JP2020116870A - インク収容体 - Google Patents
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Abstract
Description
水系インクジェットインクを充填した内袋と、前記内袋を収容した可撓性の密封収容体と、を備え、
前記内袋は、前記内袋の容積に対して体積比で0.001以上の気相を含み、
前記水系インクジェットインクは、分散成分と、HLB値が11以上のアセチレングリコール系界面活性剤と、HLB値が9以下のアセチレングリコール系界面活性剤と、を含有する、インク収容体。
前記内袋は、23℃、1atmの環境下で、前記気相を10mL以上含む、〔1〕に記載のインク収容体。
前記内袋は、23℃、1atmの環境下で、前記気相を100mL以下含む、〔1〕または〔2〕に記載のインク収容体。
前記内袋は、容積が1L以上である、〔1〕ないし〔3〕のいずれか一つに記載のインク収容体。
前記内袋は少なくとも一部がフィルムで構成されており、
前記フィルムの前記水系インクジェットインクと接する面を構成する最内層は、ポリエチレン層で構成される、〔1〕ないし〔4〕のいずれか一つに記載のインク収容体。
前記フィルムは、金属酸化物粒子を含有する層を有する、〔5〕に記載のインク収容体。
前記フィルムは、最内層から順に、ポリエチレン層、金属酸化物粒子を含有する層およびポリエチレン層を有する、〔5〕または〔6〕に記載のインク収容体。
前記インク収容体は、前記水系インクジェットインクと接する面を構成する最内層から順に、ポリエチレン層、金属酸化物粒子を含有する層、ポリエチレン層、空気層、ポリエチレン層、金属酸化物粒子を含有する層およびポリエチレン層を有する、〔1〕ないし〔4〕のいずれか一つに記載のインク収容体。
前記ポリエチレン層は、可塑剤を含有しない、〔5〕ないし〔8〕のいずれか一つに記載のインク収容体。
前記密封収容体は、非弾性部材で構成される、〔1〕ないし〔9〕のいずれか一つに記載のインク収容体。
前記分散成分は、平均粒子径が50nm以上800nm以下である、〔1〕ないし〔10〕のいずれか一つに記載のインク収容体。
前記分散成分として顔料を含有し、
前記顔料は、カーボンブラック、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントレッド254およびC.I.ピグメントグリーン36から選択される1種以上である、〔1〕ないし〔11〕のいずれか一つに記載のインク収容体。
前記水系インクジェットインクにおいて、前記HLB値が11以上のアセチレングリコール系界面活性剤の含有量は、前記HLB値が9以下のアセチレングリコール系界面活性剤の含有量よりも多い、〔1〕ないし〔12〕のいずれか一つに記載のインク収容体。
水系インクジェットインクを充填した内袋と、前記内袋を収容した可撓性の密封収容体と、を備え、
前記内袋は、前記水系インクジェットインクと接する面の表面積が1150cm2以上であり、
前記水系インクジェットインクは、分散成分と、HLB値が11以上のアセチレングリコール系界面活性剤と、HLB値が9以下のアセチレングリコール系界面活性剤と、を含有する、インク収容体。
水系インクジェットインクを充填した内袋と、前記内袋を収容した可撓性の密封収容体と、を備え、
前記内袋の容積は1L以上50L以下であり、
前記内袋は、23℃、1atmの環境下で、気相を10mL以上含み、
前記水系インクジェットインクは、分散成分と、HLB値が11以上のアセチレングリコール系界面活性剤と、HLB値が9以下のアセチレングリコール系界面活性剤と、を含有する、インク収容体。
本実施形態に係るインク収容体は、水系インクジェットインクを充填した内袋と、前記内袋を収容した可撓性の密封収容体と、を備え、前記内袋は、前記内袋の容積に対して体積比で0.001以上の気相を含み、前記水系インクジェットインクは、分散成分と、HLB値が11以上のアセチレングリコール系界面活性剤と、HLB値が9以下のアセチレングリコール系界面活性剤と、を含有することを特徴とする。
て、図面を参照して説明する。なお、本明細書において、「インク収容体」とは、容器および包装体を包含する概念であって、インク組成物を直接的または間接的に収容するものをいう。インク収容体は、インクジェットプリンター等のインク組成物の記録装置にて、インク組成物を使用する前に、インク組成物の保管、輸送に用いるものであり、使用する際には、インク収容体に収容されているインク組成物を記録装置に供給するものである。すなわち、インク収容体には、保管または輸送時のみ、あるいは記録装置での使用時のみにインク組成物を収容するものも含まれる。
る態様(A)、(B)、(C)が挙げられる。態様(A)とは、インクジェットプリンター等の記録装置とは別体であるインク収容体を記録装置に装着し、装着された状態で、インク収容体からインクジェットインクを記録装置に供給するものである。態様(B)とは、記録装置とは別体であるインク収容体から、インクジェットインクを記録装置のインクタンク等に供給するものである。態様(C)とは、インク収容体が、予め記録装置の一部として備え付けられたものである。
として出現し、インクジェットヘッドからの吐出不良を起こしやすくなるが、内袋70の最内層をポリエチレン層とすることで、吐出不良を抑制することができる。
、インクパック10の機械的強度と可撓性との両立が可能となる。また、インク中に可塑剤が溶出して、異物の発生を抑制する。なお、可塑剤としては、例えば、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ジイソデシル、フタル酸ジブチル、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジイソノニルが挙げられる。
、後述するように、水系インクジェットインクが特定の界面活性剤を含有することによって気体の溶解が抑制され、吐出安定性が確保される。
次に、本実施形態に係るインク収容体に収容される水系インクジェットインク(以下、「インク組成物」、「インク」ともいう。)について説明する。
0質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下が特に好ましい。
本実施形態において、水系インクジェットインクは水を含有する。水は、インク組成物の主となる媒体であり、乾燥によって蒸発飛散する成分である。水は、イオン交換水、限外ろ過水、逆浸透水、蒸留水等の純水または超純水のようなイオン性不純物を極力除去したものであることが好ましい。また、紫外線照射または過酸化水素添加等により滅菌した水を用いると、インク組成物を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を抑制できるので好適である。
本実施形態において、水系インクジェットインクは分散成分を含む。分散成分としては、顔料や樹脂粒子が挙げられる。
顔料は色材として用いられ、染料と比較して光やガス等に対して退色しにくい。このため、顔料を用いて記録媒体上に形成された画像は、画質に優れるだけでなく、耐水性、耐ガス性、耐光性等に優れ、保存性が良好となる。
くなったり、分散が不安定となる傾向がある。このため、顔料等に由来する凝集異物を生じやすく、高濃度の大面積画像を連続印字することが難しい。これに対し、本実施形態においては、上記のインク収容体と、後述する界面活性剤の構成により、異物を生じやすい粒子径の大きな顔料も使えるようになり、高い色再現性を達成することができるようになる。
樹脂粒子は、インク組成物を固化させ、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。本実施形態において、樹脂粒子は、インク組成物中に溶解された状態またはインク組成物中に分散された状態のいずれの状態であってもよい。溶解状態の樹脂としては、インクの顔料を分散させる場合に使用する上記の樹脂分散剤を用いることができる。また、分散状態の樹脂としては、インクの液媒体に難溶あるいは不溶である樹脂を、微粒子状にして分散させて、すなわちエマルジョン状態、あるいはサスペンジョン状態にして含ませることができる。
ましく、ウレタン樹脂を用いることがより好ましい。
本実施形態において、水系インクジェットインクは界面活性剤を含有し、HLB値が11以上のアセチレングリコール系界面活性剤(以下、「界面活性剤A」ともよぶ)と、HLB値が9以下のアセチレングリコール系界面活性剤(以下、「界面活性剤B」ともよぶ)を含有する。本実施形態では、水系インクジェットインクがHLB値が異なる2種のアセチレングリコール系界面活性剤を含有することにより、インクの動的表面張力や濡れ性を調整し、インク収容体中での保存安定性の確保と、吐出安定性を確保することができる
。
HLB値=20×(親水基の質量%) ・・・(H)
ることにより、インク収容体からヘッドまでの高分子部材の流路面に、発生した気泡が残留することを抑制することができる。また、残留した気泡の成長、及び流路面に付着していた気泡の離脱に起因するドット抜けを共に防止できることから、吐出安定性が良好となる。
ノシロキサン等が挙げられる。シリコーン系界面活性剤の市販品としては、特に限定されないが、具体的には、ビックケミー・ジャパン株式会社製、BYK−306、BYK−307、BYK−333、BYK−341、BYK−345、BYK−346、BYK−347、BYK−348、BYK−349;信越化学株式会社製KF−351A、KF−352A、KF−353、KF−354L、KF−355A、KF−615A、KF−945、KF−640、KF−642、KF−643、KF−6020、X−22−4515、KF−6011、KF−6012、KF−6015、KF−6017等が挙げられる。
本実施形態において、水系インクジェットインクは有機溶剤を含有することが好ましい。水系インクジェットインクが有機溶剤を含有することにより、記録の際に耐目詰まり性に優れる。また、水系インクジェットインクが有機溶剤を含有することにより、記録媒体上に吐出されたインク組成物の乾燥性が良好となり、画質と耐擦性に優れた画像を得ることができる。
本実施形態において、水系インクジェットインクとは必要に応じて、pH調整剤、防腐剤・防かび剤、防錆剤、キレート剤、粘度調整剤、溶解助剤、酸化防止剤等を含有してもよい。
本実施形態において、水系インクジェットインクとは、pHを調整する目的でpH調整剤を含有することが好ましい。pH調整剤としては、特に限定されないが、酸、塩基、弱酸、弱塩基、それらの適宜の組み合わせが挙げられ、例えば、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等の3級アルカノールアミン等が挙げられる。pH調整剤を添加する場合には、例えば、インク組成物の全質量に対して合計で0.01質量%以上2質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上1質量%以下であることがより好ましく、0.2質量%以上0.5質量%以下であることがさらに好ましい。
本実施形態において、水系インクジェットインクとには防腐剤、防かび剤を適宜添加してもよい。防腐剤、防かび剤としては、例えば、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、ロンザジャパン株式会社から販売されるプロキセルCRL、BDN、GXL、XL−2、TN、LV等の1,2−ジベンゾイソチアゾリン−3−オン、バイエルホールディング株式会社から販売されるプリベントール(登録商標)CMK等の4−クロロ−3−メチルフェノール等が挙げられる。
キレート剤は、イオンを捕獲する性質を有する。そのようなキレート剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸塩(EDTA)や、エチレンジアミンのニトリロトリ酢酸塩、ヘキサメタリン酸塩、ピロリン酸塩またはメタリン酸塩等が挙げられる
ワックスとしては、例えば、カルナバワックス、キャンデリワックス、みつろう、ライスワックス、ラノリン等の植物・動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト等の鉱物系ワックス;パラフィンワックスはいわゆる石油系ワックス;カーボンワックス、ヘキストワックス、ポリオレフィンワックス、シリコーンワックス、ステアリン酸アミド等の合成ワックス類、α−オレフィン・無水マレイン酸共重合体等の天然・合成ワックスエマルジョンや配合ワックス等が挙げられる。これらのワックスは、1種あるいは複数種を混合して用いることができる。これらの中でも、シリコーンワックス、ポリオレフィンワックス、パラフィンワックス等が好ましく用いられる。
本実施形態において、水系インクジェットインクとは、上記した各成分を任意の順序で混合し、必要に応じてろ過等を行っ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。ろ過方法としては、遠心ろ過、フィルターろ過等を必要に応じて行なうことができる。
1.2.7.1.表面張力
本実施形態において、水系インクジェットインクとは、捺染品質とインクジェット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10mN/m以上40mN/m以下であることが好ましく、25mN/m以上36mN/m以下であることがより好ましい。前記範囲にあることにより、インクジェット記録において吐出安定性に優れると共に、布帛への付着時にインクが布帛へ均一に濡れ広がりやすく、浸透しやすくなる。これにより、インクが布帛に定着しやすくなる。
また、水系インクジェットインクとの20℃における粘度は、1mPa・s以上12mPa・s以下であることが好ましく、2mPa・s以上10mPa・s以下であることがより好ましい。インクの20℃における粘度が上記範囲にある場合には、よりインクが布帛に付着した際に定着しやすくなり、発色性が向上する。
以上のように、本実施形態に係るインク収容体によれば、気体がインクに溶け込んだ場合に吐出不安定化するが、インク収容体が所定量の気相を含むことで、インク供給時のパック変形に対して圧力緩衝効果が得られ、インクが脈動なく一定流速でインク抽出され、インクが安定供給される。また、インク収容体に充填されたインクが特定の界面活性剤を含むことで、気体の溶解が抑制され、気泡核が発生しにくくなり、吐出安定性が確保される。これにより、連続、高速、高濃度印刷のためにインク収容体の大容量化が可能となる。
以下、本発明を実施例及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のみに限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。
表1、2の組成になるように各成分を容器に入れて、マグネチックスターラーで2時間混合及び攪拌した後、さらに、直径0.3mmのジルコニアビーズを充填したビーズミルにて分散処理を行うことにより十分に混合した。1時間攪拌してから、5μmのPTFE製メンブランフィルターを用いてろ過することで各インクを得た。表1、2中の数値は質量%を示し、純水は各インクの全質量がそれぞれ100質量%となるように添加した。
・顔料分散体A:C.I.ピグメントレッド254
・顔料分散体B:C.I.ピグメントグリーン36
・顔料分散体C:C.I.ピグメントオレンジ43
・顔料分散体D:C.I.ピグメントバイオレット23
・顔料分散体E:C.I.ピグメントブルー15:3
・顔料分散体F:C.I.ピグメントレッド122
・顔料分散体G:C.I.ピグメントイエロー180
・顔料分散体H:カーボンブラック
樹脂分散体:ウレタン樹脂、三井化学ポリウレタン株式会社製、タケラックWS−6021
無機アルカリ:水酸化カリウム(純正化学株式会社製)
界面活性剤
・界面活性剤A1:日信化学株式会社製、オルフィンE1010、HLB=13〜14のアセチレングリコール系界面活性剤
・界面活性剤A2:日信化学株式会社製、オルフィンE1006、HLB=11〜12のアセチレングリコール系界面活性剤
・界面活性剤A3:日信化学株式会社製、オルフィンE1020、HLB=15〜16のアセチレングリコール系界面活性剤
・界面活性剤B1:エアープロダクツジャパン株式会社製、サーフィノール104、HLB=4のアセチレングリコール系界面活性剤
・界面活性剤B2:エアープロダクツジャパン株式会社製、サーフィノール440、HLB=8のアセチレングリコール系界面活性剤
得られた各インクの粒度分布は、株式会社堀場製作所製、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置、商品名「LA−960」を用いて測定した。詳細には、測定するインクは、希釈操作を行うことなく、原液の状態で光路長1μmの高濃度・低粘度セルにシリンジを用いて均一に充填した状態で測定する原液法を用いた。得られた平均粒子径は、体積基準D50のメジアン径のことを指すものとする。
図1に記載のインク収容体において、表1、2に記載の容積、最内層、層構造となるようにインク収容体を作製し、2.1.で得られたインクを充填した。インクを充填する際には、真空ポンプを接続した脱気モジュールによりインクを減圧脱気し、溶存窒素量を5ppm以下とした。インク収容体中の気相量は、インクの充填後に収容体の上部から手作業で残留気泡を上部に誘導し、残留ノズルから排出する残留気泡の量を調節することにより表1、2に記載の量とした。
2.4.1.高温放置試験
2.3.で得られたインク収容体にインクを充填した状態で、60℃の環境下に14日間放置した後に、常温環境下で自然放熱した。常温に戻した後、インク収容体に充填したインクを抽出し、シリンジを用いて10mlを目開10μmのろ過フィルター上にゆっくりと滴下して減圧ろ過した。ろ過フィルター上に残留したインク塊を、イオン交換水50mlを用いて減圧ろ過を継続しながら十分に洗浄した。洗浄後にフィルター上の残留物を拡大鏡を用いて観察してその残留粒子数(粗大粒子数)をカウントし、次の評価基準によって評価した。
(評価基準)
A:60℃14日間放置後に粗大粒子が確認できない
B:60℃14日間放置後に粗大粒子が1〜10個
C:60℃14日間放置後に粗大粒子が10個超
セイコーエプソン株式会社製、インクジェットプリンター「LX−10000F」を改造した連続帳票印刷機を用いて普通連続紙:型番「C34SB003」上に最大画像濃度に設定した連続ベタ画像を形成した。60秒間連続してベタ画像を形成した直後に、各色毎にノズルチェックパターンを印刷して拡大鏡と目視にて1色当たり160ノズルに対する吐出不良ノズル数をカウントした。この記操作を3回繰返し、吐出不良ノズル数の平均値を算出し、次の評価基準によって評価した。吐出不良評価の結果がC以上である場合、本願発明の効果が得られているということができる。
(評価基準)
A:吐出不良ノズル数が1ノズル以下である
B:吐出不良ノズル数が5ノズル以下、1ノズル超である
C:吐出不良ノズル数が10ノズル以下、5ノズル超である
D:吐出不良ノズル数が100ノズル以下、10ノズル超である
E:吐出不良ノズル数が100ノズル超である
セイコーエプソン株式会社製、インクジェットプリンター「LX−10000F」を改造した連続帳票印刷機を用いて普通連続紙:型番「C34SB003」上に各カラー色1インチ四方のベタ画像の中央に十字型の黒色線画像を形成した。形成した黒色線画像のにじみの発生状況を目視にて観察した。黒色ベタ画像の場合には、中央に十字型のカラー線画像を形成した。観察したにじみの最大長をスケールを用いて計測し、次の評価基準によって評価した。
(評価基準)
A:画像境界部にじみが確認できない
B:にじみが全領域の10%未満0%以上である
C:にじみが全領域の50%未満10%以上である
D:にじみが全領域の100%未満50%以上である
E:にじみが全領域に生じる
セイコーエプソン株式会社製、インクジェットプリンター「LX−10000F」を改造した連続帳票印刷機を用いて普通連続紙:型番「C34SB003」上に標準画像濃度に設定した連続ベタ画像を形成した。ベタ画像を形成した際のベタ埋まりの状態を拡大鏡、及び目視にて観察し、次の評価基準によって評価した。
(評価基準)
A:拡大鏡でベタ画像の埋まり不良が確認できない
B:拡大鏡で確認できるが、目視でベタ画像の埋まり不良が確認できない
C:目視でベタ画像の埋まり不良が確認できる
比較例では、高温放置試験では粗大粒子が確認できなかったものの、いずれも吐出不良ノズル数が多かった。これに対し、実施例ではいずれも吐出不良ノズル数が少なかった。
良ノズル数がやや増加した。実施例28より、インクと接する内袋がポリエチレンではない場合には、耐薬品性が低下して粗大粒子が確認され、吐出不良ノズル数がやや増加した。
Claims (15)
- 水系インクジェットインクを充填した内袋と、前記内袋を収容した可撓性の密封収容体と、を備え、
前記内袋は、前記内袋の容積に対して体積比で0.001以上の気相を含み、
前記水系インクジェットインクは、分散成分と、HLB値が11以上のアセチレングリコール系界面活性剤と、HLB値が9以下のアセチレングリコール系界面活性剤と、を含有する、インク収容体。 - 前記内袋は、23℃、1atmの環境下で、前記気相を10mL以上含む、請求項1に記載のインク収容体。
- 前記内袋は、23℃、1atmの環境下で、前記気相を100mL以下含む、請求項1または請求項2に記載のインク収容体。
- 前記内袋は、容積が1L以上である、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のインク収容体。
- 前記内袋は少なくとも一部がフィルムで構成されており、
前記フィルムの前記水系インクジェットインクと接する面を構成する最内層は、ポリエチレン層で構成される、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のインク収容体。 - 前記フィルムは、金属酸化物粒子を含有する層を有する、請求項5に記載のインク収容体。
- 前記フィルムは、最内層から順に、ポリエチレン層、金属酸化物粒子を含有する層およびポリエチレン層を有する、請求項5または請求項6に記載のインク収容体。
- 前記インク収容体は、前記水系インクジェットインクと接する面を構成する最内層から順に、ポリエチレン層、金属酸化物粒子を含有する層、ポリエチレン層、空気層、ポリエチレン層、金属酸化物粒子を含有する層およびポリエチレン層を有する、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のインク収容体。
- 前記ポリエチレン層は、可塑剤を含有しない、請求項5ないし請求項8のいずれか1項に記載のインク収容体。
- 前記密封収容体は、非弾性部材で構成される、請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載のインク収容体。
- 前記分散成分は、平均粒子径が50nm以上800nm以下である、請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載のインク収容体。
- 前記分散成分として顔料を含有し、
前記顔料は、カーボンブラック、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントバイオレット23、C.I.ピグメントレッド254およびC.I.ピグメントグリーン36から選択される1種以上である、請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載のインク収容体。 - 前記水系インクジェットインクにおいて、前記HLB値が11以上のアセチレングリコール系界面活性剤の含有量は、前記HLB値が9以下のアセチレングリコール系界面活性
剤の含有量よりも多い、請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載のインク収容体。 - 水系インクジェットインクを充填した内袋と、前記内袋を収容した可撓性の密封収容体と、を備え、
前記内袋は、前記水系インクジェットインクと接する面の表面積が1150cm2以上であり、
前記水系インクジェットインクは、分散成分と、HLB値が11以上のアセチレングリコール系界面活性剤と、HLB値が9以下のアセチレングリコール系界面活性剤と、を含有する、インク収容体。 - 水系インクジェットインクを充填した内袋と、前記内袋を収容した可撓性の密封収容体と、を備え、
前記内袋の容積は1L以上50L以下であり、
前記内袋は、23℃、1atmの環境下で、気相を10mL以上含み、
前記水系インクジェットインクは、分散成分と、HLB値が11以上のアセチレングリコール系界面活性剤と、HLB値が9以下のアセチレングリコール系界面活性剤と、を含有する、インク収容体。
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