JP4818825B2 - インク供給系充填液 - Google Patents
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Description
なお、インクジェットヘッド用充填液として、種々の充填液が知られており、例えば、無色の不揮発性有機溶剤、特に水溶性有機溶剤からなる充填液や、水および1,2−ヘキサンジオールを含有する充填液が提案されているが、実質的に水性インクを用いるための充填液である(特許文献1、2)。油性インクを対象とした沸点が150〜350℃であるアルコール系溶剤を含む非水溶剤からなるインクジェットヘッド用充填液が提案されているが、長期保管におけるインク中の顔料凝集を防止したり、ノズルヘッド付着物を防止することが困難である(特許文献3)。UVインクから光硬化開始剤を除いたインクをヘッド内に充填するインクジェット記録装置が提案されているがUVインクのための充填液であり溶剤インクを用いるインクジェット記録装置には不適である(特許文献4)。
すなわち、本発明は、少なくとも1種類の有機溶剤成分が、化学構造中にグリコールエーテル基を有する溶剤インクを用いたインクジェット装置またはインクジェットヘッドにおいて、インクに代わってインク供給系に充填される充填液であって、テトラエチレングリコールジメチルエーテルとフッ素系界面活性剤を含有するインク供給系充填液を提供する。
上記本発明において、前記インク供給系充填液の有機溶剤成分の一部が有機アミンであるインク供給系充填液を提供する。
上記本発明において、前記フッ素系界面活性剤が、ノニオン型またはアニオン型であるインク供給系充填液を提供する。
上記本発明において、前記インク供給系充填液のフッ素系界面活性剤の含有量が、10〜10000ppmであるインク供給系充填液を提供する。
本発明者らは、その原因が、(1)従来使用されていたインク供給系充填液と溶剤インクが接触する際にインク成分が不安定になり、インクジエットヘッドノズル内部に付着し、その結果として、インク成分の付着部分が核となったキャビテーション発生や、ノズル周辺の付着物によってインク粒子の飛翔方向が変化やインクの不吐出が生じると推定した。(2)また、溶剤インクと相溶性の高い有機溶剤(後述する本発明に係る充填液用有機溶剤を含む)を主成分とする洗浄液を用いてインク供給系、特にノズルを洗浄する場合、いわゆるソルベントショックによってインク成分の顔料又は樹脂がノズル内あるいはノズル端面に付着し、上記(1)と同様な現象を発生し易い。これらの現象は広義の意味でのノズルの目詰まりと言える。
この広義の意味でのノズルの目詰まりは、インクが顔料インクの場合に顕著に発生する。
そこで、インク供給系充填液や洗浄液と、溶剤インク特に顔料分散型溶剤インクとが接触する際にインク成分が不安定になることを最小限に止め、ノズル内部へのインク成分付着を防止し、インク成分がノズルに付着してもその程度を最小限に止めるインク供給系充填液の組成を検討した。具体的には、溶剤インクの溶剤成分類似の高沸点有機溶剤をベースとし、これに各種添加剤(例えば、顔料分散剤、酸化防止剤、アミン系安定剤など)や一般の界面活性剤を添加したインク供給系充填液の適用を試みたが、顕著な改善効果は得られなかった。そのような状況下、少なくとも沸点が150℃以上、好ましくは沸点が200℃以上の1種類以上の有機溶剤とフッ素系界面活性剤を含有するインク供給系充填液が優れた効果を有することを見出した。その効果は、一般の界面活性剤とは異なり、フッ素系界面活性剤の特に優れた濡れ効果と顔料分散性・洗浄性により、インク供給系内に残留しているインクや、インク供給系内をインク供給系充填液から溶剤インクに置換する際のインク中の顔料、の凝集防止とノズル内への付着防止を付与し、かつ高沸点有機溶剤の併用により、長期の保管でもノズル内が常に湿潤状態にあるためと考えられる。
溶剤インク中の有機溶剤成分が、グリコールエーテル、グリコールエーテルアセテート等のグリコールエーテルエステル等の、化学構造中にグリコールエーテル基を有する有機溶剤である場合、インク供給系充填液の有機溶剤成分も化学構造中にグリコールエーテル基を有する有機溶剤を含有することがより好ましい。
溶剤インクの有機溶剤が化学構造中にグリコールエーテル基を有するグリコールエーテル系の場合であって、インク供給系充填液の有機溶剤も化学構造中にグリコールエーテル基を有するグリコールエーテル系である場合、その優れた相溶性ゆえに、本発明のインク供給系充填液と組み合わせた場合に、インク供給系充填液として優れた性能を示し、長期の保管・輸送後に溶剤インクに置換しても上述した広義のノズル目詰まりに基づくインク粒子の飛翔方向の変化やインクの不吐出を生じることがない。
上記有機溶剤のうち有機アミンは、グリコールエーテル系有機溶剤の酸化に伴って発生する微量酸成分や微量混入している塩素イオンによってインクジェットヘッド材料が腐食を受けやすい場合は、少量の添加によって腐食防止効果も併せ持つという利点も有する。
また一般の市販のフッ素系界面活性剤としては、大日本インキ化学工業(株)製メガファックF−110、同F−114、同F−120、同F−142D、同F−144D、同F−172D、同F一173、同F−177、同F−183、同F−191、同F−445、同F−470、同F−471、同F−479、同F−493、同F−494(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、住友スリーエム(株)製フロラードFC−93、同FC−95、同FC−129、同FC−170C、同FC−171、同FC−430、同FC−431、EF301、同303、同352(以上、住友スリーエム(株)製)、新秋田化成(株)製エフトップEF−122B、同EF802、旭硝子(株)製アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(以上、旭硝子(株)製)、裕商(株)製BM−1000、BM−1100(裕商(株)製)、(株)ネオス製NBX−15、などの名称で市販されているフッ素系界面活性剤を挙げることができるが、これらに限られたものではなく、複数使用しても良い。これらの中でも、上記メガファックF−114(アニオン性)、同F−445(ノニオン性)、同F−470(ノニオン性)、同F−471(ノニオン性)、同F−479(ノニオン性)、同F−493(アニオン性)、同F−494(アニオン性)は洗浄力や顔料分散性に優れていることから好ましい。これらの中でも特にノニオン性のフッ素系界面活性剤は、単独で液状であり、万が一充填液の有機溶剤成分が揮発してもノズル内の乾固を防止する機能を有する。
本発明のインク供給系充填液のフッ素系界面活性剤の含有量は、特に制限はないが、少ないとインク供給系充填液によって発揮される上記効果が少なく、多すぎるとインク供給系充填液の粘度の上昇や、インク供給系充填液の有機溶剤成分の揮発に伴う粘度上昇が生じることから、好ましくは10〜10000ppm、より好ましくは10〜5000ppmである。
上記フッ素系界面活性剤の添加により調整されたインク供給系充填液の表面張力は15〜26mN/mの範囲が特に好ましい。
本発明のインク供給系充填液において、その他必要に応じて沸点150℃未満の有機溶剤を併用(混合)することが可能であり、インクが顔料分散型溶剤インクの場合は、顔料分散剤、その他酸化防止剤、各種安定剤、界面活性剤等を併用(添加)することも可能である。
また、本発明のインク供給系充填液をインク供給系に充填する前に、低粘度でインクとの相溶性に優れた溶剤からなる洗浄液で事前にインク供給系を洗浄することも可能である。
(実施例1)
(準備)
まず、本発明に係るインク供給系充填液として、化学構造中にグリコールエーテル基を有する有機溶剤(テトラエチレングリコールジメチルエーテル(沸点275℃))を50wt%以上含み、かつ、フッ素系界面活性剤として、パーフルオロアルキル基と親水性基と親油性基とを化学構造中に含有するオリゴマー(ノニオン型)(大日本インキ化学工業(株)製メガファックF−479)を、それぞれ10ppm、1000ppm、1000ppm、10000ppm添加してなるインク供給系充填液をそれぞれ調製した。
また、溶剤インクとしては、溶剤インク中の有機溶剤成分がジエチレングリコールメチルエチルエーテルを75wt%含有する顔料分散型溶剤インクを使用した。このとき、上記で調製した本発明に係るインク供給系充填液と、実施例1で使用する溶剤インクとを、1:1で混合したとき相溶可能であり、したがって非常に優れた相溶性を有することを確認した。
(実機テスト)
溶剤インクを用いるインクジェット装置(溶剤型インクジェット装置)に新品ヘッドを装着し、洗浄液(ジエチレングリコールジメチルエーテル)でインク供給系(インク供給管及びインクジェットヘッド(ノズル))を洗浄後、インク供給系に溶剤インクを充填し、インクジェットヘッドの吐出調整を実施した。その後、溶剤インクを抜いて溶剤インクの洗浄液でインク供給系の洗浄を十分に行った。その後、インク供給系に、上記で調製した本発明に係るインク供給系充填液を充填し、60℃で7日間、−20℃で7日間放置し、長期の保管・輸送と同様と考えられる状況を経過させた。
その後、インク供給系から、インク供給系充填液を排出し、常温で30分放置した。
その後、インク供給系に溶剤インクを再度充填し、テスト作図・印字を行った。
(評価)
(1)テスト作図に、抜け(インクの不吐出)が実質的になく、曲がりがないことを確認した。
(2)更に、ベタ印字によって、インク粒子の飛翔方向不安定(ドットの飛行曲がり)に起因して生じるスジの発生(目視でスジがあるように見受けられる現象)がないことを確認した。
(3)更に、インクジェットヘッドのノズル面(吐出口)を顕微鏡によって確認したところ、ノズル面に付着物がない(ノズル目詰まりの1種がない)か、あるいはノズル面に付着物が実質的にないことを確認した。
実施例1において、フッ素系界面活性剤を未添加としたこと以外は実施例1と同じインク供給系充填液を用い、その他は実施例1と同様とした。
その結果、インクの不吐出が多く顕著であること、スジの発生が顕著であることを確認した。また、ノズル面(吐出口の内周面及び吐出口の周辺)に付着物がありヘッドの交換が必要であった。
尚、実施例1及び比較例1で用いたインク供給系充填液について、粘度、表面張力の測定(常温25℃)を行った。その結果を図1(物性値変化)に示す。図1から、フッ素系界面活性剤が未添加である比較例1の表面張力約33.5mN/mに比べ、フッ素系界面活性剤を添加した実施例1では表面張力が低くなっており、特にフッ素系界面活性剤を1000ppm前後添加した場合においては表面張力が約26mN/m以下と更に低くなっており、濡れ効果に優れることが判った。また、粘度の上昇を抑える観点からは、フッ素系界面活性剤の添加量は約10000ppm以下が好ましいことが判った。
インク供給系充填液における有機溶剤として、実施例1で使用した有機溶剤にトリn−ブチルアミン(沸点217℃)を0.1wt%添加した有機溶剤を用いたこと以外は実施例1と同様とした。
その結果は、実施例1と同様であった。
インク供給系充填液におけるフッ素系界面活性剤として、実施例1とは異なるフッ素系界面活性剤(パーフルオロブチルスルホン酸塩含有フッ素系界面活性剤:メガファックF−411(アニオン型):大日本インキ化学工業(株)製)を用いたこと以外は実施例1と同様とした。
その結果は、実施例1と同様であった。
実施例1におけるインク供給系充填液におけるフッ素系界面活性剤として、メガファックF−479(1000ppm)単独に替えて、メガファックF−479(1000ppm)とメガファックF−445(1000ppm)(以上いずれも大日本インキ化学工業(株)製)を含有する充填液(粘度4.00mPa・s、表面張力25.9mN/m)を用いたこと以外は実施例1と同様とした。
その結果は、実施例1と同様であった。
特に、60℃で7日間の高温保管後、ノズル吐出異常は全く認められなかった。
インク供給系充填液における有機溶剤として、実施例1とは異なる有機溶剤(プロピレンカーボネート(沸点242℃)を用いたこと以外は実施例1と同様とした。
その結果は、実施例1と同様であった。
実施例1で使用した溶剤インクとは異なる顔料分散型溶剤インク(有機溶剤はシクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテートの混合物)を用いたこと以外は実施例1と同様とした。
その結果は、実施例1と同様であった。
上記において、溶剤インクを抜いてインク供給系の洗浄を行う際に、低粘度であって溶剤インクと相溶性の高い有機溶剤(上述した本発明に係る充填液用有機溶剤を含む)を主成分とする洗浄液を用いてインク供給系、特にノズルを洗浄することは、いわゆるソルベントショックによって溶剤インク成分の顔料又は樹脂がノズル内あるいはノズル端面に付着するなどの現象の発生を回避する手段として有用であり、上記保管・輸送する用途において又は上記保管・輸送方法として、その効果をより高めることができるので、有用である。
尚、本発明に係るインク供給系充填液は、溶剤型インクジェット装置や溶剤型インクジェットヘッドにおけるインク供給系に溶剤インクを初めて充填する前に、溶剤型インクジェット装置や溶剤型インクジェットヘッドにおけるインク供給系に本発明に係るインク供給系充填液を充填した状態で、溶剤型インクジェット装置や溶剤型インクジェットヘッドを保管・輸送する用途にも利用できる。
Claims (4)
- 少なくとも1種類の有機溶剤成分が、化学構造中にグリコールエーテル基を有する溶剤インクを用いたインクジェット装置またはインクジェットヘッドにおいて、インクに代わってインク供給系に充填される充填液であって、テトラエチレングリコールジメチルエーテルとフッ素系界面活性剤を含有することを特徴とするインク供給系充填液。
- 前記インク供給系充填液の有機溶剤成分の一部が有機アミンである請求項1記載のインク供給系充填液。
- 前記フッ素系界面活性剤が、ノニオン型またはアニオン型である請求項1〜2記載のインク供給系充填液。
- 前記インク供給系充填液のフッ素系界面活性剤の含有量が、10〜10000ppmである請求項1〜3記載のインク供給系充填液。
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