパターン画像が印刷された記録物を得た。得られた画像を以下の基準で評価した。また、吐出間隔を83マイクロ秒、及び42マイクロ秒に変更して波形応答性2及び3を評価した。
B:インクジェット方式の記録装置では、使用が困難である
C:インクジェット方式の記録装置では、使用が不可能と判断される
以上の評価試験の結果を表3に示す。
とがわかった(実施例1〜6)。
Claims (10)
- 卑金属顔料インク組成物と、該卑金属顔料インク組成物を吐出する第1ノズルと、を有するインクジェット記録装置であって、
前記卑金属顔料インク組成物は、50%平均粒子径D50が100nm以上1μm以下であって平板状である卑金属顔料と、20℃における表面張力が35mN/m以上である有機化合物と、を含有し、
前記第1ノズルから前記卑金属顔料インク組成物を吐出して、該第1ノズルから前記卑金属顔料インク組成物を再度吐出するまでの吐出間隔T1が、100μ秒以内である、インクジェット記録装置。 - 請求項1において、
前記卑金属顔料の90%平均粒子径D90と、該卑金属顔料の10%平均粒子径D10と、の差(D90−D10)が、0.1μm以上0.8μm以下である、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、
前記卑金属顔料の90%平均粒子径D90が、0.3μm以上1.2μm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、
前記インクジェット記録装置は、さらに、着色剤を含有するカラーインク組成物と、該カラーインク組成物を吐出する第2ノズルと、を有し、
前記着色剤は、染料または50%平均粒子径D50が400nm以下の顔料であり、
前記第2ノズルから前記カラーインク組成物を吐出して、該第2ノズルから前記カラーインク組成物を再度吐出するまでの吐出間隔をT2とした場合に、
前記T1と前記T2の比(T1:T2)が、0.7:1〜1:0.7の範囲にある、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、
前記第1ノズルの直径が、30μm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、
前記インクジェット記録装置は、記録ヘッドまたは記録媒体のうち、一方を固定して他方を走査させることで、該記録媒体に画像を記録するライン型インクジェット記録装置であり、
前記第1ノズルと、染料または50%平均粒子径D50が400nm以下の顔料である着色剤を含有するカラーインク組成物を吐出する第2ノズルとが、互いに異なる記録ヘッドに設けられており、前記走査させる方向に沿って配置されている、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、
前記第1ノズルと、染料または50%平均粒子径D50が400nm以下の顔料である着色剤を含有するカラーインク組成物を吐出する第2ノズルと、が同一の記録ヘッドに設けられており、
前記記録ヘッドは、第1ノズル列と、第2ノズル列と、を備えており、主走査方向に走査するものであり、
前記第1ノズル列は、前記第1ノズルを含み、前記第1インク組成物を吐出する複数のノズルが、前記主走査方向と交差する副走査方向に並べられてなり、
前記第2ノズル列は、前記第2ノズルを含み、前記カラーインク組成物を吐出する複数
のノズルが、前記副走査方向に並べられてなり、
前記第1ノズル列および前記第2ノズル列は、前記副走査方向に向かって、所定数のノズルを含む群毎に分割して用いられる、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項7のいずれか1項において、
前記有機化合物が、ヘテロ環式化合物および活性エネルギー線重合性化合物の少なくとも一方である、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項8のいずれか1項において、
前記有機化合物の含有量が、前記卑金属顔料インク組成物の全質量に対して、5質量%以上である、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項9のいずれか1項において、
前記第1ノズルから前記卑金属顔料インク組成物を吐出させる圧電素子と、前記第1吐出ノズルと前記圧電素子とを含む記録ヘッドと、を備え
前記圧電素子は、撓みモード変形をして前記第1吐出ノズルから前記卑金属顔料インク組成物を吐出させる、インクジェット記録装置。
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