JP2019073008A - インクジェット記録方法、及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に用いる記録ヘッドは、第1インク及び第2インクを吐出する第1吐出口列及び第2吐出口列が重力方向において下から順に隣接して配置される。さらに、第2インク中の樹脂の含有量は、第1インク中の樹脂の含有量より小さい。記録ヘッドが複数の吐出口列(第3吐出口列や第4吐出口列)を有する場合でも、隣接するそれぞれの吐出口列から吐出されるインク中の樹脂の含有量の関係を満たすことが好ましい。これにより、画像の混色を抑制できる。
以下、図2〜4において、X方向は水平方向、Y方向はインクジェット記録装置の奥行方向、Z方向は垂直方向をそれぞれ示す。
以下、本発明で用いるインクを構成する各成分について詳細に説明する。本発明で使用するインクは、エネルギー線の照射により重合するような化合物を含有しなくてもよい。
インクは、色材を含有する。色材としては、染料や顔料を用いることができる。インク中の色材の含有量は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上15.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上11.0質量%以下であることがより好ましい。
各吐出口列(第1吐出口列〜第4吐出口列)から吐出する複数のインクのうち、1種のインクは、樹脂を含有する。また、複数のインクのうち、各インクは、いずれも樹脂を含有することが好ましい。
樹脂を含有するインクは、比誘電率が20.0以上である第1水溶性有機溶剤を含有することが好ましい。樹脂の析出を抑制して、吐出口の周囲に凸凹が生じにくいことで、吐出口の周囲にインクが溜まりにくくなり、吐出口面を伝ってインクが垂れにくい。これにより、インクの混色を抑制して、画像の混色をさらに抑制できる。第1水溶性有機溶剤の比誘電率は、45.0以下であることがさらに好ましい。第1水溶性有機溶剤の温度25℃における蒸気圧は、水よりも低いことが好ましい。
εsol=2ε50%−εwater・・・(1)
εsol:温度25℃で固体の水溶性有機溶剤の比誘電率
ε50%:温度25℃で固体の水溶性有機溶剤の50.0質量%水溶液の比誘電率
εwater:水の比誘電率
インクは、水、又は水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。水としては、脱イオン水やイオン交換水を用いることが好ましい。水性インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。
インクには、必要に応じて、界面活性剤、pH調整剤、消泡剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、キレート剤、及び樹脂などの種々の添加剤を含有させてもよい。なお、これらの添加剤は、一般的にインク中の含有量もかなり少なく、本発明の効果への影響も小さい。このため、本発明においては、これらの添加剤は「水溶性有機溶剤」に含めず、比誘電率を算出する対象としない。界面活性剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上5.0質量%以下であることが好ましく、0.2質量%以上3.0質量%以下であることがさらに好ましい。界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤を用いることが好ましい。
インクの混色を抑制するため、インクを吐出する際に、吐出口の周囲においてインクが付着しにくいことが重要となる。そこで、インクの発泡から吐出までに要する時間が数m秒であるので、精度よく測定可能であるごく短い寿命時間として、10m秒でのインクの動的表面張力に着目した。寿命時間10m秒でのインクの動的表面張力(mN/m)は、35mN/m以上であることが好ましい。
(顔料分散液1)
顔料12.0部、樹脂を含む液体7.5部、及びイオン交換水80.5部を混合した。顔料としてはC.I.ピグメントイエロー74(Hansa yellow 5GXB、クラリアント製)を用いた。樹脂を含む液体としてはスチレン−アクリル酸共重合体(ジョンクリル680、BASF製)を、共重合体の酸価に対して0.85当量の水酸化カリウム水溶液で中和し、樹脂の含有量が20.0%である液体を用いた。この混合物を、粒径0.3mmのジルコニアビーズ85.0部を充填したバッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)を用いて、水で冷やしながら3時間分散した。その後、この分散液を遠心分離処理して粗大粒子を除去し、ポアサイズ3.0μmのセルロースアセテートフィルター(アドバンテック製)にて加圧ろ過を行った。前記の方法により、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液1(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が1.3%)を得た。
顔料分散液1の調製において、樹脂を含む液体の量を15.0部、イオン交換水の量を73.0部に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液2(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が2.5%)を得た。
顔料分散液1の調製において、顔料の種類をC.I.ピグメントイエロー155(Graphtol Yellow 3GP、クラリアント製)に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液3(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が1.3%)を得た。
顔料20.0g、処理剤4.0mmol、硝酸8.0mmol、及び水200.0mLを混合した。顔料としてはC.I.ピグメントレッド202及びC.I.ピグメントバイオレット19の固溶体(Cromophtal Jet Magenta 2BC、Ciba製)、処理剤としてはp−アミノフタル酸を用いた。シルヴァーソン混合機を用い、温度25℃、6,000rpm、30分の条件で混合した。得られた混合物に、少量の水に亜硝酸カリウム8.0mmolを溶解させた水溶液をゆっくり添加した。水溶液の添加により、混合物の温度は60℃に達した。温度60℃で、混合物を1時間反応させた。その後、1.0mol/Lの水酸化カリウム水溶液を用いて、混合物のpHを10に調製した。そして30分後、混合物に水20.0mLを加え、スペクトラムメンブランを用いて低分子物の除去、及び脱塩を行った。さらに、混合物を水で希釈し、自己分散顔料が含まれる顔料分散液4(顔料の含有量が10.0%)を得た。顔料分散液4には、粒子表面に−C6H3−(COOK)2基が結合している自己分散顔料が含まれていた。
顔料分散液1の調製において、顔料の種類をC.I.ピグメントレッド202及びC.I.ピグメントバイオレット19の固溶体(Cromophtal Jet Magenta 2BC、Ciba製)に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液5(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が1.3%)を得た。
顔料分散液1の調製において、樹脂を含む液体の量を15.0部、イオン交換水の量を73.0部に変更した。さらに、顔料の種類をC.I.ピグメントレッド202及びC.I.ピグメントバイオレット19の固溶体(Cromophtal Jet Magenta 2BC、Ciba製)に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液6(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が2.5%)を得た。
顔料分散液1の調製において、顔料の種類をC.I.ピグメントバイオレット19(Hostaperm Red Violet Er 02、クラリアント製))に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液7(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が1.3%)を得た。
顔料分散液1の調製において、顔料の種類をC.I.ピグメントレッド122(Ink Jet Magenta E 02、BASF製)に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液8(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が1.3%)を得た。
顔料分散液1の調製において、顔料の種類をC.I.ピグメントレッド202(Magenta RT−235−D、BASF製)に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液9(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が1.3%)を得た。
顔料分散液1の調製において、顔料の種類をC.I.ピグメントレッド209(Hostaperm Red EG Transp、BASF製)に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液10(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が1.3%)を得た。
顔料分散液1の調製において、顔料の種類をC.I.ピグメントブルー15:3(Hostaperm Blue B2G、クラリアント製)に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液11(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が1.3%)を得た。
顔料分散液1の調製において、樹脂を含む液体の量を15.0部、イオン交換水の量を73.0部に変更した。さらに、顔料の種類をC.I.ピグメントブルー15:3(Hostaperm Blue B2G、クラリアント製)に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液12(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が2.5%)を得た。
顔料分散液1の調製において、顔料の種類をC.I.ピグメントブルー15:4(Heliogen Blue D7110F、BASF製)に変更した。それ以外は、顔料分散液1の調製と同様の手順で、顔料が樹脂によって水中に分散された状態の顔料分散液13(顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が1.3%)を得た。
顔料分散液4の調製において、処理剤の量を1.6mmol、顔料の種類をC.I.ピグメントブルー15:3(Hostaperm Blue B2G、クラリアント製)に変更した。それ以外は、顔料分散液4の調製と同様の手順で、顔料分散液14(顔料の含有量が10.0%)を得た。顔料分散液14には、粒子表面に−C6H3−(COOK)2基が結合している自己分散顔料が含まれていた。
水5.5gに濃塩酸5.0gを溶かした溶液に、温度5℃で、4−アミノ−1,2−ベンゼンジカルボン酸1.6gを加えた。温度10℃以下を維持するために、アイスバスで撹拌しながら、上記で得られた溶液に、水9.0gに亜硝酸ナトリウム1.8gを溶かした溶液を加えた。15分撹拌後、比表面積が220m2/gであり、DBP吸油量が105mL/100gであるカーボンブラック6.0gを加え、混合した。さらに、15分撹拌後、得られたスラリーをろ紙(標準用ろ紙No.2、アドバンテック製)でろ過し、カーボンブラックを十分に水洗し、温度110℃のオーブンで乾燥させた。得られたカーボンブラックに水を添加して、カーボンブラックの粒子表面に−C6H3−(COONa)2基が結合した自己分散顔料が水中に分散された状態の顔料分散液(顔料の含有量が10.0%)を得た。その後、イオン交換法を用いて、顔料分散液のナトリウムイオンをカリウムイオンに置換した。
(樹脂1を含む液体)
撹拌装置、窒素導入管、還流冷却装置、及び温度計を備えた四つ口フラスコに、エチレングリコールモノブチルエーテル100.0部を加えた。撹拌しながら、窒素雰囲気下で温度110℃まで昇温した。このフラスコに、スチレン39.5部、メチルメタクリレート40.0部、アクリル酸20.5部を混合した液体、及び重合開始剤1.3部を3時間かけて、滴下した。ここで、使用した重合開始剤は、t−ブチルパーオキサイドである。その後、エージングを2時間行い、エチレングリコールモノブチルエーテルを減圧下で除去して、固形の樹脂1を得た。この固形の樹脂に、酸価と当量の水酸化カリウム、及び適量のイオン交換水を加えて、温度80℃で中和・溶解させて、樹脂1の含有量が20.0%である樹脂1を含む液体を得た。樹脂1は、アクリル樹脂であり、ランダム共重合体だった。
数平均分子量が2,000であるポリプロプレングリコール31.6部をメチルエチルケトンに撹拌溶解した。次いでイソホロンジイソシアネート46.9部、及びジメチロールプロピオン酸21.5部を加え、温度75℃で1時間反応させて、プレポリマー溶液を得た。得られたプレポリマー溶液を温度60℃まで冷却して、水酸化カリウム水溶液を加え、酸基を中和した。その後、温度40℃まで冷却してイオン交換水を添加し、ホモミキサーで高速撹拌することで乳化した。乳化後、鎖延長剤2.1部を加え、鎖延長反応を温度30℃にて12時間行った。フーリエ変換型赤外分光光度計(FT−IR)によりイソシアネート基の存在が確認されなくなったところで、この溶液を加熱減圧下、メチルエチルケトンを留去し、樹脂2の含有量が20.0%である樹脂2を含む液体を得た。樹脂2は、ウレタン樹脂であり、ランダム共重合体だった。
撹拌装置、窒素導入管、還流冷却装置、及び温度計を備えた四つ口フラスコに、エチレングリコールモノブチルエーテル100.0部を加えた。撹拌しながら、窒素雰囲気下で温度110℃まで昇温した。このフラスコに、スチレン80.0部、ポリエチレングリコール(20.0モル付加)アクリレート20.0部を混合した液体、及び重合開始剤1.3部を3時間かけて、滴下した。ここで、使用した重合開始剤は、t−ブチルパーオキサイドである。その後、エージングを2時間行い、エチレングリコールモノブチルエーテルを減圧下で除去して、固形の樹脂3を得た。この固形の樹脂に、適量のイオン交換水を加えて、温度80℃で溶解させて、樹脂3の含有量が20.0%である樹脂3を含む液体を得た。樹脂3は、ノニオン性の樹脂であり、ランダム共重合体だった。
撹拌装置、窒素導入管、還流冷却装置、及び温度計を備えた四つ口フラスコを窒素置換した後、ジメチルホルムアミド100.0部、ペンタメチルジエチレントリアミン0.5部、スチレン5.2部、開始剤としてのクロロエチルベンゼン0.5ミリモルを加えた。撹拌しながら加熱し、温度80℃に達したところで、塩化銅(I)0.1部を加え重合を開始し、スチレンからなる疎水性ユニットを合成した。さらに、カラムクロマトグラフィーを用いてモニタリングしながら、トリメチルシリルアクリル酸4.3部を添加し重合させ、重合が完了したところで、さらにn−ブチルアクリレート2.6部を添加し重合させた。重合停止後、トリメチルシリルアクリル酸の有するカルボキシ基を、水酸化ナトリウム及びメタノール水溶液で加水分解させて、カルボン酸に変化させた。この溶液に、35.0%塩酸水溶液を2.8g加え、室温で10分撹拌し、ろ過した後、純粋で3回洗浄して固形の樹脂4を得た。得られた樹脂4をテトラヒドロフランで溶解させ、その溶液に樹脂のアニオン性基の中和率が80%となるように水酸化カリウムを加えた。さらに、適量のイオン交換水を加えて撹拌した後、減圧条件下でテトラヒドロフランを除去し、樹脂4の含有量が20.0%である樹脂4を含む液体を得た。
撹拌装置、窒素導入管、還流冷却装置、及び温度計を備えた四つ口フラスコに、ラウリル硫酸ナトリウム0.3部、2−エチルヘキシルアクリレート20.8部、メチルメタクリレート62.4部、メタクリル酸16.8部を加えた。このフラスコに、5%の過流酸カリウム水溶液10.0部を3時間かけて、滴下した。その後、エージングを2時間行い、適量のイオン交換水を加えて、樹脂5の含有量が20.0%である樹脂5を含む液体を得た。
表1に記載の各成分を混合し、十分撹拌した。その後、ポアサイズ1.2μmのセルロースアセテートフィルター(アドバンテック製)にて加圧ろ過し、インクを調製した。アセチレノールE100は、川研ファインケミカル製のノニオン性の界面活性剤である。ポリエチレングリコールに付した数値は数平均分子量を表す。括弧内に示す水溶性有機溶剤の比誘電率は、誘電率計(BI−870、BROOKHAVEN INSTRUMENTS CORPORATION製)を用いて周波数10kHzで求めた値である。
本発明においては、下記の評価の評価基準で、A、又はBを許容できるレベルとし、Cを許容できないレベルとした。評価結果は、表3に示す。図4に示す構成を有するインクジェット記録装置を用いて、記録素子基板を1つ有する記録ヘッドにインクを搭載した。記録ヘッドとしては、表2に記載の記録ヘッド1〜5を用いた。
温度35℃、相対湿度10%の高温低湿下で、以下の評価を行った。すべてのインクを用いて、各インクの記録デューティが均等、かつ、インクの合計の記録デューティが100%となるように複数色のベタ画像(記録媒体の搬送方向29cm×装置の奥行方向約4cm)を50枚連続で記録し、装置を1時間放置した。この連続記録、及び1時間放置の一連の動作を所定回繰り返した後、それぞれのインクを用いて、記録デューティが100%である単色のベタ画像(記録媒体の搬送方向3cm×装置の奥行方向約4cm)を記録した。得られた画像を評価用画像とした。記録媒体は、普通紙(PPC用紙PB Paper、キヤノン製)を用いた。
A:連続記録、及び1時間放置の一連の動作を40回繰り返しても、評価用画像に混色が生じなかった
B:連続記録、及び1時間放置の一連の動作を20回以上39回以下繰り返しても、評価用画像に混色が生じなかった
C:連続記録、及び1時間放置の一連の動作を20回未満繰り返すと、評価用画像に混色が生じた。
Claims (9)
- 色材を含有する水性インクである第1インク及び第2インク;並びに、前記第1インクを吐出する第1吐出口列及び前記第2インクを吐出する第2吐出口列が形成された吐出口面を有し、前記第1吐出口列及び前記第2吐出口列が重力方向において下から順に隣接して配置されるとともに、前記第1吐出口列及び前記第2吐出口列の少なくとも一部が記録媒体の搬送方向において重複するように配置された記録ヘッド;を具備するインクジェット記録装置を使用するインクジェット記録方法であって、
前記記録ヘッドの有する前記吐出口面と重力方向のなす角が0°以上90°未満となるように配置された前記記録ヘッドから、前記水性インクを吐出して記録媒体に画像を記録する記録工程を有し、
前記第1インク及び前記第2インクの少なくとも一方が、樹脂を含有し、
前記第2インク中の前記樹脂の含有量が、前記第1インク中の前記樹脂の含有量より小さいことを特徴とするインクジェット記録方法。 - 前記樹脂を含有するインクが、比誘電率が20.0以上である第1水溶性有機溶剤を含有する請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 前記第1インクが、シアンインクであるとともに、前記色材が、C.I.ピグメントブルー15:3、及びC.I.ピグメントブルー15:4からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記第2インクが、マゼンタインクであるとともに、前記色材が、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド202、及びC.I.ピグメントレッド209からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1又は2に記載のインクジェット記録方法。 - 前記第1インクが、マゼンタインクであるとともに、前記色材が、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド202、及びC.I.ピグメントレッド209からなる群より選択される少なくとも1種の顔料、又は前記顔料のうちの2種以上で形成される固溶体であり、
前記第2インクが、イエローインクであるとともに、前記色材が、C.I.ピグメントイエロー74、及びC.I.ピグメントイエロー155からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記第1インクが、シアンインクであるとともに、前記色材が、C.I.ピグメントブルー15:3、及びC.I.ピグメントブルー15:4からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記第2インクが、イエローインクであるとともに、前記色材が、C.I.ピグメントイエロー74、及びC.I.ピグメントイエロー155からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1又は2に記載のインクジェット記録方法。 - 前記記録ヘッドが、前記第1吐出口列及び前記第2吐出口列が配置された1つの記録素子基板を具備する請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 前記記録ヘッドが、複数の前記記録素子基板を具備する請求項6に記載のインクジェット記録方法。
- 前記記録ヘッドの具備する前記複数の記録素子基板が、前記第1吐出口列及び前記第2吐出口列の配列方向において、隣接して配置される請求項7に記載のインクジェット記録方法。
- 色材を含有する水性インクである第1インク及び第2インク;並びに、前記第1インクを吐出する第1吐出口列及び前記第2インクを吐出する第2吐出口列が形成された吐出口面を有し、前記第1吐出口列及び前記第2吐出口列が重力方向において下から順に隣接して配置されるとともに、前記第1吐出口列及び前記第2吐出口列の少なくとも一部が記録媒体の搬送方向において重複するように配置された記録ヘッド;を具備するインクジェット記録装置であって、
前記記録ヘッドの有する前記吐出口面と重力方向のなす角が0°以上90°未満となるように配置された前記記録ヘッドから、前記水性インクを吐出して記録媒体に画像を記録し、
前記第1インク及び前記第2インクの少なくとも一方が、樹脂を含有し、
前記第2インク中の前記樹脂の含有量が、前記第1インク中の前記樹脂の含有量より小さいことを特徴とするインクジェット記録装置。
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