JP4768977B2 - インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Description
そこで、顔料インク中にフッ素系界面活性剤を含有させて、紙に対する濡れ性を上げて、発色性を向上させる提案がなされている(特許文献1参照)。また、濡れ性の向上したフッ素系界面活性剤を含有した顔料インクを使うため、ノズルヘッド部の撥インク層としてシリコーン樹脂を用いることが試みられている。
これらの提案により、顔料インクにおいても発色性の向上が可能となるが、ノズルヘッド部の撥インク層であるシリコーン樹脂層がフッ素系界面活性剤含有インクとの接触により構成成分が溶出し劣化してしまうという問題がある。
<1> 少なくともインクに刺激を印可し、該インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段を有してなり、該インク飛翔手段がインク吐出面側にシリコーン樹脂含有撥インク層を持つノズルヘッド部を有するインクジェット記録装置であって、該インクジェット記録装置に用いられるインクが、少なくとも水、着色剤、フッ素系界面活性剤、及びアミノプロパンジオール化合物を含有することを特徴とするインクジェット記録装置である。
<2> アミノプロパンジオール化合物が、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールである前記<1>に記載のインクジェット記録装置である。
<3> アミノプロパンジオール化合物のインクにおける含有量が0.01〜10質量%である前記<1>から<2>のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
<4> フッ素系界面活性剤が、下記構造式(1)、下記構造式(2)及び下記構造式(3)から選択される少なくとも1種である前記<1>から<3>のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
<5> フッ素系界面活性剤のインクにおける含有量が、0.05〜20質量%である前記<1>から<4>のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
<6> 着色剤が、顔料、染料、及び着色微粒子の少なくともいずれかである前記<1>から<5>のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
<7> 顔料が、その表面に少なくとも1種の親水基を有し、分散剤の不存在下で水分散性及び水溶性の少なくともいずれかを示す顔料である前記<6>に記載のインクジェット記録装置である。
<8> 刺激が、熱(温度)、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
<9> 少なくともインクに刺激を印可し、該インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔工程を含んでなり、該インク飛翔工程がインク吐出面側にシリコーン樹脂含有撥インク層を持つノズルヘッド部を用いて行われるインクジェット記録方法であって、前記インクジェット記録方法に用いられるインクが、少なくとも水、着色剤、フッ素系界面活性剤、及びアミノプロパンジオール化合物を含有することを特徴とするインクジェット記録方法である。
<10> アミノプロパンジオール化合物が、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールである前記<9>に記載のインクジェット記録方法である。
<11> フッ素系界面活性剤が、下記構造式(1)、下記構造式(2)及び下記構造式(3)から選択される少なくとも1種である前記<9>から<10>のいずれかに記載のインクジェット記録方法である。
<12> 刺激が、熱(温度)、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である前記<9>から<11>のいずれかに記載のインクジェット記録方法である。
本発明のインクジェット記録装置は、少なくともインクに刺激を印可し、該インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段を有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、刺激発生手段、制御手段等を有してなる。
本発明のインクジェット記録方法は、少なくともインクに刺激を印可し、該インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、刺激発生工程、制御工程等を含む。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明のインクジェット記録装置により好適に実施することができ、前記インク飛翔工程は前記インク飛翔手段により好適に行うことができる。また、前記その他の工程は、前記その他の手段により好適に行うことができる。
前記インク飛翔工程は、インクに刺激を印加し、該インクを飛翔させて画像を記録する工程である。
前記インク飛翔手段は、インクに、刺激を印加し、該インクを飛翔させて画像を記録する手段である。
前記インク飛翔手段としては、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、(1)インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のノズルヘッド(特開平2−51734号公報参照)、(2)発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させるいわゆるサーマル型のノズルヘッド(特開昭61−59911号公報参照)、(3)インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のノズルヘッド(特開平6−71882号公報参照)、などが挙げられる。
前記シリコーン樹脂を含む構造体とは、シリコーン樹脂単独、又はその他の樹脂、金属等の構成成分との混合により構成されたものであり、例えば、(1)シリコーン樹脂微粒子がフッ素樹脂中に分散されたもの、(2)シリコーン樹脂とポリプロピレンの混錬物、(3)シリコーン樹脂とNiの共析めっき、等が挙げられる。これらの中でも、撥インク層からのシリコーン樹脂の溶出を抑えるには、シリコーン樹脂と他の構成成分との混合体がより効果的である。
ここで、前記シリコーン樹脂はSiとOからできたシロキサン結合を基本骨格とした樹脂であり、オイル、レジン、エラストマー等の種々の形態で市販されており、本発明で重要な撥水性以外にも耐熱性、離型性、消泡性、粘着性等種々の特性を備えている。シリコーン樹脂は常温硬化、加熱硬化、紫外線硬化型等があり、作製方法、使用用途に応じて選択できる。
前記シリコーン樹脂層を形成する際、前記電着法以外ではノズル孔及びノズル板裏面をフォトレジスト、水溶性樹脂等でマスキングし、シリコーン樹脂層形成後、レジストを剥離除去すればノズル板表面のみに、シリコーン樹脂の撥インク層を形成することができる。この場合、アルカリ性の強い剥離液を使用するとシリコーン樹脂層にダメージを与えるので好ましくない。
前記インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法に用いられるインクとしては、少なくとも水、着色剤、フッ素系界面活性剤、及びアミノプロパンジオール化合物を含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記アミノプロパンジオール化合物は、水溶性の有機塩基性化合物であり、例えば、アミノプロパンジオール誘導体が好適である。
前記アミノプロパンジオール誘導体としては、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、1−アミノ−2,3−プロパンジオール、1−メチルアミノ−2,3−プロパンジオール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールなどが挙げられ、これらの中でも、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールが特に好ましい。
前記2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールは、本発明の目的であるプリンターのノズル部材を構成する撥インク層からのシリコーン樹脂の溶出防止に大きな効果を有する以外にも、目詰まり防止、吐出安定性向上効果にも優れている。
前記フッ素系界面活性剤は、インクに添加することによってインク中で着色剤を安定に分散させ、インクの紙への濡れ性を向上させることにより、発色性が高く、にじみの少ない画像が得られる。
前記パーフルオロアルキル基としては、炭素数が1〜10のものが好ましく、1〜3のものがより好ましく、例えば、−CnF2n−1(ただし、nは1〜10の整数を表す。)などが挙げられ、例えば、−CF3、−CF2CF3、−C3F7、−C4F9、などが挙げられ、これらの中でも、−CF3、−CF2CF3が特に好ましい。
m、n、及びpは、整数を表し、nは1〜4、mは6〜25、pは1〜4が好ましい。
Xはカチオン基を表し、例えば、第4級アンモニウム基;ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属;トリエチルアミン、トリエタノールアミン、などが挙げられ、これらの中でも第4級アンモニウム基が特に好ましい。
Yはアニオン基を表し、例えば、COO、SO3、SO4、PO4、などが挙げられる。
qは、整数を表し、例えば、1〜6が好ましい。
前記カチオン界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、脂肪族アミン塩、ベンザルコニウム塩、第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩等が挙げられる。
前記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エーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、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グリコールエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ショ糖エステル、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、脂肪酸アルカノールアミド、アミンオキシド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、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、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、アルキル(ポリ)グリコキシド等が挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、イミダゾリニウムベタイン等のイミダゾリン誘導体、ジメチルアルキルラウリルベタイン、アルキルグリシン、アルキルジ(アミノエチル)グリシン等が挙げられる。
なお、前記面活性剤の添加量は、本発明の目的及び効果を失わせない範囲で適宣調整することができる。
前記着色剤としては、着色剤が、顔料、染料、及び着色微粒子の少なくともいずれかであることが好ましい。
前記着色微粒子としては、色材を含有させたポリマー微粒子の水分散物が好適に用いられる。
ここで、前記「色材を含有させた」とは、樹脂微粒子中に色材を封入した状態及びポリマー微粒子の表面に色材を吸着させ状態の何れか又は双方を意味する。この場合、本発明のインクに配合される色材はすべて樹脂微粒子に封入又は吸着されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、該色材がエマルジョン中に分散していてもよい。前記色材としては、水不溶性又は水難溶性であって、前記樹脂によって吸着され得る色材であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
ここで、前記「水不溶性又は水難溶性」とは、20℃で水100質量部に対し色材が10質量部以上溶解しないことを意味する。また、「溶解する」とは、目視で水溶液表層又は下層に色材の分離や沈降が認められないことを意味する。樹脂微粒子中に色材を封入している場合には、前記樹脂微粒子の含有量としては色材成分も含まれるため、2〜30質量%が好ましい。
前記酸性染料及び食用染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142;C.I.アシッドレッド 1,8,13,14,18,26,27,35,37,42,52,82,87,89,92,97,106,111,114,115,134,186,249,254,289;C.I.アシッドブルー 9,29,45,92,249;C.I.アシッドブラック 1,2,7,24,26,94;C.I.フードイエロー 3,4;C.I.フードレッド 7,9,14;C.I.フードブラック 1,2などが挙げられる。
前記直接性染料としては、例えば、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,26,33,44,50,86,120,132,142,144;C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,13,17,20,28,31,39,80,81,83,89,225,227;C.I.ダイレクトオレンジ 26,29,62,102;C.I.ダイレクトブルー 1,2,6,15,22,25,71,76,79,86,87,90,98,163,165,199,202;C.I.ダイレクトブラック 19,22,32,38,51,56,71,74,75,77,154,168,171などが挙げられる。
前記塩基性染料としては、例えば、C.I.べーシックイエロー 1,2,11,13,14,15,19,21,23,24,25,28,29,32,36,40,41,45,49,51,53,63,64,65,67,70,73,77,87,91;C.I.ベーシックレッド 2,12,13,14,15,18,22,23,24,27,29,35,36,38,39,46,49,51,52,54,59,68,69,70,73,78,82,102,104,109,112;C.I.べーシックブルー 1,3,5,7,9,21,22,26,35,41,45,47,54,62,65,66,67,69,75,77,78,89,92,93,105,117,120,122,124,129,137,141,147,155;C.I.ベーシックブラック 2,8などが挙げられる。
前記反応性染料としては、例えば、C.I.リアクティブブラック 3,4,7,11,12,17;C.I.リアクティブイエロー 1,5,11,13,14,20,21,22,25,40,47,51,55,65,67;C.I.リアクティブレッド 1,14,17,25,26,32,37,44,46,55,60,66,74,79,96,97;C.I.リアクティブブルー 1,2,7,14,15,23,32,35,38,41,63,80,95などが挙げられる。
前記無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー、カーボンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックなどが好ましい。なお、前記カーボンブラックとしては、例えば、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたものが挙げられる。
前記黒色用のものとしては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料、などが挙げられる。
マゼンタ用では、例えば、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22(ブリリアントファーストスカーレット)、23、31、38、48:2(パーマネントレッド2B(Ba))、48:2(パーマネントレッド2B (Ca))、48:3(パーマネントレッド2B(Sr))、48:4(パーマネントレッド2B(Mn))、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81(ローダミン6Gレーキ)、83、88、92、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(ジメチルキナクリドン)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、185、190、193、209、219、などが挙げられる。
シアン用では、例えば、C.I.ピグメントブルー1、2、15(銅フタロシアニンブルーR)、15:1、15:2、15:3(フタロシアニンブルーG)、15:4、15:6(フタロシアニンブルーE)、16、17:1、56、60、63等が挙げられる。
また、中間色としてはレッド、グリーン、ブルー用として、C.I.ピグメントレッド177、194、224、C.I.ピグメントオレンジ43、C.I.ピグメントバイオレット3,19,23,37、C.I.ピグメントグリーン7,36などが挙げられる。
前記顔料分散剤としては、前記親水性高分子として、天然系では、アラビアガム、トラガンガム、グーアガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子、アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子などが挙げられる。半合成系では、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の海藻系高分子などが挙げられる。純合成系では、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、非架橋ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸又はそのアルカリ金属塩、水溶性スチレンアクリル樹脂等のアクリル系樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、四級アンモニウムやアミノ基等のカチオン性官能基の塩を側鎖に有する高分子化合物、セラック等の天然高分子化合物等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンアクリル酸のホモポリマーや他の親水基を有するモノマーの共重合体からなるようなカルボン酸基を導入したものが高分子分散剤として特に好ましい。
これらの共重合体の重量平均分子量は3,000〜50,000が好ましく、5,000〜30,000がより好ましく、7,000〜15,000が更に好ましい。
前記顔料と前記分散剤との混合質量比としては1:0.06〜1:3の範囲が好ましく、1:0.125〜1:3の範囲がより好ましい。
前記樹脂エマルジョンは、樹脂微粒子を連続相としての水中に分散したものであり、必要に応じて界面活性剤のような分散剤を含有しても構わない。
前記分散相成分としての樹脂微粒子の含有量(樹脂エマルジョン中の樹脂微粒子の含有量)は一般的には10〜70質量%が好ましい。また、前記樹脂微粒子の粒径は、特にインクジェット記録装置に使用することを考慮すると、平均粒径10〜1000nmが好ましく、20〜300nmがより好ましい。
前記樹脂エマルジョンとしては、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。
該市販の樹脂エマルジョンとしては、例えば、マイクロジェルE−1002、E−5002(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ペイント株式会社製)、ボンコート4001(アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製)、ボンコート5454(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製)、SAE−1014(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ゼオン株式会社製)、サイビノールSK−200(アクリル系樹脂エマルジョン、サイデン化学株式会社製)、プライマルAC−22、AC−61(アクリル系樹脂エマルジョン、ローム・アンド・ハース製)、ナノクリルSBCX−2821、3689(アクリルシリコーン系樹脂エマルジョン、東洋インキ製造株式会社製)、#3070(メタクリル酸メチル重合体樹脂エマルジョン、御国色素製)などが挙げられる。
前記湿潤剤は、インクを所望の物性にするため、インクの乾燥を防止するため、また、化合物の溶解安定性を向上する目的で使用することができる。該湿潤剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、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、3−プルパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4ブタンジオール、1,5ペンタンジオール、1、6ヘキサンジオール、グリセロール、1、2、6−ヘキサントリオール、1、2、4−ブタントリオール、1、2、3−ブタントリオール、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;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、2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム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、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;モノエタノ−ルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、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類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらは、水とともに単独もしくは、複数混合して用いられる。
該pH調製剤としては、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物;水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物、第4級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、等が挙げられる。
前記フェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む)としては、例えば、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[β−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]2,4,8,10−テトライキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス[メチレン−3−(3',5'−ジ−tert−ブチル−4'−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、などが挙げられる。
前記アミン系酸化防止剤としては、例えば、フェニル−β−ナフチルアミン、α−ナフチルアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、フェノチアジン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチル−フェノール、ブチルヒドロキシアニソール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、テトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ジヒドロキフェニル)プロピオネート]メタン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、等が挙げられる。
前記硫黄系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリルβ,β’−チオジプロピオネート、2−メルカプトベンゾイミダゾール、ジラウリルサルファイド等が挙げられる。
前記リン系酸化防止剤としては、トリフェニルフォスファイト、オクタデシルフォスファイト、トリイソデシルフォスファイト、トリラウリルトリチオフォスファイト、トリノニルフェニルフォスファイト、等が挙げられる。
前記ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、等が挙げられる。
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2'−ヒドロキシ−5'−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−4'−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2'−ヒドロキシ−3'−tert−ブチル−5'−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、等が挙げられる。
前記サリチレート系紫外線吸収剤としては、例えば、フェニルサリチレート、p−tert−ブチルフェニルサリチレート、p−オクチルフェニルサリチレート、等が挙げられる。
前記シアノアクリレート系紫外線吸収剤としては、例えば、エチル−2−シアノ−3,3'−ジフェニルアクリレート、メチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレート、ブチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレート、等が挙げられる。
前記ニッケル錯塩系紫外線吸収剤としては、例えば、ニッケルビス(オクチルフェニル)サルファイド、2,2’−チオビス(4−tert−オクチルフェレート)−n−ブチルアミンニッケル(II)、2,2’−チオビス(4−tert−オクチルフェレート)−2−エチルヘキシルアミンニッケル(II)、2,2’−チオビス(4−tert−オクチルフェレート)トリエタノールアミンニッケル(II)、等が挙げられる。
前記粘度は、25℃で、5〜20mPa・secが好ましく、5〜10mPa・secがより好ましい。前記粘度が20mPa・secを超えると、吐出安定性の確保が困難になることがある。
前記表面張力としては、20℃で、25〜55mN/mが好ましい。前記表面張力が、25mN/m未満であると、紙上での滲みが顕著になり、安定した噴射が得られないことがあり、55mN/mを超えると、紙へのインク浸透が十分に起らず、乾燥時間の長時間化を招くことがある。
前記pHとしては、例えば、7〜10が好ましい。
図1に示すインクジェット記録装置は、装置本体101と、装置本体101に装着した用紙を装填するための給紙トレイ102と、装置本体101に装着され画像が記録(形成)された用紙をストックするための排紙トレイ103と、インクカートリッジ装填部104とを有する。インクカートリッジ装填部104の上面には、操作キーや表示器などの操作部105が配置されている。インクカートリッジ装填部104は、インクカートリッジ201の脱着を行うための開閉可能な前カバー115を有している。
記録ヘッド134を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
また、キャリッジ133には、記録ヘッド134に各色のインクを供給するための各色のサブタンク135を搭載している。サブタンク135には、図示しないインク供給チューブを介して、インクカートリッジ装填部105に装填された本発明のインクカートリッジ1から本発明の前記インクが供給されて補充される。
このとき、帯電ローラ156によって搬送ベルト157が帯電されており、用紙142は、搬送ベルト151に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ133を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド134を駆動することにより、停止している用紙142にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙142を所定量搬送後、次行の記録を行う。記録終了信号又は用紙142の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙142を排紙トレイ103に排紙する。
そして、サブタンク135内のインクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジ1から所要量のインクがサブタンク135に補給される。
図4は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの要素拡大図、図5は、同ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
このインクジェットヘッドは、インク供給口(不図示)と共通液室1bとなる彫り込みを形成したフレーム10と、流体抵抗部2a、加圧液室2bとなる彫り込みとノズル3aに連通する連通口2cを形成した流路板20と、ノズル3aを形成するノズル板と、凸部6a、ダイヤフラム部6b及びインク流入口6cを有する振動板60と、該振動板60に接着層70を介して接合された積層圧電素子50と、該積層圧電素子50を固定しているベース40を備えている。
ベース40はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層圧電素子50を2列配置して接合している。
積層圧電素子50は、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧電層と、厚さ数μm/1層の銀・パラジウム(AgPd)とからなる内部電極層とを交互に積層している。内部電極層は両端で外部電極に接続する。
積層圧電素子50はハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、1つ毎に駆動部5fと支持部5g(非駆動部)として使用する。外部電極の外側はハーフカットのダイシング加工で分割されるように、切り欠き等の加工により長さを制限しており、これらは複数の個別電極となる。他方はダイシングでは分割されずに導通しており共通電極となる。
駆動部の個別電極にはFPC8が半田接合されている。また、共通電極は積層圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでFPC8のGnd電極に接合している。FPC8には図示しないドライバICが実装されており、これにより駆動部5fへの駆動電圧印加を制御している。
この振動板60の島状凸部6aと積層圧電素子50の可動部5f、振動板50とフレーム10の結合は、ギャップ材を含んだ接着層70をパターニングして接着している。
エッチングで残された部分が加圧液室2bの隔壁2dとなる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部2aとした。
ノズルプレート30は、金属材料、例えば、電鋳工法によるNiメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル3aを多数を形成している。このノズル3aの内部形状(内側形状)は、ホーン形状(略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。)に形成している。また、このノズル3aの径はインク滴出口側の直径で約20〜35μmである。また各列のノズルピッチは150dpiとした。
前記撥インク層9は、シリコーン樹脂(東レ・ダウコーニングシリコーン株式会社製、SR2316)をスプレー法にて厚みが約1.0μmになるように形成されている。該撥インク層を形成する際には、ノズル孔及びノズル板裏面を水溶性樹脂でマスキングし、前記シリコーン樹脂層を塗布形成した後、マスキングとしての水溶性樹脂膜を剥離除去して形成した。
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室2b内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室2b内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室1bに流入し、共通液室1bからインク流入口6cを経て流体抵抗部2aを通り、加圧液室2b内に充填される。
流体抵抗部2aは、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果が有る反面、表面張力による最充填(リフィル)に対して抵抗になる。流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間(駆動周期)を短くできる。
−イエロー顔料インクの調製−
イエロー顔料としてC.I.ピグメントイエロー128を低温プラズマ処理してカルボン酸基を導入した顔料を作製した。これをイオン交換水に分散したものを、限外濾過膜にて脱塩濃縮し、顔料濃度15質量%のイエロー顔料分散液を調製した。
次に、下記インク処方を混合撹拌した後、平均孔径0.8μmのポリプロピレンフィルターで濾過を行って、インクを作製した。
<インク組成>
・前記イエロー顔料分散液・・・40質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・グリセリン・・・10質量部
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製)・・・1.5質量部
・2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール・・・0.6質量部
・プロキセルLV(アビシア社製)・・・0.2質量部
・イオン交換水・・・28.7質量部
−マゼンタ顔料インクの調製−
マゼンタ顔料としてC.I.ピグメントマゼンタ122を低温プラズマ処理しカルボン酸基を導入した顔料を作製した。これをイオン交換水に分散したものを、限外濾過膜にて脱塩濃縮し、顔料濃度15質量%のマゼンタ顔料分散液を調製した。
次に、下記インク処方を混合撹拌した後、平均孔径0.8μmのポリプロピレンフィルターで濾過を行って、インクを作製した。
<インク組成>
・前記マゼンタ顔料分散液・・・40質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・グリセリン・・・10質量部
・下記構造式で表されるフッ素系界面活性剤・・・1質量部
・1−メチルアミノ−2,3−プロパンジオール・・・0.4質量部
・プロキセルLV(アビシア社製)・・・0.5質量部
・イオン交換水・・・28.1質量部
−シアンポリマー微粒子分散液の調製−
特開2001−139849号公報の調製例3を参考にして、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散液を調製した。
まず、ポリマー溶液の調製として、機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管及び滴下ロートを備えた1Lフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、スチレン11.2g、アクリル酸2.8g、ラウリルメタクリレート12.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0g、スチレンマクロマー(東亜合成(株)製、商品名:AS−6)4.0g、及びメルカプトエタノール0.4gを仕込み、65℃に昇温した。次に、スチレン100.8g、アクリル酸25.2g、ラウリルメタクリレート108.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0g、ヒドロキシエチルメタクリレート60.0g、スチレンマクロマー(東亜合成(株)製、商品名:AS−6)36.0g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスジメチルバレロニトリル2.4g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を2.5時間かけてフラスコ内に滴下した。滴下終了後、アゾビスジメチルバレロニトリル0.8g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を0.5時間かけてフラスコ内に滴下した。65℃にて1時間熟成した後、アゾビスジメチルバレロニトリル0.8gを添加し、更に1時間熟成した。反応終了後、フラスコ内に、メチルエチルケトン364gを添加し、濃度が50質量%のポリマー溶液800gを得た。
得られたポリマー溶液28g、銅フタロシアニン顔料26g、1mol/L水酸化カリウム水溶液13.6g、メチルエチルケトン20g、及びイオン交換水30gを十分に攪拌した。その後、3本ロールミル(株式会社ノリタケカンパニー製、商品名:NR−84A)を用いて20回混練した。得られたペーストをイオン交換水200gに投入し、十分に攪拌した後、エバポレーターを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、固形分量が20.0質量%のシアンポリマー微粒子分散液160gを得た。
得られたシアンポリマー微粒子分散液を用いて、下記処方を混合撹拌した後、平均孔径0.8μmのポリプロピレンフィルターで濾過を行って、インクを作製した。
・前記シアンポリマー微粒子分散液・・・45質量部
・1,3−ブタンジオール・・・21質量部
・グリセリン・・・8質量部
・下記構造式で表されるフッ素系界面活性剤(FSN−100、DuPont社製)・・・1質量部
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール・・・0.8質量部
・プロキセルLV(アビシア社製)・・・0.5質量部
・イオン交換水・・・21.7質量部
−シアン顔料インクの調製−
実施例3において、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールの添加量を0.08質量部、イオン交換水の添加量を24.7質量部とした以外は、実施例3と同様にして、実施例4のインクを調製した。
−シアン顔料インクの調製−
実施例3において、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールの添加量を3.0質量部、イオン交換水の添加量を23.7質量部とした以外は、実施例3と同様にして、実施例5のインクを調製した。
−イエロー顔料インクの調製−
実施例1において、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールを添加しなかった以外は、実施例1と同様にして、比較例1のインクを調製した。
−イエロー顔料インクの調製−
実施例1において、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール0.6質量部の変わりにベンゾトリアゾール0.1質量部を添加した以外は、実施例1と同様にして、比較例2のインクを調製した。
−マゼンタ顔料インクの調製−
実施例2において、1−メチルアミノ−2,3−プロパンジオールを添加しなかった以外は、実施例2と同様にして、比較例3のインクを調製した。
−マゼンタ顔料インクの調製−
実施例2において、フッ素系界面活性剤を添加しなかった以外は、実施例2と同様にして、比較例4のインクを調製した。
−シアン顔料インクの調製−
実施例3において、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールを添加しなかった以外は、実施例3と同様にして、比較例5のインクを調製した。
−シアン顔料インクの調製−
実施例3において、フッ素系界面活性剤FSN−100を添加しなかった以外は、実施例3と同様にして、比較例6のインクを調製した。
図1〜図3に示すインクジェットプリンタ(株式会社リコー製、IPSiO G707)を用いた。
前記インクジェットプリンタのノズルヘッド部のインク吐出面側には、シリコーン樹脂(東レ・ダウコーニングシリコーン株式会社製、SR2316)をスプレー法にて厚みが約1.0μmになるように塗布して撥インク層を形成した。該撥インク層を形成する際には、ノズル孔及びノズル板裏面を水溶性樹脂でマスキングし、前記シリコーン樹脂層を塗布形成した後、マスキングとしての水溶性樹脂膜を剥離除去して形成した。
各インクについて、評価用紙としてはマイペーパー(株式会社NBSリコー製)を用い、印字条件は記録密度360dpi、ワンパス印字、印刷パターンは100%dutyで印字した。
印字乾燥後、ベタ画像部において、反射型カラー分光測色濃度計(X−Rite社製)により測定し、CIE(Commision International de l’ Eclairage)で規定されている色差表示法のL*a*b*表色系の座標を求め、それぞれ各色において彩度C*を求めた。この彩度C*の値が高いほど、発色良好なインクといえる。なお、彩度C*は下記数式1で定義される。
<数式1>
C*={(a*)2+(b*)2}1/2
各インクについて、画像領域中、印字面積が、紙面全面積中、各色印字面積が5%であるチャートを100%duty、記録密度360dpi、ワンパス印字を10分間連続で行った後のベタ部の筋、白抜け、及び噴射乱れの有無を目視にて以下の基準で評価した。
〔評価基準〕
A:ベタ部に筋、白抜け、及び噴射乱れが全く無い。
B:ベタ部に筋、白抜け、及び噴射乱れが若干認められる。
C:1スキャン目に筋、白抜け、及び噴射乱れが認められる。
D:ベタ部全域にわたって筋、白抜け、及び噴射乱れが認められる。
連続印字後の吐出安定性評価と同じ条件で、各インクについて、10分間連続印字を行い、ヘッド面にインクが付着した状態で保湿キャップをしてプリンタを50℃−60%RH環境下にて1ヶ月間放置した後、クリーニングを実施して放置前と同等に復帰させた。その後、以下の条件で間欠印写試験を行い吐出安定性を評価した。即ち、以下の印刷パターンチャートを20枚連続で印字した後、20分間印字を実施しない休止状態にし、これを50回繰り返し、累計で1000枚印写後、もう1枚同チャートを印写した時の5%チャートベタ部の筋、白抜け、及び噴射乱れの有無を目視にて以下の基準で評価した。
なお、印刷パターンチャートは、画像領域中、印字面積が、紙面全面積中、各色印字面積が5%であるチャートにおいて、各インクを100%dutyで印字した。印字条件は、記録密度は360dpi、ワンパス印字とした。
〔評価基準〕
A:ベタ部に筋、白抜け、及び噴射乱れが無い。
B:ベタ部に筋、白抜け、及び噴射乱れが若干認められる。
C:1スキャン目に筋、白抜け、及び噴射乱れが認められる。
D:ベタ部全域にわたって筋、白抜け、及び噴射乱れが認められる。
10 フレーム
20 流路板
30 ノズルプレート
40 ベース
50 積層圧電素子
60 振動板
70 接着層
101 装置本体
102 給紙トレイ
103 排紙トレイ
104 インクカートリッジ装填部
111 上カバー
112 前面
115 前カバー
131 ガイドロッド
132 ステー
133 キャリッジ
134 記録ヘッド
135 サブタンク
141 用紙載置部
142 用紙
144 分離パッド
151 搬送ベルト
152 再度カウンタローラ
156 帯電ローラ
157 搬送ローラ
158 デンションローラ
171 分離爪
172 排紙ローラ
173 排紙コロ
181 両面給紙ユニット
Claims (12)
- 少なくともインクに刺激を印可し、該インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段を有してなり、該インク飛翔手段がインク吐出面側にシリコーン樹脂含有撥インク層を持つノズルヘッド部を有するインクジェット記録装置であって、前記シリコーン樹脂含有撥インク層の厚みが、0.1μm〜1.0μmであり、該インクジェット記録装置に用いられるインクが、少なくとも水、着色剤、フッ素系界面活性剤、及びアミノプロパンジオール化合物を含有することを特徴とするインクジェット記録装置。
- アミノプロパンジオール化合物が、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールである請求項1に記載のインクジェット記録装置。
- アミノプロパンジオール化合物のインクにおける含有量が0.01〜10質量%である請求項1から2のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- フッ素系界面活性剤のインクにおける含有量が、0.05〜20質量%である請求項1から4のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 着色剤が、顔料、染料、及び着色微粒子の少なくともいずれかである請求項1から5のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 顔料が、その表面に少なくとも1種の親水基を有し、分散剤の不存在下で水分散性及び水溶性の少なくともいずれかを示す顔料である請求項6に記載のインクジェット記録装置。
- 刺激が、熱(温度)、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である請求項1から7のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
- 少なくともインクに刺激を印可し、該インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔工程を含んでなり、該インク飛翔工程がインク吐出面側にシリコーン樹脂含有撥インク層を持つノズルヘッド部を用いて行われるインクジェット記録方法であって、前記シリコーン樹脂含有撥インク層の厚みが、0.1μm〜1.0μmであり、前記インクジェット記録方法に用いられるインクが、少なくとも水、着色剤、フッ素系界面活性剤、及びアミノプロパンジオール化合物を含有することを特徴とするインクジェット記録方法。
- アミノプロパンジオール化合物が、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールである請求項9に記載のインクジェット記録方法。
- 刺激が、熱(温度)、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である請求項9から11のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
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