JP5636953B2 - 顔料インク、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
[1]
アセチレングリコールと、不飽和脂肪酸と、アミノ酸と、アルカリ金属水酸化物と、アミンと、を含む、顔料インク。
[2]
前記不飽和脂肪酸がオレイン酸を含む、[1]に記載の顔料インク。
[3]
前記アミノ酸がトリメチルグリシン及びジメチルグリシンのうち少なくともいずれかを含む、[1]又は[2]に記載の顔料インク。
[4]
前記アルカリ金属水酸化物が水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)、及び水酸化リチウム(LiOH)からなる群より選択される一種以上を含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の顔料インク。
[5]
前記アミンがトリエタノールアミン及びトリプロパノールアミンのうち少なくともいずれかを含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の顔料インク。
[6]
前記不飽和脂肪酸及び前記アミノ酸のうち少なくともいずれかと、前記アルカリ金属水酸化物及び前記アミンのうち少なくともいずれかと、からなる酸アルカリ塩を含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の顔料インク。
[7]
前記酸アルカリ塩が、オレイン酸カリウム、オレイン酸トリプロパノールアミン、オレイン酸トリエタノールアミン、及びアミノ酸カリウムからなる群より選択される一種以上である、[6]に記載の顔料インク。
[8]
被記録媒体に対して0.5m/s以上の相対速度で移動しながら[1]〜[7]のいずれかに記載の顔料インクを吐出するインクジェットヘッドを備えた、インクジェット記録装置。
[9]
被記録媒体に対して0.5m/s以上の相対速度で移動するインクジェットヘッドから[1]〜[7]のいずれかに記載の顔料インクを吐出する吐出工程を含む、インクジェット記録方法。
本発明の一実施形態に係る顔料インクは、アセチレングリコール及び不飽和脂肪酸を含むとともに、アミノ酸、アミン、及びアルカリ金属水酸化物を含む。
このように、本実施形態の顔料インクが上記5種類の成分を必須に含む意義について、以下説明する。
本実施形態の顔料インクは、色材として顔料を含む。当該顔料として、以下に限定されないが、例えば、C.I.ピグメントイエロー 1,3,12,13,14,17,24,34,35,37,42,53,55,74,81,83,95,97,98,100,101,104,108,109,110,117,120,128,138,150,153,155,174,180,198、C.I.ピグメントレッド 1,3,5,8,9,16,17,19,22,38,57:1,90,112,122,123,127、146,184、202、209、C.I.ピグメントバイオレット 1,3,5:1,16,19,23,38、C.I.ピグメントブルー 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,16、C.I.ピグメントブラック 1,7等を用いることができる。
分散媒中の粒子に光を照射し、この分散媒の前方・側方・後方に配置された検出器によって、発生する回折散乱光を測定する。得られた測定値を利用して、本来は不定形である粒子を、球形であると仮定し、当該粒子の体積と等しい球に換算された粒子集団の全体積を100%として累積カーブを求め、その際の累積値が50%となる点を、「動的光散乱法による球換算50%平均粒径(d50)」とする。上記回折散乱光の測定装置としては、例えば、レーザー回折散乱式粒度分布測定器 LMS−2000e(セイシン企業社(SEISHIN ENTERPRISE Co.,Ltd.)製商品名)などが挙げられる。
本実施形態の顔料インクは、アセチレングリコールを含む。アセチレングリコールは、アセチレン基を中央に持ち、左右対称の構造をした非イオン系界面活性剤で、泡立ちにくい濡れ剤として様々な分野の水系材料に応用されている。アセチレングリコールは、濡れ、消泡、及び分散といった機能に優れている。分子構造としても非常に安定したグリコールで、分子量も小さく、水の表面張力を下げる効果があるため、インクの被記録媒体への浸透性や滲みを適度に制御できる。
本実施形態の顔料インクは、不飽和脂肪酸を含む。以下、当該不飽和脂肪酸が複数の機能を併せ持つ点について説明する。
また、顔料インクとしては液体であることが好ましい。さらに、酸化に対し安定な飽和脂肪酸は常温で固体のものが多くインク中への添加には向かないものが多い。これらの特性を全て満足するものとしてオレイン酸が挙げられる。
以上のことから、上記不飽和脂肪酸はオレイン酸であることが好ましい。
本実施形態の顔料インクは、上記のとおり、アミノ酸を含む。
上記4種のpH調整剤の一つであるアミノ酸はアミノ基とカルボキシル基の両方の官能基を持つ優れたpH調整機能の他に、保湿剤や被記録媒体のカール抑制剤としての機能を有する。
本実施形態の顔料インクは、上記のとおり、アミンを含む。
上記4種のpH調整剤の一つであるアミンは、シャンプーや化粧品など人体に易しい弱アルカリ調整剤としての機能を有する。また、アミンを両親媒性とすることでインクの長期安定性に優れるため、上記アミンの中でもアルカノールアミンが好ましい。さらに、アルカノールアミンのうち沸点の高いものを用いることで目詰まりを防ぐことができるため、トリアルカノールアミンがより好ましく、中でもトリプロパノールアミン及びトリエタノールアミンのうち少なくともいずれかがさらに好ましい。
本実施形態の顔料インクは、上記のとおり、アルカリ金属水酸化物を含む。
上記4種のpH調整剤の一つであるアルカリ金属水酸化物は、優れたアルカリであるものの、金属イオンが有機溶媒や顔料に錯体のように捕獲されやすく長期安定性に劣る。アルカリ金属イオンは、アミンよりも不飽和脂肪酸と沈澱を起こしにくい性質がある。そのため、アルカリとして、アミンとアルカリ金属水酸化物とを併用することで、両者の欠点を互いに補い、特長のみを発揮させることができる。
本実施形態の顔料インクは、上記の添加剤以外の添加剤を含んでいてもよい。そのような添加剤の例を以下に示す。
インクジェットヘッドのノズル近傍での目詰まりを防止する目的で、本実施形態の顔料インクは、湿潤効果のある水溶性有機溶剤を添加することが好ましい。
また、本実施形態の顔料インクに含有される水は主溶媒であり、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水又は超純水を用いることが好ましい。特に紫外線照射又は過酸化水素添加等により滅菌処理した水を用いることが、カビやバクテリアの発生を防止して顔料インクの長期保存を可能にする点で好ましい。
本実施形態の顔料インクに含まれ得る酸化防止剤(紫外線吸収剤)としては、例えば、アロハネート、メチルアロハネートなどのアロハネート類、ビウレット、ジメチルビウレット、テトラメチルビウレットなどのビウレット類など、L−アスコルビン酸及びその塩、並びにランタニドの酸化物などが挙げられる。これらの市販品としては、例えば、ノバルティス(Novartis International AG)社製のTinuvin 328、900、1130、384、292、123、144、622、770、292、Irgacor 252、153、Irganox 1010、1076、1035、MD1024などが用いられる。
本実施形態の顔料インクに含まれ得る防腐剤・防黴剤としては、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、1,2−ジベンジソチアゾリン−3−オン、ジクロロフェン、ヘキサクロロフェン、p−ヒドロキシ安息香酸エステル、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、デヒドロ酢酸ナトリウム、3,4−イソチアゾリン−3−オン、及び4,4−ジメチルオキサゾリジンが挙げられる。これらの市販品としては、例えば、プロキセルCRL、プロキセルBDN、プロキセルGXL、プロキセルXL−2(1,2−ベンチアゾリン−3−オン)、プロキセルTN(いずれもAvecia社製商品名)等が挙げられる。
水性溶媒が被記録媒体に浸透することを促進する目的で、本実施形態の顔料インクは、浸透促進剤をさらに含むことが好ましい。水性溶媒が被記録媒体に素早く浸透することによって、画像の滲みが少ない記録物を得ることができる。
以下、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置について、図を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。本実施形態では、本実施形態に係るインクジェット記録装置として、インクジェットプリンター(以下、単に「プリンター」という。)を例示する。
図1に示すように、プリンター1は、インクジェットヘッド2を搭載すると共にインクカートリッジ3を着脱可能に装着するキャリッジ4と、インクジェットヘッド2の下方に配設され被記録媒体6が搬送されるプラテン5と、キャリッジ4を被記録媒体6の媒体幅方向に移動させるキャリッジ移動機構7と、被記録媒体6を媒体送り方向に搬送する媒体送り機構8と、を有するものである。加えて、プリンター1は、当該プリンター1全体の動作を制御する制御装置CONTを有している。なお、上記媒体幅方向とは、主走査方向(ヘッド走査方向)である。上記媒体送り方向とは、副走査方向(主走査方向に直交する方向)である。
図2に示すように、インクジェットヘッド2は、インクを吐出する複数のノズル17が設けられたノズル形成面21Aを有する。インクの吐出面でもあるノズル形成面21Aには、複数のノズル17ごとにノズル列16が形成されている。各ノズル列16においては、例えば異なる色のインクを吐出可能になっている。本実施形態ではインクの色に対応して4列、即ちノズル列(ブラック)16(Bk)、ノズル列(マゼンタ)16(M)、ノズル列(シアン)16(C)、及びノズル列(イエロー)16(Y)が設けられている。ノズル列16の各々は、例えば180個のノズル17によって構成されている。
図3に示すように、インクジェットヘッド2は、ヘッド本体18と、ヘッド本体18に接続された流路形成ユニット22と、を備えている。流路形成ユニット22は、振動板19と、流路基板20と、ノズル基板21と、を備えると共に、共通インク室29と、インク供給口30と、圧力室31と、を形成する。さらに、流路形成ユニット22は、ダイヤフラム部として機能する島部32と、共通インク室29内の圧力変動を吸収するコンプライアンス部33と、を備える。ヘッド本体18には、固定部材26と共に駆動ユニット24を収容する収容空間23と、インクを流路形成ユニット22に案内する内部流路28と、が形成される。
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録方法は、上記実施形態のインクジェット記録装置の項で説明したように、被記録媒体6に対して0.5m/s以上の相対速度で移動するインクジェットヘッド2から上記実施形態の顔料インクを吐出する吐出工程を含む。
〔顔料分散体〕
・CAB−O−JET300(キャボット社製商品名、固形分15%)
・BONJET BLACK CW−1(オリエント化学工業社製商品名、顔料分20%)
〔界面活性剤〕
・オルフィンE1010(エアープロダクツ社製商品名、アセチレングリコール)
・サーフィノール104(日信化学工業社製商品名、アセチレングリコール)
・Triton X−100(Roche Applied Science社製商品名、C14H22O(C2H4O)n、直鎖型の非イオン性の界面活性剤)
〔界面活性剤及びpH調整剤〕
・オレイン酸(東京化成工業社(Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)製、モノ不飽和脂肪酸)
・リノール酸(東京化成工業社製、ジ不飽和脂肪酸)
・ステアリン酸(東京化成工業社製、飽和脂肪酸)
〔pH調整剤〕
・トリメチルグリシン(無水ベタイン、東京化成工業社製)
・ジメチルグリシン(N,N−ジメチルグリシン、東京化成工業社製)
・トリプロパノールアミン(トリイソプロパノールアミン、東京化成工業社製)
・トリエタノールアミン(東京化成工業社製)
・水酸化カリウム(関東化学社(KANTO CHEMICAL CO., INC)製)
・水酸化ナトリウム(関東化学社製)
〔浸透促進剤〕
・1,2−ヘキサンジオール
・トリエチレングリコールモノブチルエーテル(表1中「TEGmBE」と省略)
〔湿潤剤〕
・グリセリン
・トリメチロールプロパン
〔防腐剤・防黴剤〕
・エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)
・プロキセルXL−2
〔顔料インクの調製〕
表1に示す含有量で各成分を混合し、室温にて2時間攪拌した後、孔径5μmのメンブランフィルターで濾過して、実施例1〜5及び比較例1〜10の各水性顔料インクを調製した。
なお、表1中に示す含有量の単位は質量%であり、表1中、顔料分散液は固形分濃度(顔料の含有量相当)で表している。また、空欄部は無添加であることを表す。また、イオン交換水の「残量」とは、インク全量が100質量%となるようにイオン交換水を加えたことを意味する。
インクジェットプリンターPX−500(セイコーエプソン社(Seiko Epson Corporation)製商品名)のカートリッジに顔料インクを充填し、インクジェット吐出観察装置Dot View(トライテック(Tritek)社製商品名)により吐出されるインクの尾引きの長さを観察した。評価基準は以下のとおりである。結果を表2に示す。
○:尾引きの長さが400μm未満であった。
×:尾引きの長さが400μm以上であった。
直径2cm×高さ10cmの円筒状ガラス容器に顔料インク10gを封入して50回振り混ぜ、泡(気泡)と液体との界面から、泡の最高高さまでの高さ(H)を測定した。評価基準は以下のとおりである。結果を表2に示す。
○:5cm未満、
△:5cm以上8cm未満、
×:8cm以上。
作製したインクを、プリンターPX−B500(セイコーエプソン社製商品名)のインクカートリッジに入れ、印字可能状態にした。上記プリンターPX−B500は、ヘッドのキャリッジ速度が1.1m/secのプリンターであるため、キャリッジ速度を0.3〜1.1m/secまで可変できるように改造した。そして、最大キャリッジ速度を0.3、0.5、0.7、及び0.9m/secの4段階に設定して、各最大キャリッジ速度における印字速度とサテライトとの関係を調べた。サテライトは、セイコーエプソン社製スーパーファイン紙に印字した記録物を光学顕微鏡で観察し、サテライトが有るか否かを確認した。
サテライトは、全く無いのが理想であるが、吐出されるインク滴が空気中で分割するかどうかは確率の問題もあるため、どんな状況においてもサテライトが全く無いということは困難である。したがって、サテライトが発生したとしても記録物上でサテライトが観察されなければよい。すなわち、記録物の主滴とサテライトとの間隔が60μm未満であればよい。さらに、記録物に対する人間の目の感度は、紙と目の距離が30cmである場合に60μm以上のズレを感知しやすくなるとされている。
以上より、本明細書において、サテライトの有無はより実用的に以下のように判断するものとし、評価基準も同様とした。結果を表2に示す。
◎:サテライトが全く無かった。具体的には、記録物の主滴とサテライトとの間隔が0μmであった。
○:サテライトが無かった(抑制効果が有った。)。具体的には、記録物の主滴とサテライトとの間隔が60μm未満であった。
×:サテライトが有った。具体的には、記録物の主滴とサテライトとの間隔が60μm以上であった。
上記サテライトの確認評価においてキャリッジ速度0.9m/secで印字した記録物をプリンターPX−B500(セイコーエプソン社製商品名)のインクカートリッジに入れ、1ヶ月、6ヶ月、及び1年放置した後の、サテライトの変化をそれぞれ観察した。なお、評価基準は、上記サテライトの確認評価のものと同様である。結果を表2に示す。
Claims (9)
- アセチレングリコールと、不飽和脂肪酸と、アミノ酸と、アルカリ金属水酸化物と、アミンと、を含む、顔料インク。
- 前記不飽和脂肪酸がオレイン酸を含む、請求項1に記載の顔料インク。
- 前記アミノ酸がトリメチルグリシン及びジメチルグリシンのうち少なくともいずれかを含む、請求項1又は2に記載の顔料インク。
- 前記アルカリ金属水酸化物が水酸化カリウム(KOH)、水酸化ナトリウム(NaOH)、及び水酸化リチウム(LiOH)からなる群より選択される一種以上を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の顔料インク。
- 前記アミンがトリエタノールアミン及びトリプロパノールアミンのうち少なくともいずれかを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の顔料インク。
- 前記不飽和脂肪酸及び前記アミノ酸のうち少なくともいずれかと、前記アルカリ金属水酸化物及び前記アミンのうち少なくともいずれかと、からなる酸アルカリ塩を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の顔料インク。
- 前記酸アルカリ塩が、オレイン酸カリウム、オレイン酸トリプロパノールアミン、オレイン酸トリエタノールアミン、及びアミノ酸カリウムからなる群より選択される一種以上である、請求項6に記載の顔料インク。
- 被記録媒体に対して0.5m/s以上の相対速度で移動しながら請求項1〜7のいずれか1項に記載の顔料インクを吐出するインクジェットヘッドを備えた、インクジェット記録装置。
- 被記録媒体に対して0.5m/s以上の相対速度で移動するインクジェットヘッドから請求項1〜7のいずれか1項に記載の顔料インクを吐出する吐出工程を含む、インクジェット記録方法。
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