JP4736328B2 - インクジェット記録方法 - Google Patents

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Description

本発明は、新規のインクジェット用インクを用いたインクジェット記録方法に関する。
インクジェット記録は、インクの微小液滴を種々の作動原理により飛翔させて紙等の記録材料に付着させ、画像・文字等の記録を行うものであるが、比較的高速、低騒音、多色化が容易である等の利点を有している。
近年、インクジェット記録は、簡便・安価に画像を作成出来るため、写真、各種印刷、マーキング、カラーフィルター等の特殊印刷など、様々な印刷分野に応用されてきている。特に、微細なドットを出射、制御するインクジェット記録装置や、色再現域、耐久性、出射適性等を改善したインク及びインクの吸収性、色材の発色性、表面光沢などを飛躍的に向上させた専用紙を用い、銀塩写真に匹敵する画質を得ることも可能となっている。今日のインクジェット記録方式の画質向上は、記録装置、インク、記録材料の全てが揃って初めて達成されている。
インクジェット記録に用いられるインクジェットプリンタは、インクジェットヘッドから記録材料上にインク滴を吐出して記録を行うもので、記録手段のコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができ、ランニングコストが安く、カラー画像を記録するのが容易である等の利点を有している。
最近では、高精細画像記録の観点から、インクジェットヘッドのノズル孔径がより小さくなってきている。しかしながら、ノズル孔径が小さくなるとノズル部でのインクの目詰まりやデキャップを起こしやすくなり、それを防止するため、ノズル部のサクションやワイピングなどのメンテナンスの頻度が高まり、画像印字時間以外に多くのメンテナンス時間が必要となり、特に、印字速度の高速化が求められている現在では、ノズル孔径の小サイズ化に伴う上述の様なメンテナンスに要する時間の増加は、大きな妨げとなっている。
一方、インクジェットプリンタには、インクジェットヘッドが記録材料の搬送方向に交差する方向に移動して走査するシリアルプリント方式と、インクジェットヘッドが記録材料の搬送方向に交差する方向に固定配置されているラインプリント方式とが知られている。
上記ラインプリント方式のインクジェットプリンタは、記録材料の搬送方向と直交する方向にインクジェットヘッドが並列された固定式の記録ヘッドを用い、記録材料を搬送方向に送る副走査のみで記録する方式であり、インクジェットヘッドからインクを吐き出して一括して1行分の記録を連続的に行いながら所定量の紙送りを行い、記録材料全体に画像が記録される方法であり、高速印字を達成しやすい方法である反面、インクジェットヘッドが固定されているため、メンテナンスがしずらい機構となっているため、上記のようなノズル部でのインクの目詰まりやデキャップに伴うメンテナンス時間をできる限り少なく押さえる要求が高い。
これに対し、シリアルプリント方式(以下、シャトルヘッド方式ともいう)のインクジェットジェットプリンタは、記録材料を間欠的に搬送しながら記録材料の搬送方向と直交方向にインクジェットヘッドを移動させ画像の形成を行うものでり、このシリアル式のインクジェットプリンタでは、メンテナンスが容易であり反面、高精細な画像を安定して得ずらく、また、インクジェットヘッドが往復駆動されるため、印字速度の高速化に対しては問題を抱えている。
上述のインクジェットプリンターの高速化や高精細化の妨げとなるインクの目詰まりやデキャップを改良する方法としては、例えば、用いるインク中に両面界面活性剤であるアミンオキシドを含有させ、インク中でのネットワークや凝集物の防止する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、上記方法で提案されているインク溶媒は、蒸気圧が高い水を主たる溶媒とするものであり、水の蒸発に伴うインク液の粘度上昇により、デキャップを防止できる能力には自ずと限界があるという問題を抱えている。
また、水と水溶性有機溶媒と水溶性染料を用い、水などの蒸気圧の高い成分が蒸発しても、インク液が固化せず、またインク液の粘度変化率が初期粘度の10倍以内となるインク構成材料を選択する方法が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。しかしながら、この方法では、未蒸発溶媒に対し高い溶解性を有する染料の選択が必要となり、その結果、記録材料に印字した後の染料の拡散が大きくなり、滲みを引き起こす要因となる。
また、特定のラテックスポリマーと、3−ヘキシルー2.5−ジオール及び1,2−オクタンジオールとを併用したインクが開示されている(例えば、特許文献3参照。)。しかしながら、この方法では、1,2−オクタンジオールの添加量が多いとフェザリングが生じるため、その添加量は0.01〜0.5質量%の範囲に制限されている。このため、デキャップに対する改良効果は、決して充分とは言えないのが現状である。また、この方法では、蒸気圧が高い水を主たる溶媒とするものであり、水の蒸発に伴うインク液の粘度上昇により、デキャップを防止効果に限界があるという問題を抱えている。
この様に高精細画像や高速印字と、それに伴うデキャップの改良を同時に満足する方法が未だ見出されていないのが現状である。
一方、インクジェット記録方法で用いる記録材料においては、専用紙を必要とするインクジェット画像記録システムでは、用いることのできる記録材料が制限されること、記録材料のコストアップ等が問題となること、また、特に、オフィスにおいて、記録材料(例えば、普通紙、コート紙、アート紙、普通紙両面印刷等)の制約を受けずに高速でフルカラー印字が行えるシステムのニーズが益々高まりつつある。
インクジェット用インクの組成についても、高速で印字でき、普通紙での文字再現性がよく、印字の際の裏抜け(印字したインクが記録材料を通過し、裏面にその画像が映る現象)、フェザリング、画像滲みの発生がなく、また紙への浸透が速く乾燥が速い等の観点で種々の検討が行われてきた。
その一つの方法として、インクジェット用インクとして、水の含有率を50質量%以上とした、所謂水性インクジェット用インクが広く用いられているが、この様な水性インクジェット用インクを用いて、電子写真用コピー紙や上質紙、中質紙といった普通紙に画像記録を行った場合、画像の裏抜け、フェザリング等の浸透性に起因する問題に加え、画像記録した普通紙のカールやコックリングが大きな問題となる。
上記課題に対し、ブリストウ法における記録材料への濡れ時間と吸収係数を規定し、浸透性を改良したインクを用いるインクジェット記録方法が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。しかしながら、この方法では、インク中の色剤も同時に普通紙内部に浸透してしまうため、画像濃度の低下やインクの裏抜けが大きくなり、特に、両面印刷には適性を有していないという欠点を抱えている。
また、特定のアミド化合物、ピリジン誘導体、イミダゾリン化合物または尿素化合物をカール防止剤として含有するインクジェット用インクが開示されている(例えば、特許文献5参照。)。しかしながら、この方法では、インク液の乾燥に伴い、記録ヘッドのノズル部で目詰まりを起こしやすいという問題を有している。
また、上記カールを改良する方法として、画像印字面の裏面側に、水を含む溶液を付与してカールバランスを適正化するインクジェット記録法補が提案されている(例えば、特許文献6参照。)。しかしながら、この方法では、普通紙へのインク及びカールバランス液の付着量の増加に伴い、普通紙の強度が低下し、搬送時にジャミング等を生じやすい欠点があった。
また、水性インクジェット用インクに代えて、高速で印字を行うことのできるソルベント系インクも検討されている。即ち、揮発性溶媒を含有して乾燥性を高めた油性インク(ソルベント系インクジェットインク)を用いることで、普通紙に印字しても、記録材料への浸透が速く乾燥時間が短く、記録材料のカール等が生じず、高速な印字が可能である。しかしながらソルベント系インクは、普通紙媒体への浸透性が高いため、文字再現性が悪いこと、および記録材料での裏抜けを引き起こす問題を抱えている。
特開平11−172174号公報 特開2000−95983号公報 特開2000−239591号公報 特開平10−316915号公報 特開平9−176538号公報 特開平10−272828号公報
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、インクジェットプリンタでの出射安定性、デキャップ耐性に優れ、かつ形成画像の文字品質、裏抜け耐性が良好で、かつ印字した記録材料のカール特性に優れたインクジェット用インクを用いたインクジェット記録方法を提供する。
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
(請求項1)
25℃における蒸気圧が133Pa以下であり、25℃における表面張力が25mN/m以上、40mN/m以下であり、25℃における粘度が1mPa・s以上、50mPa・s以下である溶媒Aと該溶媒Aよりも蒸気圧が高い溶媒Bとで構成され、該溶媒Aと該溶媒Bとの混合比により粘度の極大部を示し、該溶媒Aの混合比が該粘度の極大部を示す溶媒Aの比率よりも高く、かつ該溶媒Aの含有率{〔溶媒A/(溶媒B+溶媒A)×100〕}が、50質量%以上、95質量%以下である溶媒セットを含有するインクジェット用インクを、インクジェット記録ヘッドから普通紙上に吐出して画像記録することを特徴とするインクジェット記録方法
(請求項2)
前記溶媒Bが、水であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録方法
(請求項
全溶媒量(溶媒A+溶媒B)に対する溶媒Bの含有率が、10質量%以上、50質量%未満であることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録方法
(請求項
着色剤として顔料を含有することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法
(請求項
前記インクジェット用インクを、30μm以下のノズル径を有するピエゾ型インクジェット記録ヘッドから吐出して、記録材料に画像記録することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
(請求項
前記インクジェット用インクを、30μm以下のノズル径を有するラインヘッド方式のピエゾ型インクジェット記録ヘッドから吐出して、記録材料に画像記録することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
(請求項
前記インクジェット用インクを、30μm以下のノズル径を有するピエゾ型インクジェット記録ヘッドを用いて、20ppm以上の印字速度で、記録材料に画像記録することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
本発明によれば、インクジェットプリンタでの出射安定性、デキャップ耐性に優れ、かつ形成画像の文字品質、裏抜け耐性が良好で、かつ印字した記録材料のカール特性に優れたインクジェット用インクを用いたインクジェット記録方法を提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明者らは、上記課題に鑑みて鋭意検討を行った結果、25℃における蒸気圧が133Pa以下であり、25℃における表面張力が25mN/m以上、40mN/m以下であり、25℃における粘度が1mPa・s以上、50mPa・s以下である溶媒Aと、該溶媒Aよりも蒸気圧が高い溶媒Bとで構成され、該溶媒Aと該溶媒Bとの混合比により粘度の極大部を示し、該溶媒Aの混合比が該粘度の極大部を示す溶媒Aの比率よりも高く、かつ該溶媒Aの含有率{〔溶媒A/(溶媒B+溶媒A)×100〕}が、50質量%以上、95質量%以下である溶媒セットを含有するインクジェット用インクを、インクジェット記録ヘッドから普通紙上に吐出して画像記録することを特徴とするインクジェット記録方法により、インクジェットプリンタにおける出射安定性、例えば、間欠出射時のノズル欠やインク液滴の飛翔曲がりが改良され、加えてデキャップ耐性に優れ、かつ記録材料上に形成した画像の文字品質、裏抜け耐性が良好で、かつ印字した記録材料のインク液に起因するカール特性に優れたインクジェット用インクを用いたインクジェット記録方法を実現できることを見出し、本発明に至った次第である。
本発明でいう溶媒セットにおける粘度の極大値とは、溶媒Aと、溶媒Aより蒸気圧が高い溶媒Bとを、それぞれ単独の粘度と、任意の比率でそれぞれ混合して混合溶媒とした時の粘度とを測定し、横軸に各溶媒の混合比率をとり、縦軸にそれぞれの単独溶媒及び混合溶媒における粘度をプロットして関係曲線を作成し、この関係曲線が混合比率に従って、一定の比率で粘度が変化するのではなく、特定の混合比率で極大粘度を示す特性を有することが特徴である。
本発明のインクジェット用インク(以下、単にインクともいう)においては、溶媒Aと溶媒Bの混合比率は、上記関係曲線における粘度の極大値を示す混合比率から、より蒸気圧の低い溶媒Aの混合比率が高い領域で構成し、かつ前式で規定する溶媒Aの含有率が、50質量%以上、95質量%以下であることを特徴とするのもである。この様な構成とすることにより、蒸気圧の高い溶媒Bが、例えば、インクジェットヘッドのノズル部等で蒸発を起こしても、インク自身の粘度変動を最小に抑制でき、その結果、ノズル部でのインク液滴の出射安定性を維持すると共に、デキャップの発生を効果的に抑えることができる。更に、この様な構成からなる溶媒セットを有する本発明のインクを用いることにより、記録材料、特に、普通紙のようなインク吸収性の高い記録材料に印字を行った際に、インクが裏まで貫通することなく良好な裏抜け耐性を実現すると共に、フェザリング等に起因する印字した画像滲みを低減し、かつ画像形成した記録材料のカール特性に悪影響を与えることがなく、安定した画像形成を実現することができる。
本発明のインクでは、溶媒セットとして、少なくとも溶媒Aと、溶媒Aよりも蒸気圧の高い溶媒Bとを用いる。
本発明に係る溶媒Aとしては、併用する溶媒Bに対し蒸気圧が低い溶媒であり、25℃における蒸気圧が133Pa以下溶媒であることを1つの特徴とし、より好ましく0.01〜67Paの蒸気圧を持つ溶媒である。また、溶媒Aの液物性として、25℃における表面張力が25〜40mN/mであることを1つの特徴とし、好ましくは25〜32mN/mである。また、溶媒Aの粘度としては、25℃で1〜50mPa・sであることを1つの特徴とし、好ましくは1〜30mPa・sである。
本発明に係る溶媒Aの具体例としては、例えば、エチレングリコールモノアルキルエーテル類(例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、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等)、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類(例えば、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等)、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル類(例えば、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル等)、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類(例えば、プロピ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、プロピレングリコールモノブチルエーテル等)、ジプロピレンリコールモノアルキルエーテル類(例えば、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等)、トリプロピレンリコールモノアルキルエーテル類(例えば、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル等)等を挙げることができ、好ましくはジアルキレングリコールモノアルキルエーテル類またはトリアルキレングリコールモノアルキルエーテル類である。
上記溶媒Aは、溶媒Aと溶媒Bの総溶媒量の50質量%以上、95%以下含有することが特徴であり、好ましくは60質量%以上、90質量%以下である。
本発明に係る溶媒Bは、上記の溶媒Aに対し蒸気圧が高い溶媒であり、その条件を満たす範囲であれば特に制限はないが、本発明のインクで好ましく用いることのできる溶媒Bとしては、例えば、水、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、エチレングリコール等を挙げることができ、本発明の目的効果をより発揮させる観点からは水であることがより好ましい。
本発明のインクにおいては、全溶媒量(溶媒A+溶媒B)に対する溶媒Bの含有率が、10質量%以上、50質量%未満であることが好ましい。
本発明において、各溶媒及び混合溶媒の粘度や蒸気圧は、例えば、「新版 溶剤ポケットブック」有機合成化学協会編、オーム社(1994年)に記載の各データや、あるいは公知の測定方法に従って求めることができる。
本発明のインクには、上記説明した本発明に係る各溶媒の他に、各種機能性添加剤を含有する。
本発明のインクは、前記の溶媒中に着色剤、更に、後述するような各添加剤を必要に応じ含有するものであり、本発明に用いられる着色剤の色相としては、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ブルー、グリーン、レッドが好ましく用いられ、特に好ましくはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各着色剤である。
本発明のインクは、着色剤が染料である染料インク、あるいは着色剤がインクジェット用インクを構成する溶媒に不溶で、微細な顔料粒子を含む分散系を形成する顔料インク、あるいは着色剤が着色した高分子ポリマーの分散体からなる分散インク等の種々のインクジェット用インクに適用できる。
本発明で用いることのできる染料としては、アゾ染料、メチン染料、アゾメチン染料、キサンテン染料、キノン染料、フタロシアニン染料、トリフェニルメタン染料、ジフェニルメタン染料等を挙げることができ、その具体的化合物としては、例えば、特開2002−264490号公報に例示した染料を挙げることができる。
また、前記ポリマー等と共に着色微粒子を形成し着色剤となる油溶性染料については、通常カルボン酸やスルホン酸等の水溶性基を有さない有機溶剤に可溶で水に不溶な染料、例えば分散染料等が選ばれる。また、水溶性染料を長鎖の塩基と造塩することにより油溶性を示す染料も含まれ、例えば、酸性染料、直接染料、反応性染料と長鎖アミンとの造塩染料が知られている。
しかしながら、本発明のインクにおいては、着色剤としては顔料を用いることが好ましく、前記溶媒系に溶解度を有しない顔料が、本発明の目的効果をいかんなく発揮させる観点から好ましい。
本発明において使用できる顔料としては、従来公知のものを特に制限なく使用でき、水分散性顔料、溶剤分散性顔料等何れも使用可能であり、例えば、不溶性顔料、レーキ顔料等の有機顔料及び、カーボンブラック等の無機顔料を好ましく用いることができる。
不溶性顔料としては、特に限定するものではないが、例えば、アゾ、アゾメチン、メチン、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、キナクリドン、アントラキノン、ペリレン、インジゴ、キノフタロン、イソインドリノン、イソインドリン、アジン、オキサジン、チアジン、ジオキサジン、チアゾール、フタロシアニン、ジケトピロロピロール等が好ましい。
好ましく用いることのできる具体的顔料としては、以下の顔料が挙げられる。
マゼンタまたはレッド用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド2、C.I.ピグメントレッド3、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド6、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド15、C.I.ピグメントレッド16、C.I.ピグメントレッド48:1、C.I.ピグメントレッド53:1、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド139、C.I.ピグメントレッド144、C.I.ピグメントレッド149、C.I.ピグメントレッド166、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド178、C.I.ピグメントレッド222等が挙げられる。
オレンジまたはイエロー用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントオレンジ31、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー15、C.I.ピグメントイエロー15:3、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー94、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。
グリーンまたはシアン用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:2、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントグリーン7等が挙げられる。
以上の他にレッド、グリーン、ブルー、中間色が必要とされる場合には以下の顔料を単独あるいは併用して用いることが好ましく、例えば
C.I.Pigment Red;209、224、177、194、
C.I.Pigment Orange;43、
C.I.Vat Violet;3、
C.I.Pigment Violet;19、23、37、
C.I.Pigment Green;36、7、
C.I.Pigment Blue;15:6、
等が用いられる。
また、ブラック用の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブラック1、C.I.ピグメントブラック6、C.I.ピグメントブラック7等が挙げられる。
本発明で用いられる顔料は、分散剤及びその他所望する諸目的に応じて必要な添加物と共に分散機により分散して用いることが好ましい。分散機としては従来公知のボールミル、サンドミル、ラインミル、高圧ホモジナイザー等が使用できる。
本発明のインクに使用する顔料分散体の平均粒径は、10nm以上200nm以下であることが好ましく、10nm以上100nm以下がより好ましく、10nm以上50nm以下がさらに好ましい。顔料分散体の平均粒径が100nmを越えると、分散が不安定となり。また、顔料分散体の平均粒径が10nm未満になっても顔料分散体の安定性が悪くなりやすく、インクの保存安定性が劣化しやすくなる。
顔料分散体の粒径測定は、光散乱法、電気泳動法、レーザードップラー法等を用いた市販の粒径測定機器により求めることが出来る。また、透過型電子顕微鏡による粒子像撮影を少なくとも100粒子以上に対して行い、この像をImage−Pro(メディアサイバネティクス製)等の画像解析ソフトを用いて統計的処理を行うことによっても求めることが可能である。
本発明のインクジェット用インクにおいて、分散時の添加剤として界面活性剤を用いることができる。本発明に用いられる界面活性剤としては陽イオン性、陰イオン性、両性、非イオン性のいずれも用いることができる。
陽イオン性界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、脂肪族4級アンモニウム塩、ベンザルコニウム塩、塩化ベンゼトニウム、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、等が挙げられる。
陰イオン性界面活性剤としては、脂肪酸石鹸、N−アシル−N−メチルグリシン塩、N−アシル−N−メチル−β−アラニン塩、N−アシルグルタミン酸塩、アシル化ペプチド、アルキルスルフォン酸塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩、アルキルスルホ酢酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、N−アシルメチルタウリン、硫酸化油、高級アルコール硫酸エステル塩、第2級高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸塩、第2級高級アルコールエトキシサルフェート、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、モノグリサルフェート、脂肪酸アルキロールアミド硫酸エステル塩、アルキルエーテルリン酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、アミノカルボン酸塩、イミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。
非イオン活性剤としては、ポリオキシエチレン2級アルコールエーテル、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ステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンヒマシ油、硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアミンオキサイド、アセチレングリコール、アセチレンアルコール等が挙げられる。
また、インク吐出後のインク液滴の普通紙中への浸透を加速するために界面活性剤を使用することが好ましく、そのような界面活性剤としては、インクに対して保存安定性等の悪影響を及ぼさないものであれば限られるものではなく、上記の分散時の添加剤として使用する界面活性剤と同様のものが用いることができる。
また、本発明のインク中には、インクの多価金属イオンであるカルシウムイオン、マグネシウムイオン及び鉄イオンの総含有量が、10ppm以下であることが好ましく、より好ましくは0.1〜5ppm、特に好ましくは0.1〜1ppmである。
インクジェット用インク中の多価金属イオンの含有量を、上記で規定した量とすることにより、高い分散安定性を有するインクを得ることができる。本発明に係る多価金属イオンは、硫酸塩、塩化物、硝酸塩、酢酸塩、有機アンモニウム塩、EDTA塩等に含有されている。
本発明のインクでは、上記説明した以外に、必要に応じて、出射安定性、プリントヘッドやインクカートリッジ適合性、保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上の目的に応じて、公知の各種添加剤、例えば、多糖類、粘度調整剤、比抵抗調整剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止剤、防ばい剤、防錆剤等を適宜選択して用いることができ、例えば、流動パラフィン、ジオクチルフタレート、トリクレジルホスフェート、シリコンオイル等の油滴微粒子、特開昭57−74193号、同57−87988号及び同62−261476号に記載の紫外線吸収剤、特開昭57−74192号、同57−87989号、同60−72785号、同61−146591号、特開平1−95091号及び同3−13376号等に記載されている退色防止剤、特開昭59−42993号、同59−52689号、同62−280069号、同61−242871号及び特開平4−219266号等に記載されている蛍光増白剤等を挙げることができる。
上記構成からなる本発明のインクは、インクの表面張力としては、25℃で25〜40mN/mであることが好ましく、より好ましくは25〜35mN/mであり、更に好ましくは30〜35mN/mである。また、インク粘度としては、25℃で1〜40mPa・sであることが好ましく、より好ましくは5〜40mPa・sであり、更に好ましくは5〜15mPa・sである。また、本発明のインク中の溶存酸素濃度は、25℃で2ppm以下であることが好ましく、この溶存酸素濃度条件とすることにより、気泡の形成を抑制することができ、高速印字においても出射安定性に優れたインクジェット記録方法を実現することができる。インク中に溶存している溶存酸素を測定する方法としては、例えば、溶存酸素測定装置DO−14P(東亜電波(株)製)を用いて測定することができる。
本発明のインクジェット用インクを用いた画像形成方法においては、例えば、インクジェット用インクを装填したプリンター等により、デジタル信号に基づきインクジェットヘッドよりインクを液滴として吐出させ普通紙に付着させることでインクジェットプリントが得られる。
本発明のインクを吐出して画像形成を行う際に、使用するインクジェットヘッドはオンデマンド方式でもコンティニュアス方式でも構わない。又吐出方式としては、電気−機械変換方式(例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等)、電気−熱変換方式(例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット(R)型等)等など何れの吐出方式を用いても構わない。
その中でも、本発明のインクジェット記録方法においては、本発明のインクを30μm以下のノズル径を有するピエゾ型インクジェット記録ヘッドから吐出させて、記録材料に記録を行うこと、更に、30μm以下のノズル径を有するラインヘッド方式のピエゾ型インクジェット記録ヘッドから吐出させて、記録材料に記録を行うこと、また、30μm以下のノズル径を有するピエゾ型インクジェット記録ヘッドを用いて、20ppm以上の印字速度で、記録材料に画像記録することを特徴とする。
インクジェットプリンターの印字方式として、シャトルヘッド方式の記録ヘッドに対し、ラインヘッド方式の記録ヘッドを用いて印字することにより、本発明のインクの印字特性を十分に引き出すことができ、その結果、インク液滴の記録材料への着弾時の極めて良好なドット形状(真円性)や印字精度を達成することができる。
また、本発明のインクは、出射安定性やデキャップ耐性に優れた特性を有しており、高速印字に優れた特性を持っており、印字速度として、20ppm以上の高速で印字することが好ましく、より好ましくは20ppm以上、100ppm以下であり、より好ましくは25ppm以上、50ppm以下である。なお、本発明でいうppmとは、A4サイズの記録材料の1分間当たりの印字枚数(Page Per Minute)を指す。
本発明のインクジェット記録方法で用いる記録材料としては、印字するインクの吸収性、保持性を有していれば制限なく用いることができ、例えば、非吸収性支持体、あるいは吸収性支持体上のインクを吸収、保持するインク吸収層を設けたインクジェット専用の記録材料や、コート紙、非コート紙等の紙支持体を用いることができるが、本発明のインクジェット記録方法においては、記録材料として普通紙を用いて画像印字を行うことが、本発明による裏抜け防止効果や高い文字品質の画像が得られ観点から好ましい。
本発明のインクジェット記録方法で用いる普通紙としては、特に制限はないが、非塗工紙、特殊印刷用紙、及び情報用紙の一部に属する80〜200μmの非コート紙が望ましい。本発明に係る普通紙の構成は、LBKP及びNBKPに代表される化学パルプ、サイズ剤及び填料を主体とし、その他の抄紙助剤を必要に応じて用い、常法により抄紙される。本発明に係る普通紙に使用されるパルプ材としては、機械パルプや古紙再生パルプを併用してもよいし、又、これらを主材としても何ら問題はない。
本発明に係る普通紙に内添されるサイズ剤としては、例えば、ロジンサイズ、AKD、アルニケル無水コハク酸、石油樹脂系サイズ、エピクロルヒドリン、カチオン澱粉及びアクリルアミド等が挙げられる。
また、本発明に係る普通紙に内添される填料としては、例えば微粉珪酸、珪酸アルミニウム、ケイソウ土、カオリン、カオリナイト、ハロイサイト、ナクライト、ディッカイト、パイロフィライト、セリサイト、二酸化チタン、ベントナイト等が挙げられる。
また、本発明に係る普通紙には、本発明のインクの裏抜けや着色剤の定着性を高める観点から、水溶性多価金属塩を含有していてもよい。
本発明に係る普通紙に用いることのできる水溶性多価金属塩としては、特に制限はないが、例えば、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、亜鉛、鉄、ストロンチウム、バリウム、ニッケル、銅、スカンジウム、ガリウム、インジウム、チタン、ジルコニウム、スズ、鉛などの金属塩、硫酸塩、硝酸塩、ギ酸塩、コハク酸塩、マロン酸塩、クロロ酢酸塩、p−トルエンスルホン酸塩といった塩として添加される。また、水溶性の多価金属イオンの塩として、ポリ塩化アルミニウムのような水溶性無機ポリマーを使用してもよい。水溶性は少なくとも0.1質量%を示すものが好ましく、より好ましくは1質量%を示すものである。中でも、アルミニウム、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛からなる水溶性塩はその金属イオンが無色なため好ましい。特に好ましいのは、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、塩化カルシウム、硫酸カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、酢酸亜鉛である。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
《インクの調製》
〔顔料インク1〜15の調製〕
表1に記載の組み合わせで、顔料、溶媒A、溶媒B(水)、顔料分散剤とを混合した後、直径1mmのジルコニアビーズ200gと共にガラス瓶に入れ密栓し、ペイントシェーカーにて2時間分散処理して各顔料分散液を調製した後、ジルコニアビーズを除去して、この顔料分散液に表1に記載の界面活性剤(一部のインクに添加)及び防バイ剤を添加して、良く混合した。次いで、この液を濾過及び中空糸膜を用いた膜脱気処理を行って、顔料インク1〜15を調製した。
〔染料インク1〜3の調製〕
表1に記載の組み合わせで、染料、溶媒A、溶媒B(水)及び防バイ剤を混合、溶解した後、この溶液を濾過及び中空糸膜を用いた膜脱気処理を行って、染料インク1〜3を調製した。
なお、表1中に記載の数値は、質量部を表す。
Figure 0004736328
上記表1に略称で記載した各添加剤の詳細は、以下の通りである。
〈溶媒A〉
EG:エチレングリコール
TEG:トリエチレングリコール
1,5−PDO:1,5−ペンタンジオール
DPGmME:ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
TPGmME:トリプロピレンプリコールモノメチルエーテル
TEGmBE:トリエチレングリコールモノブチルエーテル
〈着色剤:顔料〉
顔料1:C.I.ピグメントレッド122
顔料2:C.I.ピグメントブルー15:4
〈着色剤:染料〉
染料1:C.I.ソルベントブルー70
〈顔料分散剤〉
*1:メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル(質量比=40/20/10/30)を重合して得られた共重合体、重量平均分子量=12,000
〈界面活性剤〉
S−104:サーフィノール104(Air Products社製)
〈防バイ剤〉
プロキセル:アビシア社製
〔各インクの調製に用いた溶剤A、溶剤B(水)の特性〕
(各溶媒単独の蒸気圧及び粘度)
EG:粘度=16.8mPa・s、蒸気圧=93Pa
TEG:粘度=35.7mPa・s、蒸気圧=23.1kPa
1,5−PDO:粘度=93.5mPa・s、蒸気圧=1Pa未満
DPGmME:粘度=3.1mPa・s、蒸気圧=53Pa
TPGmME:粘度=5.3mPa・s、蒸気圧=4Pa
TEGmBE:粘度=7.3mPa・s、蒸気圧=3Pa
水:粘度=0.87mPa・s、蒸気圧=3.16kPa
上記特性値は、いずれも25℃における値である。
(溶媒A及び水の混合溶媒の粘度特性)
上記各溶媒Aと水(溶媒B)との溶媒セットについて、混合比を溶媒A:水として。100:0〜0:100まで、10質量%ずつ変化させた各溶媒を調製し、それらの混合溶媒の粘度を測定した。
EG/水の溶媒セット:混合比率過程で、粘度の極大値が存在せず、EG100%の粘度(16.8mPa・s)が最大値であった。
TEG/水の溶媒セット:混合比率過程で、粘度の極大値が存在せず、TEG100%の粘度(35.7mPa・s)が最大値であった。
1,5−PDO/水の溶媒セット:混合比率過程で、粘度の極大値が存在せず、1,5−PDO100%の粘度(93.5mPa・s)が最大値であった。
DPGmME/水の溶媒セット:DPGmME:水が70:30の混合条件で、極大粘度(6.4mPa・s)を示した。
TPGmME/水の溶媒セット:TPGmME:水が80:20の混合条件で、極大粘度(10.1mPa・s)を示した。
TEGmBE/水の溶媒セット:TEGmBE:水が80:20の混合条件で、極大粘度(9.7mPa・s)を示した。
実施例1
《インクジェット画像記録》
ノズル口径が32μm、吐出インク液滴量が20pl、ノズル数256のシェアモードピエゾ型記録ヘッドを用いて、上記調製した顔料インク1、3、9、12を用いて、下記の各条件で出射を行い、耐デキャップ性及び間欠出射適性の評価を行った。
〔耐デキャップ性の評価〕
上記調製した顔料インク1、3、9、12を、23℃、20%RHの環境下で、ノズル数256のシェアモードピエゾ型記録ヘッドを用いて、初期状態として、出射間隔50ミリ秒時のインク液滴速度が8m/secとなるように、記録ヘッドに印加する電圧を調整した。次いで、出射間隔時間を変化し、下式にあてはめて、液滴速度の相対比率を測定し、下記の基準に従って耐デキャップ性の評価を行った。
例えば、出射間隔50マイクロ秒でインク液滴を100滴出射させ、最初の出射から間隔時間t秒後に、再び出射間隔50マイクロ秒で100滴出射させ、間隔時間t秒後の最初のインク液滴の速度を測定して、これを間隔時間t後の液滴速度とする。
液滴速度の相対比率(%)=(出射間隔t秒後の液滴速度)/(出射間隔50ミリ秒の液滴速度=8m/sec)×100
◎:液滴速度の相対比率が70%以下となる間隔時間tが10秒以上である
○:液滴速度の相対比率が70%以下となる間隔時間tが1秒以上、10秒未満である
△:液滴速度の相対比率が70%以下となる間隔時間tが0.3秒以上、1秒未満である
×:液滴速度の相対比率が70%以下となる間隔時間tが0.3秒未満である
××:3秒の間欠出射でインク液滴が出射されなくなる
〔間欠出射適性の評価〕
上記調製した顔料インク1、3、9、12を、23℃、20%RHの環境下で、記録ヘッド中にそれぞれ装填した状態で8時間放置した。次いで、8時間放置後に上記条件でインクの出射を行い、インク液滴の飛翔状態を観察し、下記の基準に従って間欠出射適性の評価を行った。
◎:放置後、何もしないで出射した時、256ノズル全てが出射した
○:放置後、何もしないで出射した時、1〜5ノズルで飛翔曲がりが発生したが、1回の記録ヘッドのワイピング操作で、正常な出射状態を回復した
△:放置後、何もしないで出射した時、1〜5ノズルで飛翔曲がりが発生したが、1回の記録ヘッドのサクションとワイピング操作で、正常な出射状態を回復した
×:放置後、何もしないで出射した時、6ノズル以上で飛翔曲がりが発生したが、2回の記録ヘッドのサクションとワイピング操作で、正常な出射状態を回復した
××:放置後、何もしないで出射した時、6ノズル以上で飛翔曲がりが発生し、2回の記録ヘッドのサクションとワイピング操作でも正常な出射状態に回復させることができなかった
以上により得られた結果を、表2に示す。
Figure 0004736328
表2の結果より明らかなように、本発明で規定する混合比による粘度極大部有し、規定の混合比からなる溶剤セットを含む本発明のインクは、比較のインクに対し、記録ヘッドにおける耐デキャップ性及び間欠出射適性に優れていることが分かる。
実施例2
実施例1に記載の方法において、インクとして顔料インク2、5、6、10、13を使用し、ノズル口径が25μm、吐出インク液滴量が4pl、ノズル数が256のシェアモードピエゾ型記録ヘッドを用いた以外は同様にして、実施例1に記載の方法に準じて耐デキャップ性及び間欠出射適性1の評価を行い、得られた結果を表3に示す。
Figure 0004736328
表3の結果より明らかなように、ノズル口径が25μm、吐出インク液滴量が4plという微小なインク液滴条件においても、本発明で規定する混合比による粘度極大部有し、規定の混合比からなる溶剤セットを含む本発明のインクは、比較のインクに対し、記録ヘッドにおける耐デキャップ性及び間欠出射適性1が極めて良好であることが分かる。
実施例3
《画像印字》
実施例2に記載のシェアモードピエゾ型記録ヘッド(ノズル口径が25μm、吐出インク液滴量が4pl、ノズル数が256)を記録材料の幅手方向に10個並列に配置して、1色当たりのノズル解像度1440dpi(本発明でいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す)、ノズル総数が2560個のラインヘッド方式のインクジェットプリンター用い、このインクジェットプリンターに、顔料インク1、3、9、12をそれぞれ装填し、液滴速度8m/sec、インク液滴量4plとなるように記録ヘッドの駆動電圧を調整した。
次いで、記録材料として、A4サイズのコニカミノルタビジネステクノロジー社製のビジネスクラス普通紙を用いて、搬送方向のAサイズの短辺長となるようにして、10ppmの条件で連続印字、搬送した。この時、普通紙間の間隔は10mmとして、下記の画像印字を行い画像1〜4を作成した。
なお、上記印字速度(普通紙の搬送速度)10ppmは、1分間にA4サイズの普通紙を10枚プリントする条件、すなわち分速2200mmで行った。
《間欠印字適性の評価》
23℃、30%RHの環境下で、上記インクジェットプリンターを用いて、A4サイズの普通紙に、主走査方向の解像度1440dpiで、横45mm、縦40mmのベタ画像を連続印字した。この時、インク液滴を283発連続でプリント(約0.27秒)し、約5.73秒出射を中断し、その後283発のインク液滴を出射するパターンを繰り返して印字した。この様にして普通紙50枚に連続して印字し、最後の50枚目のプリントについて目視観察を行い、下記基準に従って、間欠印字適性の評価を行った。
◎:目視観察で画像ムラは確認されず、また輪郭部での欠けもなく良好な画像である
○:目視観察でスジには至らない極弱い濃度ムラが観察されるが、輪郭部の欠けの発生は認められない
△:搬送方向前部の画像の輪郭面が揃っていない
×:白スジが1本観察される
××:白スジが2本以上発生している
《文字品質の評価》
上記方法により、記録解像度1440×1440dpiで、4ポイント、5ポイント及び6ポイントのMS明朝体で漢字「口、四、日、回、因、困、固、国、目、図、國」の文字を印字し、印字した文字画像を目視観察し、下記の評価基準に従って文字品質の評価を行った。
◎:4ポイントの文字画像全てが、細部まで明瞭に記録されている
○:4ポイントの文字画像が、判読可能である
△:4ポイントの文字画像の判読は難しいが、5ポイントの文字画像の判読可能である
×:4、5ポイントの文字画像の判読は難しいが、6ポイントの文字画像の判読可能である
××:6ポイントも文字画像の判読は難しい
《印字後のカール特性の評価》
23℃、30%RHの環境下で、上記インクジェットプリンターを用いて、A4サイズの普通紙に、解像度1440dpi×1440dpiで、200mm×280mmのベタ画像を印字した。次いで、この印字した普通紙を、23℃、20%RHの環境下で平らな台上で印字面を上にして1週間放置し、次いで四隅の浮き上がり高さを測定した。なお、中央部が浮き上がる負カールの試料については、上下を逆にして更に1日放置した後、四隅の浮き上がり高さを測定した。以上のようにして四隅の浮き上がり高さを測定し、下記の基準に従って、カール特性を評価した。
◎:ほとんど平坦で、四隅で最も浮いている箇所でも、浮き上がり高さが5mm未満である
○:四隅で最も浮いている箇所の浮き上がり高さが5mm以上、10mm未満である
△:四隅で最も浮いている箇所の浮き上がり高さが10mm以上、20mm未満である
×:四隅で最も浮いている箇所の浮き上がり高さが20mm以上、50mm未満である
××:四隅で最も浮いている箇所の浮き上がり高さが50mm以上、または円筒状に丸まってしまい、測定不可である
以上により得られた各評価結果を表4に示す。
Figure 0004736328
表4の結果より明らかなように、本発明で規定する混合比による粘度極大部有し、規定の混合比からなる溶剤セットを含む本発明のインクを用いて形成した画像は、比較例に対し、間欠印字適性、文字品質及びカール特性に優れていることが分かる。
実施例4
《画像印字》
実施例3に記載の画像印字条件において、印字速度(普通紙の搬送速度)を20ppmに変更し、表5に記載の各インクを用いた以外は同様にして、画像5〜18を作成した。
《印字画像の評価》
上記作成した各画像について、実施例3に記載の方法に従って間欠印字適性、文字品質及びカール特性と、下記の方法に従ってライン曲がり及び印字後の裏移りの評価を行い、得られた結果を表5に示す。
〔ライン曲がり耐性の評価〕
実施例3に記載のインクジェットプリンタを用いて、十文字形のパターン(幅1ドット、長さ縦横各10cm)を50点、普通紙に印字した。この記録した十文字形のラインパターンを目視観察し、下記の基準に従ってライン曲がり耐性の評価を行った。
◎:ラインのズレや欠けが全くなく良好である
○:ラインズレが1カ所発生している
△:ラインズレが2、3カ所発生している
×:ラインズレが4〜10カ所発生しているか、あるいはラインに1ヶ所の欠けがある
××:ラインズレが11カ所以上発生し、またラインに1ヶ所以上の欠けがある
〔転写耐性の評価〕
23℃、80%RHの環境下で、上記インクジェットプリンターを用いて、A4サイズの普通紙に、解像度1440dpi×1440dpiで、40mm×40mmのベタ画像パターンを連続100印字した。この時、各普通紙について、印字後の搬送時間を含め、約4秒後の次に印字した普通紙を表裏面が接するように積層して、100枚の印字を行った。以上のようにして画層印字及び積層した各普通紙の裏面を目視観察し、下記の基準に従って、転写耐性の評価を行っった。
○:ほぼ99枚の全ての裏面で、表面画像の転写は認められない
△:1〜10枚の範囲で弱い転写は認められるが、実用上許容される品質である
×:ほぼ全ての裏面で、画像転写が認められ、実用上問題がある
Figure 0004736328
表5の結果より明らかなように、本発明で規定する混合比による粘度極大部有し、規定の混合比からなる溶剤セットを含む本発明のインクを用いて形成した画像は、比較例に対し、間欠印字適性、文字品質、カール特性が良好で、更に出射時のライン曲がり耐性及び転写耐性に優れていることが分かる。

Claims (7)

  1. 25℃における蒸気圧が133Pa以下であり、25℃における表面張力が25mN/m以上、40mN/m以下であり、25℃における粘度が1mPa・s以上、50mPa・s以下である溶媒Aと該溶媒Aよりも蒸気圧が高い溶媒Bとで構成され、該溶媒Aと該溶媒Bとの混合比により粘度の極大部を示し、該溶媒Aの混合比が該粘度の極大部を示す溶媒Aの比率よりも高く、かつ該溶媒Aの含有率{〔溶媒A/(溶媒B+溶媒A)×100〕}が、50質量%以上、95質量%以下である溶媒セットを含有するインクジェット用インクを、インクジェット記録ヘッドから普通紙上に吐出して画像記録することを特徴とするインクジェット記録方法
  2. 前記溶媒Bが、水であることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録方法
  3. 全溶媒量(溶媒A+溶媒B)に対する溶媒Bの含有率が、10質量%以上、50質量%未満であることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録方法
  4. 着色剤として顔料を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法
  5. 前記インクジェット用インクを、30μm以下のノズル径を有するピエゾ型インクジェット記録ヘッドから吐出して、記録材料に画像記録することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法
  6. 前記インクジェット用インクを、30μm以下のノズル径を有するラインヘッド方式のピエゾ型インクジェット記録ヘッドから吐出して、記録材料に画像記録することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
  7. 前記インクジェット用インクを、30μm以下のノズル径を有するピエゾ型インクジェット記録ヘッドを用いて、20ppm以上の印字速度で、記録材料に画像記録することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
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