JP2021195505A - 白色インク、インク収容部、インク吐出装置、及び記録物 - Google Patents

白色インク、インク収容部、インク吐出装置、及び記録物 Download PDF

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Sayuri Kojima
崇詞 玉井
Takashi Tamai
宏文 花澤
Hirofumi Hanazawa
佑樹 横濱
Yuki Yokohama
聡 高橋
Satoshi Takahashi
杏実 宮明
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健人 杉田
Taketo Sugita
光一朗 大山
Koichiro Oyama
みずき 黒羽
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Abstract

【課題】 酸化チタンなどの白色顔料を含有する白色インクは、記録媒体の隠蔽性に優れるものの、白色顔料の比重が大きいために沈降しやすく、かつ沈降すると再度分散させることが困難になるために吐出性が劣る課題がある。また、白色インクにより形成される画像表面にひび割れが発生する課題がある。【解決手段】 酸化ジルコニウム及び前記酸化ジルコニウム以外の白色顔料を含有し、前記酸化ジルコニウムの含有量は、前記白色顔料の含有量に対して25.0質量%以上50.0質量%以下であることを特徴とする白色インク。【選択図】なし

Description

本発明は、白色インク、インク収容部、インク吐出装置、及び記録物に関する。
インクジェットプリンターは、低騒音、低ランニングコスト、カラー印刷が容易であるなどの利点を有するため、デジタル信号の出力機器として一般家庭に広く普及している。また、近年では、家庭用のみならず、例えば、ディスプレイ、ポスター、掲示板等の産業用途にも利用されている。
しかし、産業用途の場合、記録媒体としては、紙に限定されず透明な記録媒体から着色された記録媒体まで幅広く用いられる。これらの記録媒体に白を表現する場合やカラーインクで着色する場合、記録媒体の透明性をインクで隠蔽したり、記録媒体の色をインクで十分に隠蔽したりする必要がある。このため、透明な記録媒体や着色された記録媒体を白色にするため白色インクが用いられている。また、カラーインクを用いる場合は、一般的な画像に用いるカラーインクと共通化するため、記録媒体にカラーインクの下地として白色インクを印刷してカラーの発色を向上させている。
特許文献1には、白色顔料である第1粒子と第1粒子とは種類が異なる無機微粒子である第2粒子とを含有する白色水系インク組成物を用いたインクジェット記録方法が開示されている。また、白色顔料である第1粒子としては、酸化チタンなどの無機酸化物等が挙げられている。
しかしながら、酸化チタンなどの白色顔料を含有する白色インクは、記録媒体の隠蔽性に優れるものの、白色顔料の比重が大きいために沈降しやすく、かつ沈降すると再度分散させることが困難になるために吐出性が劣る課題がある。また、白色インクにより形成される画像表面にひび割れが発生する課題がある。
請求項1に係る発明は、酸化ジルコニウム及び前記酸化ジルコニウム以外の白色顔料を含有し、前記酸化ジルコニウムの含有量は、前記白色顔料の含有量に対して25.0質量%以上50.0質量%以下であることを特徴とする白色インクである。
本発明の白色インクは、隠蔽性、吐出性、及び耐ひび割れ性に優れる効果を奏する。
図1は、インク吐出装置の一例を示す側面説明図である。 図2は、インクを収容するメインタンクの斜視図である。 図3は、インク吐出ヘッドの外観斜視説明図である。 図4は、同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図である。 図5は、同ヘッドのノズル配列方向と平行な方向の一部断面説明図である。 図6は、同ヘッドのノズル板の平面説明図である。 図7は、同ヘッドの流路部材を構成する各部材の平面説明図である。 図8は、同ヘッドの共通液室部材を構成する各部材の平面説明図である。 図9は、インク循環システムの一例を示すブロック図である。 図10は、インク吐出装置の一例の要部平面説明図である。 図11は、同装置の要部側面説明図である。 図12は、インク吐出ユニットの他の例の要部平面説明図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。
<<白色インク>>
本実施形態の白色インクは、酸化ジルコニウム及び酸化ジルコニウム以外の白色顔料を含有する。ここで、「酸化ジルコニウム以外の白色顔料」とは、酸化ジルコニウム以外の白色顔料から選ばれる少なくとも1つを表す。また、白色インクは、必要に応じて、有機溶剤、水、樹脂、界面活性剤、及びその他添加剤等を含有してもよい。
また、白色インクとは、社会通念上「白」と呼称される色の画像を形成できるインクを表し、例えば白色顔料以外の色材で微量着色されているものも含む。加えて、白色インクには、インクが「白(色)インク、ホワイトインク」などの名称で呼称、販売されるインクも含む。
<白色顔料>
白色顔料とは、インク中に含まれることで当該インクが白色を呈するようになる顔料である。白色顔料を構成する材料としては、後述する酸化ジルコニウム以外であれば特に制限はなく、例えば、酸化チタン、酸化鉄、酸化スズ、鉄とチタンの複合酸化物であるチタン酸鉄などの金属酸化物が挙げられる。また、これらの中でも、屈折率が高く、高い白色性を得ることができる点から、酸化チタンが好ましい。酸化チタンは、屈折率が高いため、酸化チタンにより構成される白色顔料を含む白色インクは、他の金属酸化物等により構成される白色顔料を含む白色インクと比べて白色性に優れる。
白色顔料の体積平均粒径は、260nm以上400nm以下であることが好ましく、280nm以上350nm以下がより好ましく、310nm以上340nm以下が更に好ましい。体積平均粒径が、260nm以上であると、白色性を向上することができる。体積平均粒径が、400nm以下であると、吐出安定性を向上することができる。
なお、体積平均粒径は、レーザー解析・散乱法(マイクロトラック法)、動的光散乱法(ナノトラック法)などを用いて測定することができ、例えば、粒度分析装置(商品名:ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
白色顔料の含有量は、白色インクの質量に対して5.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、7.0質量%以上15.0質量%以下であることがより好ましく、8.0質量%以上13.0質量%以下であることがさらに好ましい。
<酸化ジルコニウム>
酸化ジルコニウムは、ある程度の光透過性を有し粉末状態では白色を呈するため、上記の白色顔料と併用してインク中に含まれることで当該インクに白色性を付与するものである。
本実施形態の白色インク中に酸化ジルコニウムが含有されることが好ましい理由について説明する。上記のように、白色インクに含有される白色顔料としては、隠蔽力、着色力等に優れる酸化チタンなどが広く用いられている。しかし、酸化チタンなどの白色顔料は、比重がインク媒体と比較して大きいために沈降しやすく、更に、水性インクやソルベントインクなどの低粘度インク中では沈降速度が速くなる。また、酸化チタンなどの白色顔料が沈降すると最密充填構造を形成して再度分散させることが困難になる場合がある。そこで、酸化チタンなどの白色顔料を用いつつも酸化ジルコニウムを含有させることで、白色顔料の含有量を減らし、白色インクの吐出性、及び隠蔽性を両立させている。また、隠蔽力、着色力等に優れた酸化チタンなどの白色顔料を用いた白色インクは、画像に細かなひび割れが発生し、他のカラーインクと比較して光沢が減少する場合がある。そこで、酸化チタンなどの白色顔料に加えて酸化ジルコニウムを含有させることで、白色顔料の粒子の隙間に酸化ジルコニウムの粒子を入り込ませて耐ひび割れ性を向上させている。
酸化ジルコニウムの体積平均粒径は、上記の白色顔料より小さいことが好ましく、具体的には、300nm以下であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましい。酸化ジルコニウムの体積平均粒径が上記の白色顔料の体積平均粒径より小さいことで、白色インクを用いて形成された画像において、上記の白色顔料の粒子の隙間に酸化ジルコニウムの粒子が入り込むことができ、耐ひび割れ性を向上させることができる。また、小粒径の酸化ジルコニウムが、上記の白色顔料や加熱定着時に溶融しきれなかった樹脂粒子の隙間を埋めるように入り込むことで、画像の色味を変化させずに画像の光沢度低下を抑制することができる。
なお、体積平均粒径は、レーザー解析・散乱法(マイクロトラック法)、動的光散乱法(ナノトラック法)などを用いて測定することができ、例えば、粒度分析装置(商品名:ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
酸化ジルコニウムの含有量は、白色インクの質量に対して0.5質量%以上10.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上8.0質量%以下であることがより好ましく、2.0質量%以上6.0質量%以下であることがさらに好ましい。
また、酸化ジルコニウムの含有量は、白色顔料の質量に対して25.0質量%以上50.0質量%以下である。酸化ジルコニウムの含有量が25.0質量%以上50.0質量%以下であることで、白色インクの吐出性、耐ひび割れ性、及び隠蔽性を両立させることができる。具体的には、酸化ジルコニウムの含有量が25.0質量%以上である場合、白色インクの吐出性を低下させる白色顔料の含有量を減少させることができ、結果として白色インクの吐出性を向上させることができる。また、酸化ジルコニウムの含有量が25.0質量%以上である場合、白色顔料の粒子の隙間に酸化ジルコニウムの粒子が十分に入り込むことができ、耐ひび割れ性を向上させることができる。一方で、酸化ジルコニウムの含有量が50.0質量%以下である場合、白色顔料の含有量が過度に減少し、結果として白色顔料による得られる隠蔽性の低減を抑制することができる。
なお、酸化ジルコニウムの含有量が、白色顔料の質量に対して25.0質量%以上40.0質量%以下である場合、白色インクの吐出性、耐ひび割れ性、及び隠蔽性を両立させつつ、白色顔料による得られる隠蔽性の低減をより抑制することができる。
また、酸化ジルコニウムの含有量が、白色顔料の質量に対して40.0質量%以上50.0質量%以下である場合、白色インクの吐出性、耐ひび割れ性、及び隠蔽性を両立させつつ、白色インクの吐出性をより向上させることができる。
また、酸化ジルコニウムの含有量が、白色顔料の質量に対して30.0質量%以上50.0質量%以下である場合、白色インクの吐出性、耐ひび割れ性、及び隠蔽性を両立させつつ、耐ひび割れ性をより向上させることができる。
なお、白色顔料及び酸化ジルコニウムの合計含有量は、白色インクの質量に対して5.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましく、8.0質量%以上17.0質量%以下であることがより好ましく、12.5質量%以上15.0質量%以下であることがさらに好ましい。
<有機溶剤>
使用可能な有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、3−メトキシ−N,N-ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N-ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
また、炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールなどが挙げられる。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物は、記録媒体として紙を用いた場合に、インクの浸透性を向上させることができる。
有機溶剤のインク中における含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上60質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
<水>
インクにおける水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宣選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、インク全量に対して、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%以上60質量%以下がより好ましい。
<樹脂>
インク中に含有される樹脂の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、良好な定着性、高い画像硬度を得る点から、10nm以上1,000nm以下が好ましく、10nm以上200nm以下がより好ましく、10nm以上100nm以下が特に好ましい。
体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、定着性、インクの保存安定性の点から、インク全量に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
<界面活性剤>
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤には特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましい。シリコーン系界面活性剤としては、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられる。変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH、NHCHCHOH、NH(CHCHOH)、NH(CHCHOH)等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、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アルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサンなどが挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤が水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学などから入手できる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一般式(S−1)式で表わされる、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
Figure 2021195505
(但し、一般式(S−1)式中、m、n、a、及びbは、それぞれ独立に、整数を表わし、Rは、アルキレン基を表し、R’は、アルキル基を表す。)
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、例えば、KF−618、KF−642、KF−643(信越化学工業株式会社)、EMALEX−SS−5602、SS−1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ−2105、FZ−2118、FZ−2154、FZ−2161、FZ−2162、FZ−2163、FZ−2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK−33、BYK−387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などが挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2〜16の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素数が4〜16である化合物がより好ましい。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物などが挙げられる。 これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が少ないため好ましく、特に一般式(F−1)及び一般式(F−2)で表わされるフッ素系界面活性剤が好ましい。
Figure 2021195505
上記一般式(F−1)で表される化合物において、水溶性を付与するためにmは0〜10の整数が好ましく、nは0〜40の整数が好ましい。
Figure 2021195505
上記一般式(F−2)で表される化合物において、YはH、又はCmF2m+1でmは1〜6の整数、又はCHCH(OH)CH−CmF2m+1でmは4〜6の整数、又はCpH2p+1でpは1〜19の整数である。nは1〜6の整数である。aは4〜14の整数である。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。この市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF−470、F−1405、F−474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR、キャプストーンFS−30、FS−31、FS−3100、FS−34、FS−35(いずれも、Chemours社製);FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF−136A,PF−156A、PF−151N、PF−154、PF−159(オムノバ社製)、ユニダインDSN−403N(ダイキン工業株式会社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、Chemours社製のFS−3100、FS−34、FS−300、株式会社ネオス製のFT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF−151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN−403Nが特に好ましい。
インク中における界面活性剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましい。
<その他添加剤>
その他添加剤としては、例えば、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、及びpH調整剤などを挙げられる。
−消泡剤−
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
−防腐防黴剤−
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
−防錆剤−
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
−pH調整剤−
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
<インクの物性>
インクの物性としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粘度、表面張力、pH等が以下の範囲であることが好ましい。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば回転式粘度計(東機産業社製RE−80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。
インクの表面張力としては、記録媒体上で好適にインクがレベリングされ、インクの乾燥時間が短縮される点から、25℃で、35mN/m以下が好ましく、32mN/m以下がより好ましい。
インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7〜12が好ましく、8〜11がより好ましい。
<記録媒体>
記録に用いる記録媒体としては、特に限定されないが、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙等が挙げられる。
記録媒体としては、一般的な記録媒体として用いられるものに限られず、壁紙、床材、タイル等の建材、Tシャツなど衣料用等の布、テキスタイル、皮革等を適宜使用することができる。また、記録媒体を搬送する経路の構成を調整することにより、セラミックスやガラス、金属などを使用することもできる。
<記録物>
記録物とは、記録媒体と、当該記録媒体上に形成された記録層と、を有するものである。記録層とは、上記の白色インクにより形成される画像であって白色を呈する。また、記録層は上記の白色インクにより形成されるため、白色インクにおける固形分の組成比は記録層においても維持される。従って、例えば、記録層において酸化ジルコニウムの含有量は、前記白色顔料の含有量に対して25.0質量%以上50.0質量%以下である。
<記録方法、インク吐出装置>
本実施形態の記録方法は、上記の白色インクを用いた記録方法であって、記録媒体に白色インクを付与する工程を有する。また、白色インクを付与する工程の後に、付与した白色インクを乾燥させる工程を有することが好ましい。
本実施形態のインク吐出装置は、上記の白色インクが収容されているインク収容部と、当該インク収容部に収容されていた白色インクを吐出するインク吐出ヘッドと、を有する。
このインク吐出ヘッドは、白色インクを吐出するノズルと、ノズルと連通する個別液室と、白色インクを個別液室に流入させる流入流路と、白色インクを個別液室から流出させる流出流路と、を有することが好ましい。また、このときインク吐出装置は、流出流路から流出する白色インクを、流入流路に流入させて循環させる循環流路を有することが好ましく、白色インクを個別液室から流出させる負圧を発生する負圧発生手段を有することがより好ましい。
このようなインク吐出ヘッドを有するインク吐出装置を用いることで、白色インクに含まれる成分の凝集や沈降を抑制できる。特に、酸化チタン等のような比重の大きな白色顔料と、これら白色顔料ほどは比重が大きくない酸化ジルコニウムと、を併用した場合、吐出される白色インクに含まれる白色顔料と酸価ジルコニウムの比率が変化し、耐ひび割れ性や吐出性において最適なパフォーマンスを発揮できなくなる場合がある。しかし、上記のような循環機能を有するインク吐出装置を用いることで、白色顔料と酸価ジルコニウムの比率を均一に保つことが可能となり、耐ひび割れ性及び吐出性がより向上する。
インク吐出装置の一例について図1乃至図2を参照して説明する。図1は同装置の側面説明図である。図2はメインタンクの斜視説明図である。インク吐出装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、及び白色(W)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y、410w)の各インク収容部411は、例えばアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
メインタンク410から、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッドとが連通し、吐出ヘッドから記録媒体へインクを吐出可能となる。また、装置本体には乾燥機構501(印刷前の記録媒体を温めるプレヒーター、印刷後の記録媒体を乾燥させるドラムヒーター及びドライヤーなど)を有している。
<循環型吐出ヘッドを有するインク吐出装置、インク吐出方法>
以下に循環型吐出ヘッドの一例について図3ないし図8を参照して説明する。図3は同インク吐出ヘッドの外観斜視説明図、図4は同ヘッドのノズル配列方向と直交する方向の断面説明図、図5は同ヘッドのノズル配列方向と平行な方向の断面説明図、図6は同ヘッドのノズル板の平面説明図、図7は同ヘッドの流路部材を構成する各部材の平面説明図、図8は同ヘッドの共通液室部材を構成する各部材の平面説明図である。
このインク吐出ヘッドは、ノズル板1と、流路板2と、壁面部材としての振動板部材3とを積層接合している。そして、振動板部材3を変位させる圧電アクチュエータ11と、共通液室部材20と、カバー29を備えている。
ノズル板1は、インクを吐出する複数のノズル4を有している。
流路板2は、ノズル4に通じる個別液室6、個別液室6に通じる流体抵抗部7、流体抵抗部7に通じる液導入部8を形成している。また、流路板2は、ノズル板1側から複数枚の板状部材41〜45を積層接合して形成され、これらの板状部材41〜45と振動板部材3を積層接合して流路部材40が構成されている。
振動板部材3は、液導入部8と共通液室部材20で形成される共通液室10とを通じる開口としてのフィルタ部9を有している。
前記流入流路は、個別液室6に接続された流路であって個別液室流入「前」の流路であればよく、例えば、前記液導入部8や共通液室10などが流入流路に該当する。
振動板部材3は、流路板2の個別液室6の壁面を形成する壁面部材である。この振動板部材3は2層構造(限定されない)とし、流路板2側から薄肉部を形成する第1層と、厚肉部を形成する第2層で形成され、第1層で個別液室6に対応する部分に変形可能な振動領域30を形成している。
ここで、ノズル板1には、図6にも示すように、複数のノズル4が千鳥状に配置されている。
流路板2を構成する板状部材41には、図7(a)に示すように、個別液室6を構成する貫通溝部(溝形状の貫通穴の意味)6aと、流体抵抗部51、循環流路52を構成する貫通溝部51a、52aが形成されている。
同じく板状部材42には、図7(b)に示すように、個別液室6を構成する貫通溝部6bと、循環流路52を構成する貫通溝部52bが形成されている。
同じく板状部材43には、図7(c)に示すように、個別液室6を構成する貫通溝部6cと、循環流路53を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部53aが形成されている。
同じく板状部材44には、図7(d)に示すように、個別液室6を構成する貫通溝部6dと、流体抵抗部7なる貫通溝部7aと、液導入部8を構成する貫通溝部8aと、循環流路53を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部53bが形成されている。
同じく板状部材45には、図7(e)に示すように、個別液室6を構成する貫通溝部6eと、液導入部8を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部8b(フィルタ下流側液室となる)と、循環流路53を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部53cが形成されている。
振動板部材3には、図7(f)に示すように、振動領域30と、フィルタ部9と、循環流路53を構成するノズル配列方向を長手方向とする貫通溝部53dが形成されている。
このように、流路部材を複数の板状部材を積層接合して構成することで、簡単な構成で複雑な流路を形成することができる。
以上の構成により、流路板2及び振動板部材3からなる流路部材40には、各個別液室6に通じる流路板2の面方向に沿う流体抵抗部51、循環流路52及び循環流路52に通じる流路部材40の厚み方向の循環流路53が形成される。なお、循環流路53は後述する循環共通液室50に通じている。
前記流出流路は、個別液室6に接続された流路であって個別液室流入「後」の流路であればよく、例えば、前記循環流路52、53、循環共通液室50などが流出流路に該当する。
一方、共通液室部材20には、供給・循環機構494からインクが供給される共通液室10と循環共通液室50が形成されている。
共通液室部材20を構成する第1共通液室部材21には、図8(a)に示すように、圧電アクチュエータ用貫通穴25aと、下流側共通液室10Aとなる貫通溝部10aと、循環共通液室50となる底の有る溝部50aが形成されている。
同じく第2共通液室部材22には、図8(b)に示すように、圧電アクチュエータ用貫通穴25bと、上流側共通液室10Bとなる溝部10bが形成されている。
また、図3も参照して、第2共通液室部材22には、共通液室10のノズル配列方向の一端部と供給ポート71を通じる供給口部となる貫通穴71aが形成されている。
同様に、第1共通液室部材21及び第2共通液室部材22には、循環共通液室50のノズル配列方向の他端部(貫通穴71aと反対側の端部)と循環ポート81を通じる貫通穴81a、81bが形成されている。
なお、図8において、底の有る溝部については面塗りを施して示している(以下の図でも同じである)。
このように、共通液室部材20は、第1共通液室部材21及び第2共通液室部材22によって構成され、第1共通液室部材21を流路部材40の振動板部材3側に接合し、第1共通液室部材21に第2共通液室部材22を積層して接合している。
ここで、第1共通液室部材21は、液導入部8に通じる共通液室10の一部である下流側共通液室10Aと、循環流路53に通じる循環共通液室50とを形成している。また、第2共通液室部材22は、共通液室10の残部である上流側共通液室10Bを形成している。
このとき、共通液室10の一部である下流側共通液室10Aと循環共通液室50とはノズル配列方向と直交する方向に並べて配置されるとともに、循環共通液室50は共通液室10内に投影される位置に配置される。
これにより、循環共通液室50の寸法が流路部材40で形成される個別液室6、流体抵抗部7及び液導入部8を含む流路に必要な寸法による制約を受けることがなくなる。
そして、循環共通液室50と共通液室10の一部が並んで配置され、循環共通液室50は共通液室10内に投影される位置に配置されることで、ノズル配列方向と直交する方向のヘッドの幅を抑制することができ、ヘッドの大型化を抑制できる。共通液室部材20は、ヘッドタンクやインクカートリッジからインクが供給される共通液室10と循環共通液室50を形成する。
一方、振動板部材3の個別液室6とは反対側に、振動板部材3の振動領域30を変形させる駆動手段としての電気機械変換素子を含む圧電アクチュエータ11を配置している。
この圧電アクチュエータ11は、図5に示すように、ベース部材13上に接合した圧電部材12を有し、圧電部材12にはハーフカットダイシングによって溝加工して1つの圧電部材12に対して所要数の柱状の圧電素子12A、12Bを所定の間隔で櫛歯状に形成している。
ここでは、圧電部材12の圧電素子12Aは駆動波形を与えて駆動させる圧電素子とし、圧電素子12Bは駆動波形を与えないで単なる支柱として使用しているが、すべての圧電素子12A、12Bを駆動させる圧電素子として使用することもできる。
そして、圧電素子12Aを振動板部材3の振動領域30に形成した島状の厚肉部である凸部30aに接合している。また、圧電素子12Bを振動板部材3の厚肉部である凸部30bに接合している。
この圧電部材12は、圧電層と内部電極とを交互に積層したものであり、内部電極がそれぞれ端面に引き出されて外部電極が設けられ、外部電極にフレキシブル配線部材15が接続されている。
このように構成した循環型吐出ヘッドにおいては、例えば圧電素子12Aに与える電圧を基準電位から下げることによって圧電素子12Aが収縮し、振動板部材3の振動領域30が下降して個別液室6の容積が膨張することで、個別液室6内にインクが流入する。
その後、圧電素子12Aに印加する電圧を上げて圧電素子12Aを積層方向に伸長させ、振動板部材3の振動領域30をノズル4に向かう方向に変形させて個別液室6の容積を収縮させることにより、個別液室6内のインクが加圧され、ノズル4からインクが吐出される。
そして、圧電素子12Aに与える電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材3の振動領域30が初期位置に復元し、個別液室6が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室10から個別液室6内にインクが充填される。そこで、ノズル4のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の吐出のための動作に移行する。
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例(引き−押し打ち)に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。また、上述した実施形態では、個別液室6に圧力変動を与える圧力発生手段として積層型圧電素子を用いて説明したが、これに限定されず、薄膜状の圧電素子を用いることも可能である。更に、個別液室6内に発熱抵抗体を配し、発熱抵抗体の発熱によって気泡を生成して圧力変動を与えるものや、静電気力を用いて圧力変動を生じさせるものを使用することができる。
次に、循環型吐出ヘッドを用いたインク循環システムの一例を、図9を用いて説明する。
図9は、インク循環システムを示すブロック図である。
図9に示すように、インク循環システムは、メインタンク、インク吐出ヘッド、供給タンク、循環タンク、コンプレッサ、真空ポンプ、第一送液ポンプ、第二送液ポンプ、レギュレータ(R)、供給側圧力センサ、循環側圧力センサなどで構成されている。前記真空ポンプが負圧を発生する手段に該当する。供給側圧力センサは、供給タンクとインク吐出ヘッドとの間であって、インク吐出ヘッドの供給ポート71(図3参照)に繋がった供給流路側に接続されている。循環側圧力センサは、インク吐出ヘッドと循環タンクとの間であって、インク吐出ヘッドの循環ポート81(図3参照)に繋がった循環流路側に接続されている。
循環タンクの一方は第一送液ポンプを介して供給タンクと接続されており、循環タンクの他方は第二送液ポンプを介してメインタンクと接続されている。これにより、供給タンクから供給ポート71を通ってインク吐出ヘッド内にインクが流入し、循環ポートから排出されて循環タンクへ排出され、更に第一送液ポンプによって循環タンクから供給タンクへインクが送られることによってインクが循環する。
また、供給タンクにはコンプレッサがつなげられていて、供給側圧力センサで所定の正圧が検知されるように制御される。一方、循環タンクには真空ポンプがつなげられていて、循環側圧力センサで所定の負圧が検知されるよう制御される。これにより、インク吐出ヘッド内を通ってインクを循環させつつ、メニスカスの負圧を一定に保つことができる。
また、循環型吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出すると、供給タンク及び循環タンク内のインク量が減少していくため、適宜メインタンクから第二送液ポンプを用いて、メインタンクから循環タンクにインクを補充することが望ましい。メインタンクから循環タンクへのインク補充のタイミングは、循環タンク内のインクの液面高さが所定高さよりも下がったらインク補充を行うなど、循環タンク内に設けた液面センサなどの検知結果によって制御することができる。
次に、循環型吐出ヘッド内におけるインクの循環について説明する。図3に示すように、共通液室部材20の端部に、共通液室に連通する供給ポート71と、循環共通液室50に連通する循環ポート81が形成されている。供給ポート71及び循環ポート81は夫々チューブを介してインクを貯蔵する供給タンク・循環タンク(図9参照)につなげられている。そして、供給タンクに貯留されているインクは、供給ポート71、共通液室10、液導入部8、流体抵抗部7を経て、個別液室6へ供給される。
更に、個別液室6内のインクが圧電素子12の駆動によりノズル4から吐出される一方で、吐出されずに個別液室6内に留まったインクの一部もしくは全ては流体抵抗部51、循環流路52、53、循環共通液室50、循環ポート81を経て、循環タンクへと循環される。
なお、インクの循環は循環型吐出ヘッドの動作時のみならず、動作休止時においても実施することができる。動作休止時に循環することによって、個別液室内のインクは常にリフレッシュされると共に、インクに含まれる成分の凝集や沈降を抑制できるので好ましい。沈降を抑制できることから、長期に装置を停止した場合にも、再開後すぐに吐出安定性に優れた画像を得られる。
次に、循環型吐出ヘッドを用いてインクを吐出する装置の一例について図10及び図11を参照して説明する。図10は同装置の要部平面説明図、図11は同装置の要部側面説明図である。
この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構493によって、キャリッジ403は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構493は、ガイド部材401、主走査モータ405、タイミングベルト408等を含む。ガイド部材401は、左右の側板491A、491Bに架け渡されてキャリッジ403を移動可能に保持している。そして、主走査モータ405によって、駆動プーリ406と従動プーリ407間に架け渡したタイミングベルト408を介して、キャリッジ403は主走査方向に往復移動される。
このキャリッジ403には、インク吐出ヘッド404を搭載したインク吐出ユニット440を搭載している。インク吐出ユニット440のインク吐出ヘッド404は、例えば、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)、及び白色(W)の各色のインクを吐出する。また、インク吐出ヘッド404は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。
インク吐出ヘッド404の外部に貯留されているインクをインク吐出ヘッド404に供給するための供給・循環機構494により、インクがインク吐出ヘッド404内に供給・循環される。なお、本例において、供給・循環機構494は、供給タンク、循環タンク、コンプレッサ、真空ポンプ、送液ポンプ、レギュレータ(R)等で構成される。また、供給側圧力センサは、供給タンクとインク吐出ヘッドとの間であって、インク吐出ヘッドの供給ポート71に繋がった供給流路側に接続されている。循環側圧力センサは、インク吐出ヘッドと循環タンクとの間であって、インク吐出ヘッドの循環ポート81に繋がった循環流路側に接続されている。
この装置は、用紙410を搬送するための搬送機構495を備えている。搬送機構495は、搬送手段である搬送ベルト412、搬送ベルト412を駆動するための副走査モータ416を含む。
搬送ベルト412は用紙410を吸着してインク吐出ヘッド404に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト412は、無端状ベルトであり、搬送ローラ413と、テンションローラ414との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。
そして、搬送ベルト412は、副走査モータ416によってタイミングベルト417及びタイミングプーリ418を介して搬送ローラ413が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。
さらに、キャリッジ403の主走査方向の一方側には搬送ベルト412の側方にインク吐出ヘッド404の維持回復を行う維持回復機構420が配置されている。
維持回復機構420は、例えばインク吐出ヘッド404のノズル面(ノズルが形成された面)をキャッピングするキャップ部材421、ノズル面を払拭するワイパ部材422などで構成されている。
主走査移動機構493、供給・循環機構494、維持回復機構420、搬送機構495は、側板491A,491B、背板491Cを含む筐体に取り付けられている。
このように構成したこの装置においては、用紙410が搬送ベルト412上に給紙されて吸着され、搬送ベルト412の周回移動によって用紙410が副走査方向に搬送される。
そこで、キャリッジ403を主走査方向に移動させながら画像信号に応じてインク吐出ヘッド404を駆動することにより、停止している用紙410にインクを吐出して画像を形成する。
このように、この装置では、循環型吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。
次に、インク吐出ユニットの他の例について図12を参照して説明する。図12は同ユニットの要部平面説明図である。
このインク吐出ユニットは、前記インクを吐出する装置を構成している部材のうち、側板491A、491B及び背板491Cで構成される筐体部分と、主走査移動機構493と、キャリッジ403と、インク吐出ヘッド404で構成されている。
なお、このインク吐出ユニットの例えば側板491Bに、前述した維持回復機構420、及び供給・循環機構494の少なくともいずれかを更に取り付けたインク吐出ユニットを構成することもできる。
本願において、「インク吐出ヘッド」とは、ノズルからインクを吐出・噴射する機能部品である。
インクを吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ(積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子)、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。
「インク吐出ユニット」とは、インク吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、インクの吐出に関連する部品の集合体である。例えば、「インク吐出ユニット」は、供給・循環機構、キャリッジ、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つをインク吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
ここで、一体化とは、例えば、インク吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、インク吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
例えば、インク吐出ユニットとして、インク吐出ヘッドと供給・循環機構が一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、インク吐出ヘッドと供給・循環機構が一体化されているものがある。ここで、これらのインク吐出ユニットの供給・循環機構とインク吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。
また、インク吐出ユニットとして、インク吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。
また、インク吐出ユニットとして、インク吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、インク吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。
また、インク吐出ユニットとして、インク吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、インク吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。
また、インク吐出ユニットとして、供給・循環機構若しくは流路部品が取付けられたインク吐出ヘッドにチューブが接続されて、インク吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、インク貯留源のインクがインク吐出ヘッドに供給される。
主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。
−加熱乾燥手段、加熱乾燥工程−
インク吐出装置では、必要に応じて、加熱乾燥手段を有していても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができるが、インク吐出工程後に、加熱乾燥工程を設けることが好ましい。例えば、赤外線乾燥装置、マイクロ波乾燥装置、ロールヒーター、ドラムヒーター、温風などによりインクを付与した記録媒体を乾燥することができる。白色インクおよび非白色インクを乾燥させる乾燥工程は、加熱温度は90℃以上200℃以下が好ましく、120℃以上150℃以下がより好ましい。乾燥時間は、10秒以上60秒以下が好ましい。
また、画像表面を平滑化したり画像を定着する定着手段を有していても良く、加熱手段により100℃〜150℃に加熱し、熱定着させる定着工程を設けても良い。定着工程を設けることにより、画像記録物の光沢性及び定着性が向上する。熱定着手段としては、加熱された鏡面を持つローラやドラムヒーター等が好ましく、画像表面にロールヒーター、ドラムヒーターの鏡面部(平滑部)を接触させればよい。加熱温度は、画像品質、安全性及び経済性を考えると、100〜150℃に加熱された定着ローラが好ましい。
なお、インクの使用方法としては、インクジェット記録方法に制限されず、広く使用することが可能である。インクジェット記録方法以外にも、例えば、スプレーコート法などが挙げられる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
<白色顔料分散体1の作製>
酸化チタン(商品名:A−190、堺化学工業株式会社製)25g、顔料分散剤(商品名:TEGO Dispers651、エボニック社製)5g、水70gを混合し、ビーズミル(装置名:リサーチラボ、株式会社シンマルエンタープライゼス製)を用いて、ジルコニアビーズ(直径:0.3mm)を充填率60%、8m/sにて5分間分散させ、白色顔料分散体1を作製した。なお、白色顔料分散体1に含まれる酸化チタンの体積平均粒径は340nmであった。
<白色顔料分散体2の作製>
白色顔料分散体1の酸化チタンをアルミナ粒子(アルペースト2172(東洋アルミニウム社製))に変更した以外は白色顔料分散体1と同様にして白色顔料分散体2を作成した。なお、白色顔料分散体2に含まれる酸化チタンの体積平均粒径は300nmであった。
<酸化ジルコニウム分散体の作製>
酸化ジルコニウム(商品名:酸化ジルコニウム、1μm以下、高純度化学研究所)を水、アルコール等の分散媒、ジルコニア製のボールやビーズ等の粉砕媒体とともに攪拌回転させて粉砕し、次いで、分散媒を除去、乾燥する湿式粉砕を複数回繰り返し、体積平均粒径が180nmになるように分級した。
その後、白色顔料分散体1の酸化チタンを上記方法にて分級した酸化ジルコニウムに変更する以外は白色顔料分散体1と同様にして酸化ジルコニウム分散体を作成した。
<白色インクの調整>
(実施例1〜5、比較例1〜2)
下記表1に示す有機溶剤、界面活性剤、脱イオン水を1時間攪拌して均一に混合した。次に、樹脂を加えて更に1時間攪拌して均一に混合した。その後、白色顔料又は酸化ジルコニウムを加えて更に1時間攪拌して均一に混合した。この混合物を平均孔径5μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにより加圧ろ過し、粗大粒子やゴミを除去して白色インクを得た。なお、表1中の各組成物の含有量を示す数値の単位は「質量%」である。また、表1中の白色顔料及び酸化ジルコニウムの含有量は固形分量を示す。
なお、下記表1における成分の製造会社、商品名については、下記の通りである。
・ポリウレタン樹脂エマルジョン(商品名:スーパーフレックス420NS、第一工業製薬株式会社製)
・シリコーン界面活性剤(商品名:BYK−345、BYK社製)
得られた実施例1〜5、比較例1〜2の白色インクについて、以下のようにして、隠蔽性、吐出性、及び耐ひび割れ性を評価した。結果を下記表1に示す。
<隠蔽性>
白色インクを図9に示すインク循環システムを搭載したインクジェットプリンター(株式会社リコー製 IPSiO GXe5500の改造機)に充填し、30分間循環を休止した状態で放置した後、透明PETフィルム(東洋紡株式会社製、エステルフィルムE5100)に対して、Microsoft Word2003(Microsoft社製)にて作成した50cm×50cmのベタ画像を、インクを循環させながら印刷し、更に50℃の恒温槽で60分間乾燥させた。
この印刷したPETフィルムの下に市販の黒紙を敷いた状態で、印刷した部分を、分光測色濃度計(X−Rite939、X−Rite社製)を用いて、明度(L*50℃)を測定し、以下の基準で評価した。
[評価基準]
A:L*50℃値が、70以上である。
B:L*50℃値が、60以上70未満である。
C:L*50℃値が、60未満である。
<吐出性>
白色インクを図9に示すインク循環システムを搭載したインクジェットプリンター(株式会社リコー製 IPSiO GXe5500の改造機)に充填し、ヘッドをカバーで覆蓋した状態で温度10℃、湿度15%RHの環境下で1週間放置した後、インクを循環させながらノズルチェックパターンを印刷し、不吐出、及び噴射乱れの有無を目視観察し、以下の基準で評価した。
[評価基準]
A:不吐出、噴射乱れが全く存在しない。
B:若干の噴射乱れが認められる。
C:不吐出が認められるノズルが存在する。
<耐ひび割れ性>
白色インクを図9に示すインク循環システムを搭載したインクジェットプリンター(株式会社リコー製 IPSiO GXe5500の改造機)に充填し、30分間循環を休止した状態で放置した後、透明PETフィルム(東洋紡株式会社製、エステルフィルムE5100)に対して、Microsoft Word2003(Microsoft社製)にて作成した50cm×50cmのベタ画像を、インクを循環させながら印刷し、更に50℃の恒温槽で60分間乾燥させた。
この印刷したPETフィルムを目視及びルーペで観察し、以下の基準で評価した。
[評価基準]
A:目視及びルーペでひび割れが観察されない。
B:目視でひび割れが観察されないが、ルーペではひび割れが観察される。
C:目視及びルーペでひび割れが観察される。
Figure 2021195505
(図1〜図2について)
400 画像形成装置
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ
(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
501 乾燥機構
(図3〜図8について)
1 ノズル板
2 流路板
3 振動板部材
4 ノズル
6 個別液室
6a、6b、6c、6d、6e 個別液室を構成する貫通溝部
7 流体抵抗部
7a 流体抵抗部なる貫通溝部
8 液導入部
8a、8b 液導入部を構成する貫通溝部
9 フィルタ部
10 共通液室
10A 下流側共通液室
10a 貫通溝部
10B 上流側共通液室
10b 溝部
11 圧電アクチュエータ
12 圧電部材
12A、12B 圧電素子
13 ベース部材
15 フレキシブル配線部材
20 共通液室部材
21 第1共通液室部材
22 第2共通液室部材
25a、25b 圧電アクチュエータ用貫通孔
30 振動領域
30a、30b 凸部
40 流路部材
41〜45 板状部材
50 循環共通液室
50a 溝部
51 流体抵抗部
51a 流体抵抗部を構成する貫通溝部
52、53 循環流路
52a、52b 循環流路を構成する貫通溝部
53a、53b、53c、53d 循環流路を構成する貫通溝部
71 供給ポート
71a 貫通穴
81 循環ポート
81a、81b 貫通穴
(図10〜図12について)
401 ガイド部材
403 キャリッジ
404 インク吐出ヘッド
405 主走査モータ
406 駆動プーリ
407 従動プーリ
408 タイミングベルト
410 用紙
412 搬送ベルト
413 搬送ローラ
414 テンションローラ
416 副走査モータ
417 タイミングベルト
418 タイミングプーリ
420 維持回復機構
421 キャップ部材
422 ワイパ部材
440 インク吐出ユニット
491A、491B 側板
491C 背板
493 主走査移動機構
494 供給・循環機構
495 搬送機構
特開2019−171571号公報

Claims (10)

  1. 酸化ジルコニウム及び前記酸化ジルコニウム以外の白色顔料を含有し、
    前記酸化ジルコニウムの含有量は、前記白色顔料の含有量に対して25.0質量%以上50.0質量%以下であることを特徴とする白色インク。
  2. 前記酸化ジルコニウムの体積平均粒径は、200nm以下である請求項1に記載の白色インク。
  3. 前記白色顔料は、酸化チタンである請求項1又は2に記載の白色インク。
  4. 前記酸化ジルコニウムの含有量は、前記白色顔料の含有量に対して25.0質量%以上40.0質量%以下である請求項1から3のいずれか一項に記載の白色インク。
  5. 前記酸化ジルコニウムの含有量は、前記白色顔料の含有量に対して40.0質量%以上50.0質量%以下である請求項1から3のいずれか一項に記載の白色インク。
  6. 前記酸化ジルコニウムの含有量は、前記白色顔料の含有量に対して30.0質量%以上50.0質量%以下である請求項1から3のいずれか一項に記載の白色インク。
  7. 請求項1から6のいずれか一項に記載の白色インクが収容されているインク収容部。
  8. 請求項7に記載のインク収容部と、前記インク収容部に収容されていた前記白色インクを吐出するインク吐出ヘッドと、を有するインク吐出装置。
  9. 前記インク吐出ヘッドは、前記白色インクを吐出するノズルと、前記ノズルと連通する個別液室と、前記白色インクを前記個別液室に流入させる流入流路と、前記白色インクを前記個別液室から流出させる流出流路と、を有し、
    前記インク吐出装置は、前記流出流路から流出する前記白色インクを、前記流入流路に流入させて循環させる循環流路を有する請求項8に記載のインク吐出装置。
  10. 記録媒体と、前記記録媒体上に形成された白色の記録層と、を有する記録物であり、
    前記記録層は、酸化ジルコニウム及び前記酸化ジルコニウム以外の白色顔料を含有し、
    前記酸化ジルコニウムの含有量は、前記白色顔料の含有量に対して25.0質量%以上50.0質量%以下であることを特徴とする記録物。
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