JP6337636B2 - 画像形成方法 - Google Patents
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Description
[1]染料と、吸着阻害剤と、水溶性有機溶剤と、水とを含有する捺染用インクジェットインクを用いる画像形成方法であって、
前記捺染用インクジェットインクをインクジェット記録ヘッドから記録媒体へ吐出させる工程を含み、
前記インクジェット記録ヘッドは、複数のテーパ状のインク吐出孔が開口しているインク吐出孔面と、前記複数のテーパ状のインク吐出孔のそれぞれに連結した複数のインク加圧室が開口しているインク加圧室面とを有する流路部材を有し、
前記流路部材は少なくとも1種の金属からなり、
前記水溶性有機溶剤の含有量は前記捺染インクジェットインク全体の質量に対して25質量%以上70質量%未満であり、前記吸着阻害剤は5.5〜7.5のpKaを有する酸である、画像形成方法。
[2]前記流路部材はステンレス鋼からなる、[1]に記載の画像形成方法。
[3]前記吸着阻害剤は脂肪族多価カルボン酸である、[1]または[2]に記載の画像形成方法。
[4]前記脂肪族多価カルボン酸はヒドロキシ酸である、[3]に記載の画像形成方法。
[5]前記ヒドロキシ酸はクエン酸である、[4]に記載の画像形成方法。
[6]イエローインク、マゼンタインク、及び、ブルーインクからなるインクセットを用いる画像形成方法であって、
前記イエローインク、前記マゼンタインク、及び、前記ブルーインクは、前記捺染用インクジェットインクであり、
前記イエローインク、前記マゼンタインク、及び、前記ブルーインクにおける前記水溶性有機溶剤の含有量は、30質量%以上70質量%未満である、[1]〜[5]いずれかに記載の画像形成方法。
[7]イエローインク、マゼンタインク、シアンインク、及び、ブラックインクからなるインクセットを用いる画像形成方法であって、
前記イエローインク、前記マゼンタインク、前記シアンインク、及び、前記ブラックインクのうちの少なくとも1つは、前記捺染用インクジェットインクである、[1]〜「5」のいずれかに記載の画像形成方法。
[8]イエローインク、オレンジインク、ブルーインク、ピンクインク、マゼンタインク、シアンインク、スカイブルーインク、ブラックインク、及び、グレーインクをからなるインクセットを用いる画像形成方法であって、
前記イエローインク、前記オレンジインク、前記ブルーインク、前記ピンクインク、前記マゼンタインク、前記シアンインク、前記スカイブルーインク、前記ブラックインク、及び、前記グレーインクの少なくとも1つは、前記捺染用インクジェットインクである、[1]〜[5]いずれかに記載の画像形成方法。
[9]前記染料は反応染料である、[1]〜[8]いずれかに記載の画像形成方法。
[10]前記染料は分散染料である、[1]〜[8]のいずれかに記載の画像形成方法。
本発明の画像形成方法は、染料などを含む捺染用インクジェットインクを用いた画像形成方法であり、捺染用インクジェットインクをインクジェット記録ヘッドから記録媒体へ吐出させる工程(インク吐出工程)を含む。
インク吐出工程は、インクジェット記録ヘッドから捺染用インクジェットインクの液滴を記録媒体に向けて吐出する工程であり、インクジェット記録装置を用いて行われる。インクジェット記録装置に備えられたインクジェット記録ヘッドのノズル面から射出されたインクジェットインクの液滴は、記録媒体の一定領域(着弾可能領域)に着弾する。より具体的には、インクジェット記録ヘッドの走査を適宜回数行ない、一の着弾可能領域に捺染用インクジェットインクの射出を行なった後、記録媒体を適宜搬送する。再び、インクジェット記録ヘッドにより前記一の着弾可能領域に隣接する着弾可能領域に捺染用インクジェットインクの液滴を射出し、着弾させる。上述の操作を繰り返して、記録媒体に捺染用インクジェットインクの液滴の集合体からなる画像を形成する。
前処理工程は、使用する記録媒体に前処理剤を塗布する工程である。記録媒体に前処理剤を付与する方法の例には、パッド法、コーティング法、スプレー法、またはインクジェット法などが含まれる。これらの付与方法によって、前処理剤を記録媒体上に付与できる。
発色工程は、記録媒体中に十分に吸着・固着されていない発色反応前画像中の染料を、記録媒体に吸着・固着させてインク本来の色相を発色させる工程である。その方法は、従来公知の方法でよく、例えば、スチーミング法、HTスチーミング法、サーモフィクス法、アルカリパッドスチーム法、アルカリブロッチスチーム法、アルカリショック法、またはアルカリコールドフィックス法などが含まれる。これらは捺染用インクジェットインクや記録媒体などにより適宜選択される。発色反応前画像が形成された記録媒体は直ちに発色されてもよく、時間が経過してから発色されてもよい。
洗浄工程は、記録媒体の発色工程後に記録媒体へ染着できなかった染料を洗浄により除去する工程である。その方法は、捺染用インクジェットインクや記録媒体などにより適宜選択される。例えば、セルロース繊維は水洗、湯洗の後に非イオン系洗浄剤を含むソーピング浴で処理後、湯洗、水洗を行なうことが一般的である。
乾燥工程は、洗浄した記録媒体を乾燥する工程である。乾燥方法は特に限定されないが、洗浄された記録媒体を絞ったり、干したり、または乾燥機(ヒートロール、アイロンなど)を使用して乾燥させる。
本発明の画像形成方法は、インクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を用いて行うことができる。以下、図面を参照しながら本発明の画像形成方法に用いられるインクジェット記録装置およびインクジェット記録ヘッドを説明するが、本発明で使用されるインクジェット記録装置およびインクジェット記録ヘッドはこれらに限定されない。
本発明で使用されるインクジェット記録ヘッドは特に制限はなく、サーマル型、ピエゾ型のいずれであってもよい。以下、ピエゾ型インクジェット記録ヘッドを例に説明する。
図4は圧電アクチュエータを取り付けた状態の流路部材の一部拡大断面図である。ヘッド本体300を構成する流路部材310は、プレート310a〜310jをこの順で積層して一体化してなる部材であり、各プレートには多数の孔が形成されている。
図4に示されるように、流路部材310上には圧電アクチュエータユニット320が設けられる。圧電アクチュエータユニット320は2枚の圧電セラミック層320a、320bからなる積層構造を有する。圧電セラミック層320a、320bの厚さはそれぞれ20μm程度であり。圧電アクチュエータユニット320全体の厚さは40μm程度である。圧電セラミック層320a、320bはいずれも複数のインク加圧室314を跨ぐように延在している。圧電セラミック層320a、320bは、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料からなる。
図5はリザーバ流路部材330の縦断面図である。リザーバ流路部材330は、外部インクタンク(図示せず)に繋がるインク導入孔332と、流路部材310のインク導入口311に繋がるインク中継口333と、インク導入口332から供給されたインクをインク中継口333へ導く内部のリザーバ流路331と、空気室335とを有する。
本発明で使用する捺染用インクジェットインク(単に「捺染インク」または「インク」ともいう)は、少なくとも、染料と、吸着阻害剤と、水溶性有機溶剤と、水とを含む。
本発明で使用する捺染用インクジェットインクに含まれる染料は、反応染料または分散染料である。
本発明で使用する反応染料は、ビニルスルホン基を有する(ビニルスルホン系)染料、または、モノクロロ置換1,3,5−トリアジン−2−イル骨格を有する(モノクロロトリアジン系)染料である。
ビニルスルホン系反応染料は、下記一般式(1)と下記一般式(1’)の構造との平衡関係を有する化合物である。
[式中、Dは色素母体を表す]
C.I.Reactive Yellow13、14、17、57、174、184、
C.I.Reactive Orange7、16、72、125、
C.I.Reactive Red22、22:1、23、49、111、180、194、195、198、222、223、227、240、241、261、
C.I.Reactive Violet4、5、
C.I.Reactive Blue6、19、21、27、36、194、221、222、225、231、238、
C.I.Reactive Brown9、31、および
C.I.Reactive Black2、5、31などがあげられる。
モノクロロトリアジン系反応染料は、布帛と反応する。例えば、モノクロロトリアジン系反応染料のクロロ基が布帛のヒドロキシル基に求核置換反応することで、モノクロロトリアジン系反応染料が布帛に染着する。
C.I.Reactive Yellow13、6、12、18、95、99、
C.I.Reactive Orange2、5、9、12、13、20、
C.I.Reactive Red3、4、7、15、16、24、29、31、32、33、43、45、46、58、59、218、226、245、
C.I.Reactive Violet1、2、
C.I.Reactive Blue2、3、5、7、13、14、15、25、26、39、40、41、46、49、176、
C.I.Reactive Green5、8、
C.I.Reactive Brown1、2、7、8、9、11、14、および
C.I.Reactive Black1、3、8、10、12、13、39
などが挙げられる。
分散染料は、水不溶性の染料であって、ポリエステルなどの疎水性合成繊維からなる布帛の着色に特に好適な染料である。
C.I.Disperse Yellow3、4、5、7、9、13、23、24、30、33、34、42、44、49、50、51、54、56、58、60、63、64、66、68、71、74、76、79、82、83、85、86、88、90、91、93、98、99、100、104、108、114、116、118、119、122、124、126、135、140、141、149、160、162、163、164、165、179、180、182、183、184、186、192、198、199、202、204、210、211、215、216、218、224、227、231、232、
C.I.Disperse Orange1、3、5、7、11、13、17、20、21、25、29、30、31、32、33、37、38、42、43、44、45、46、47、48、49、50、53、54、55、56、57、58、59、61、66、71、73、76、78、80、89、90、91、93、96、97、119、127、130、139、142、
C.I.Disperse Red1、4、5、7、11、12、13、15、17、27、43、44、50、52、53、54、55、56、58、59、60、65、72、73、74、75、76、78、81、82、86、88、90、91、92、93、96、103、105、106、107、108、110、111、113、117、118、121、122、126、127、128、131、132、134、135、137、143、145、146、151、152、153、154、157、159、164、167、169、177、179、181、183、184、185、188、189、190、191、192、200、201、202、203、205、206、207、210、221、224、225、227、229、239、240、257、258、277、278、279、281、288、298、302、303、310、311、312、320、324、328、
C.I.Disperse Violet 1、4、8、23、26、27、28、31、33、35、36、38、40、43、46、48、50、51、52、56、57、59、61、63、69、77、
C.I.Disperse Green9、
C.I.Disperse Brown1、2、4、9、13、19
C.I.Disperse Blue3、7、9、14、16、19、20、26、27、35、43、44、54、55、56、58、60、62、64、71、72、73、75、79、81、82、83、87、91、93、94、95、96、102、106、108、112、113、115、118、120、122、125、128、130、139、141、142、143、146、148、149、153、154、158、165、167、171、173、174、176、181、183、185、186、187、189、197、198、200、201、205、207、211、214、224、225、257、259、267、268、270、284、285、287、288、291、293、295、297、301、315、330、333、
C.I.Disperse Black1、3、10、24などが挙げられる。
本発明で使用する捺染インクに含まれる吸着阻害剤は、pKa値が5.5〜7.5の酸である。前述のとおり、捺染インク中の水溶性有機溶剤の含有量が大きくなると染料の溶解性が低下して染料が析出し、インクジェット記録ヘッドの流路部材をステンレス鋼などの金属製とした場合、析出した染料が吐出孔(ノズル)に吸着してインクの吐出性が低下することがある。これに対して、本発明で使用する捺染インクは、染料の吸着阻害剤として、pKa値が5.5〜7.5の酸を含有しているため、析出した染料の吸着を抑制できる。また、pKa値を5.5以上とすることで、染料の分解が抑制され、インクの保存安定性も良好となる。
本発明で使用する捺染インクは、インク全体の質量に対して25質量%以上70質量%未満の水溶性有機溶剤を含む。前述の吸着阻害剤により、水溶性有機溶剤の含有量の下限を25質量%とすることができる。水溶性有機溶剤の含有量の下限は、後述のインクセットの種類に応じて変えてもよい。例えば、イエローインク(Y)、オレンジインク(Or)、ブルーインク(B)、ピンクインク(Pk)、マゼンタインク(M)、スカイブルーインク(Sky)、および、グレーインク(G)からなる7色のインクセットを用いて画像形成を行う場合、各インクは、インク全体の質量に対して30質量%以上70質量%未満の水溶性有機溶剤を含む捺染インクとされうる。また例えば、オレンジインク(Or)、ピンクインク(Pk)、マゼンタインク(M)、スカイブルーインク(Sky)、および、グレーインク(G)からなる5色のインクセットを用いて画像形成を行う場合、各インクは、インク全体の質量に対して35質量%以上70質量%未満の水溶性有機溶剤を含む捺染インクとされうる。さらに、淡色インク(例えば、ピンクインク(Pk)、スカイブルーインク(Sky)、および、グレーインク(G))からなるインクセットを用いて画像形成を行う場合、各インクは、インク全体の質量に対して40質量%以上70質量%未満の水溶性有機溶剤を含む捺染インクとされうる。
緩衝剤は、外部から酸や塩基を加えても、そのpHが大きく変化しない性質(緩衝作用)をもつ溶液である。緩衝剤が存在することで、その溶液に多少の酸や塩基が加えられたり、溶液の蒸発や希釈によって溶液濃度が変化した場合でもpHが変動しにくくなる。前述のとおり、本発明で使用する捺染インクは、緩衝剤として使用される酸のうち、pKa値が5.5〜7.5のである酸を吸着阻害剤として含む。つまり、本発明で使用する捺染用インクでは、吸着阻害剤が緩衝剤としても機能する。そのため、本発明で使用する捺染用インクには緩衝剤を添加する必要は特にない。しかしながら、例えば特定のpH値におけるpH変動を抑制する(緩衝能を高める)ために、pKa値が5.5〜7.5の範囲外の酸又はその塩を緩衝剤として更に添加してもよい。このような緩衝剤の例としては、酢酸、蓚酸、硼酸、フタル酸、及び、それらのナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩等が挙げられる。
本発明で使用する捺染インクは界面活性剤を更に含有することが好ましい。本発明で使用することのできる界面活性剤の例には、ジアルキルスルホコハク酸塩類、アルキルナフタレンスルホン酸塩類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類、アセチレングリコール類、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類、アルキルアミン塩類、第四級アンモニウム塩類、シリコン系界面活性剤、またはフッ素系界面活性剤などが含まれるが、これらに限定されない。これらのなかでも、アニオン性またはノニオン性の界面活性剤が好ましく;ノニオン性の界面活性剤のなかでもアセチレングリコール系の界面活性剤は、低起泡性で表面張力を調整できるため射出安定性の点で好ましい。ノニオン性界面活性剤の市販品の例には、オルフィンE1010(日信化学社製)などが含まれる。
本発明で使用する捺染インクは保湿剤を含有することが好ましい。インク中の水分の蒸発を抑制できるからである。
本発明で使用する捺染インクは、インクの長期保存安定性を保つため、防腐剤や防黴剤をインク中に添加することができる。防腐剤および防黴剤は、特に制限されないが、例えば芳香族ハロゲン化合物(例えば、PreventolCMK)、メチレンジチオシアナート、含ハロゲン窒素硫黄化合物、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン(例えば、PROXELGXL)などが含まれる。
本発明で使用する反応染料を含む捺染用インクジェットインクは、前述の反応染料と、吸着阻害剤と、水溶性有機溶剤と、水と、必要に応じて他の成分とを混合するステップを経て製造される。また本発明で使用される分散染料を含む捺染用インクジェットンクは、前述の分散染料と、吸着阻害剤と、分散剤と、水溶性有機溶剤と、水と、要に応じて他の成分とを混合し、分散機を用いることによって分散することにより調整することができる。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などが使用できる。
前述のとおり、本発明で使用する捺染用インクジェットインクは、例えば、イエローインク(Y)、オレンジインク(Or)、ブルーインク(B)、ピンクインク(Pk)、マゼンタインク(M)、シアンインク(C)、スカイブルーインク(Sky)、ブラックインク(Bk)、グレーインク(G)などであり、色相の異なる2種以上のインクが組み合わされてインクセットが構成されうる。本発明の画像形成方法で使用されるインクセットは、インクセットを構成する色相の異なる複数のインクの少なくとも1つが、上述の本発明で使用する捺染用インクジェットインクである。
上記の手順に従ってインクジェット記録ヘッドを作製した。ノズル数は1列あたり166個とし、全体(4列)で664個のノズルを流路部材310に配列した。また、同一列内のノズルピッチは150dpiとし、隣り合う各列を1/2ピッチずつずらすことで、全体として600dpiとした。流路部材はSUS316ステンレス製とした。また、突出孔の形状は、インク吐出口側の開口がインク加圧室側の開口よりも小さくなるテーパ状とした。
(反応染料)
C.I.リアクティブレッド24(モノクロルトリアジン型)
C.I.リアクティブレッド218(モノクロルトリアジン型)
C.I.リアクティブブルー176(モノクロルトリアジン型)
C.I.リアクティブブルー15(モノクロルトリアジン型)
C.I.リアクティブブルー49(モノクロルトリアジン型)
C.I.リアクティブブラウン11(モノクロルトリアジン型)
C.I.リアクティブオレンジ12(モノクロルトリアジン型)
C.I.リアクティブオレンジ13(モノクロルトリアジン型)
C.I.リアクティブイエロー95(モノクロルトリアジン型)
(水溶性有機溶剤)
エチレングリコール(関東化学社製)
プロピレングリコール(関東化学社製)
グリセリン(関東化学社製)
(吸着阻害剤)
クエン酸3Na2水和物(関東化学社製)
マレイン酸(関東化学社製)
リン酸(関東化学社製)
(保湿剤)
エチレン尿素(30%水溶液)
(界面活性剤)
オルフィンE1010(日信化学社製)
(防腐剤)
PROXEL GXL(アーチケミカルズ社製)
(水)
イオン交換水
表1および表2に示す各構成材料を攪拌・混合して溶解させた後、0.8μmフィルターでろ過し、次いで脱気処理を行って実施例1〜12及び比較例1〜11の捺染用インクジェットインクを調製した。なお、表1および表2における各構成材料の添加量は質量比である。
各インクを25℃に設定した恒温槽内に24ヶ月間まで静置した後の吸光度を測定し、これを最大ピーク波長における吸光度が製造直後の測定値を100%とした時の値と比較して評価した。評価基準は下記に示すとおりである。
◎:24ヶ月経過後の吸光度変動が±5%以内
○:12ヶ月経過後の吸光度変動が±5%以内であり、かつ、24ヶ月経過後の吸光度変動が±5%以上
△:6ヶ月経過後の吸光度変動が±5%以内であり、かつ、12ヶ月経過後の吸光度変動が±5%以上
×:3ヶ月経過後の吸光度変動が±5%よりも大きい
作製したインクジェット記録ヘッドに各インクを充填し、初期評価として全ノズルからインクが吐出するのを確認した。その後、1週間の放置と印字(一週間おきの印字)を6ヶ月間行い、吐出安定性を評価した。評価基準は下記に示すとおりである。
◎:6ヶ月後において、着弾ズレや不吐出が確認されない
○:6ヶ月後において、不吐出は全く見られず、着弾ズレは僅かに発生したがヘッドクリーニングを行うことにより正常な吐出状態が容易に回復した
△:6ヶ月後において、不吐出および曲がりが僅かに発生し、ヘッドクリーニングにより正常な吐出状態が回復しなかった
×:6ヶ月後において、不吐出および曲がりが多数発生し、ヘッドクリーニングにより正常な吐出状態が回復しなかった
111 粘着性ベルト
112 サポートローラ
113 搬送ローラ
114 ニップローラ
120 ヘッドキャリッジ
130 温風付与手段
130A ファン
130B 発熱体
P 記録媒体
200 インクジェット記録ヘッド
300 ヘッド本体
310 流路部材
310a〜j プレート
311 インク導入口
312 共通流路
313 個別供給流路
314 インク加圧室
315 しぼり
316 ノズル流路
317 インク吐出孔
317A インク吐出口側の開口
317B インク加圧室側の開口
318 インク吐出孔面
319 インク加圧室面
320 圧電アクチュエータユニット
320a,b 圧電セラミック層
321 共通電極
322 個別電極
323 変位素子
330 リザーバ流路部材
330a〜g プレート
331 リザーバ流路
332 インク導入孔
333 インク中継口
334 ダンパ
335 空気室
335a 開口
336 貫通孔
337 凹部
350 接続電極
400 筐体
410 信号伝達部
420 基板
430 コネクタ
440 フレーム
450 断熱性弾性部材
460 孔
500 ドライバIC
Claims (10)
- 染料と、吸着阻害剤と、水溶性有機溶剤と、水とを含有する捺染用インクジェットインクを用いる画像形成方法であって、
前記捺染用インクジェットインクをインクジェット記録ヘッドから記録媒体へ吐出させる工程を含み、
前記インクジェット記録ヘッドは、複数のテーパ状のインク吐出孔が開口しているインク吐出孔面と、前記複数のテーパ状のインク吐出孔のそれぞれに連結した圧電アクチュエータによりインクを加圧する複数のインク加圧室が開口しているインク加圧室面とを有する流路部材を有し、
前記流路部材は少なくとも1種の金属からなり、前記金属は前記記録媒体へ吐出される前記捺染用インクジェットインクと接触し、
前記水溶性有機溶剤の含有量は前記捺染インクジェットインク全体の質量に対して25質量%以上70質量%未満であり、前記吸着阻害剤はいずれかのpKaが5.5〜7.5にある酸である、画像形成方法。 - 前記流路部材はステンレス鋼からなる、請求項1に記載の画像形成方法。
- 前記吸着阻害剤は脂肪族多価カルボン酸である、請求項1または2に記載の画像形成方法。
- 前記脂肪族多価カルボン酸はヒドロキシ酸である、請求項3に記載の画像形成方法。
- 前記ヒドロキシ酸はクエン酸である、請求項4に記載の画像形成方法。
- イエローインク、マゼンタインク、及び、ブルーインクからなるインクセットを用いる画像形成方法であって、
前記イエローインク、前記マゼンタインク、及び、前記ブルーインクは、前記捺染用インクジェットインクであり、
前記イエローインク、前記マゼンタインク、及び、前記ブルーインクにおける前記水溶性有機溶剤の含有量は、30質量%以上70質量%未満である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成方法。 - イエローインク、マゼンタインク、シアンインク、及び、ブラックインクからなるインクセットを用いる画像形成方法であって、
前記イエローインク、前記マゼンタインク、前記シアンインク、及び、前記ブラックインクのうちの少なくとも1つは、前記捺染用インクジェットインクである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成方法。 - イエローインク、オレンジインク、ブルーインク、ピンクインク、マゼンタインク、シアンインク、スカイブルーインク、ブラックインク、及び、グレーインクをからなるインクセットを用いる画像形成方法であって、
前記イエローインク、前記オレンジインク、前記ブルーインク、前記ピンクインク、前記マゼンタインク、前記シアンインク、前記スカイブルーインク、前記ブラックインク、及び、前記グレーインクの少なくとも1つは、前記捺染用インクジェットインクである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の画像形成方法。 - 前記染料は反応染料である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像形成方法。
- 前記染料は分散染料である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の画像形成方法。
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