JP6565361B2 - インクジェット記録用水性インク、インクジェット記録方法及び記録装置、インクジェット記録物 - Google Patents
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Description
一方、溶剤系インクジェットインクや、重合性モノマーを主成分とする紫外線硬化型インクジェットインクにより、非吸収性基材に良好な画像を形成することも検討されている。
こうした背景もあって、最近では、環境負荷が少なく、これまで家庭用インクジェットインクとして広く用いられてきた水性インクジェット用インクにより、非浸透基材に直接印字できるインクジェットインクの開発が行われてきている。
まず、非浸透基材に対して基本的にインクは浸透しないため、基材上のインクは直ぐに乾かなくてはならないが、水性インクの主溶媒である水自体、及び添加剤である水溶性有機溶剤により乾燥性が悪化してしまい、乾燥不良を起こしやすい。このため印字物を重ねた際又は巻き取った際にインクが裏写りしてしまう、いわゆるブロッキングが起こってしまうことがある。
また、非浸透基材は非常に光沢があるものが多く、印字した際に印字部と非印字部とで記録物としての一体感を損なわないようにするため、高光沢が得られるインクが求められているが、樹脂がインクに溶け込んでいる溶剤系インクと異なり、粒子が融着して塗膜を形成するため、表面が粗くなりやすく、光沢が損なわれやすい。
更に、画像堅牢性に関しても、耐擦過性、耐エタノール性について十分な性質が得られておらず、より高い性能を要求されているのが実情である。
(1)「少なくとも顔料、水溶性有機溶剤、シリコーン系界面活性剤、下記一般式(I)で表される化合物、及び水を含有し、更に、全ての水溶性有機溶剤の量を100質量%としたときに、沸点が250℃以上の水溶性有機溶剤の割合が38質量%以下であることを特徴とするインクジェット用水性インク。
(2)「前記一般式(I)で表される化合物が、2,4,7,9−テトラメチルデカン−4,7−ジオールまたは2,5,8,11−テトラメチルドデカン−5,8−ジオールであることを特徴とする前記(1)に記載のインクジェット用水性インク。」
(3)「前記シリコーン系界面活性剤と一般式(I)の比率が1:1〜9:1であることを特徴とする前記(1)乃至(2)のいずれかに記載のインクジェット用水性インク。」
(4)「前記水溶性有機溶剤が、少なくとも1種の沸点200℃以下の水溶性有機溶剤を含み、水溶性有機溶剤の50質量%以上が、前記沸点200℃以下の水溶性有機溶剤であることを特徴とする前記(1)乃至(3)のいずれかに記載のインクジェット用水性インク。」
(5)「前記沸点200℃以下の水溶性有機溶剤が、1,2−プロパンジオールと2,3−ブタンジオールの少なくとも一方を含むことを特徴とする前記(4)に記載のインクジェット用水性インク。」
(6)「前記水溶性有機溶剤が、沸点が250℃以上の溶剤を含まないことを特徴とする前記(1)乃至(5)のいずれかに記載のインクジェット用水性インク。」
(7)「前記(1)乃至(6)のいずれかに記載のインクジェット用水性インクを収容したインク収容部を備えたことを特徴とするインクジェット用水性インクカートリッジ。」
(8)「前記(1)乃至(6)のいずれかに記載のインクジェット用水性インクに、エネルギーを作用させてインク吐出して記録することを特徴とするインクジェット記録方法。」
(9)「前記(8)に記載のインクジェット記録方法により作成されたことを特徴とするインクジェット記録物。」
(10)「前記(1)乃至(6)のいずれかに記載のインクジェット用水性インクを収容したインク収容部若しくはインクカートリッジと、前記インクをエネルギーの作用により滴化し吐出させるためのインクジェット記録ヘッド部若しくは当該ヘッド部を備えた記録ユニットとを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。」
更に、水性インク液滴は非浸透基材上で濡れ広がりにくいとともに、更に早く固まってしまうために、ベタ画像を印字しても濡れ広がらずにベタ画像に隙間が発生し、濃度が上がりにくい画像になってしまう。
一般的には非浸透基材を加熱することによって濡れ性が向上するが、加熱手段および加熱エネルギーを必要とする。本発明者らは、濡れ性を向上する手段を検討し続けた結果、シリコーン系界面活性剤に、下記一般式(I)で表される化合物を組み合わせることで、加熱することなく室温でも濡れ性の向上が可能となることを見出した。
<顔料>
顔料としては無機顔料と有機顔料のいずれでもよく、無機顔料としては、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、及びコンタクト法、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カーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料(アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む)、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。
これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましく用いられる。
好ましい顔料の具体例として、黒色用では、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)等の金属類、酸化チタン等の金属化合物類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料が挙げられる。
カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2〔パーマネントレッド2B(Ca)〕、48:3、48:4、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、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、185、190、193、209、219、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等が挙げられる。
その他に、顔料(例えばカーボン)の表面にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした自己分散顔料等が使用できる。
また、顔料をマイクロカプセルに包含させて水中に分散可能なものとしたもの、即ち、顔料粒子を含有させた樹脂微粒子であっても良い。この場合、インクに配合される顔料が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、該顔料がインク中に分散していてもよい。
顔料の粒径については特に制限は無いが、最大個数換算で最大頻度が20〜150nmの粒径のものが好ましい。粒径が150nmを超えると、インクの顔料分散安定性が悪くなる上に、吐出安定性も劣化し、画像濃度などの画像品質も低くなるため好ましくない。
また、粒径を20nm未満まで細かく分散させるのは、分散操作や分級操作が複雑となるため経済的に困難である。
分散剤を用いて顔料を分散させる場合には、従来公知のものを適宜選択して使用することができ、例えば、高分子分散剤、水溶性界面活性剤などが挙げられる。
インク中の顔料の添加量は、0.1〜10質量%程度が好ましく、より好ましくは1〜10質量%程度である。インク中の顔料の添加量を0.1〜10質量%、より好ましくは1〜10質量%にすることにより、定着性、吐出安定性、目詰まり等の信頼性を確保することができる。
次に水溶性有機溶剤についてであるが、本発明では少なくともインク中に水溶性有機溶剤を含む。その場合、全ての水溶性有機溶剤の量を100質量%としたときに、沸点が250℃以上の水溶性有機溶剤の割合は、38質量%以下であり、好ましくは20質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
水溶性有機溶剤として、少なくとも1種の沸点200℃以下の水溶性有機溶剤を含むことが好ましく、水溶性有機溶剤の50質量%以上が前記沸点200℃以下の水溶性有機溶剤であることが好ましい。
沸点200℃以下の水溶性有機溶剤としては、エチレングリコール(bp196℃)、トリエチレングリコールエチルエーテル(bp135℃)、プロピレングリコール(bp188℃)、1,3−プロパンジオール(bp187℃)、1,2−ブタンジオール(bp194℃)、2,3−ブタンジオール(bp183℃)、2−メチル−2,4−ペンタンジオール(bp198℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(bp190℃)、プロピレングリコールnブチルエーテル(bp171℃)、プロピレングリコールtブチルエーテル(bp153℃)、ジエチレングリコールメチルエーテル(bp194℃)、エチレングリコールnプロピルエーテル(bp150℃)、エチレングリコールnブチルエーテル(bp171℃)などが挙げられる。
これらは単独で使用しても良いし、2種以上を併用しても構わない。
沸点200℃以下の水溶性有機溶剤のインク中への添加量としては、インク中に含有される総有機溶剤量の50質量%以上が好ましく、55〜70質量%がより好ましい。
沸点200℃以下の水溶性有機溶剤のインク中への添加量が50〜70質量%、より好ましくは55〜70質量%であれば、インクの乾燥性が良好で、ブロッキングを引き起こさず良好な塗膜が形成可能になる。
使用する前記沸点が200℃以下の水溶性有機溶剤としては、後述の樹脂との相性がよく、より造膜性に優れたインクが得られる観点から、少なくとも1,2−プロパンジオールまたは2,3−ブタンジオールのどちらか一方を使用することが好ましい。
また、上記の添加量の制約を満たしていれば、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、またインクの溶解安定性を向上させるため等の目的で、必要に応じて前記沸点が200℃以下の水溶性有機溶剤の他に水溶性有機溶剤を添加しても構わない。が、しかしその場合上記のように、全ての水溶性有機溶剤の量を100質量%としたときに、沸点が250℃以上の水溶性有機溶剤の割合は、38質量%以下であり、好ましくは20質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
しかし、トリエチレングリコール(bp285℃)、1,6−ヘキサンジオール(bp250℃)、トリプロピレングリコールn−プロピルエーテル(bp261℃)、ジエチレングリコールn−ヘキシルエーテル(bp259℃)のような沸点が250℃以上の水溶性有機溶剤の割合は、上記のように、全ての水溶性有機溶剤の量を100質量%としたときに、38質量%以下であり、好ましくは20質量%以下、更に好ましくは5質量%以下である。
インク中の水溶性有機溶剤の総量はインク全体に対して20〜70質量%が好ましく、30〜60質量%がより好ましい。インク中の水溶性有機溶剤の総量はインク全体に対して20〜70質量%、より好ましくは30〜60質量%であれば、十分な吐出安定性が確保できる。
インクには、記録媒体への濡れ性を確保するため界面活性剤を加える。
本発明のインクには、シリコーン系界面活性剤、及び下記一般式(I)で表される化合物を含有することで室温でもインク液滴が濡れ広がることで基材上に隙間を形成せずに、高い画像濃度と光沢を得ることができる。
また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖により導入した化合物等が挙げられる。
一般式(I)で表される化合物の好ましい例としては、2,4,7,9−テトラメチルデカン−4,7−ジオールまたは2,5,8,11−テトラメチルドデカン−5,8−ジオールが挙げられる。
インク中の界面活性剤の添加量は、0.1〜3質量%が好ましい。さらに好ましくは0.5〜2質量%がより好ましい。インク中の界面活性剤の添加量が0.1〜3質量%、好ましくは0.5〜2質量%であれば、非浸透基材への濡れ性が良好で、泡立ちによる不吐出も発生なく、良好な吐出安定性が確保可能になる。
シリコーン界面活性剤と一般式(I)の比率は1:2〜12:1とすることが可能であり、1:1〜9:1が好ましい。シリコーン界面活性剤と一般式(I)の比率は1:2〜12:1であれば、インクの保存安定性および非浸透基材への濡れ性が確保できる。
界面活性剤の種類は特に限定されず、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能であるが、色材の分散安定性と画像品質との関係から、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アルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、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、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物等のノニオン系の界面活性剤が望ましく用いられる。また、処方によってはフッ素系の界面活性剤や別のシリコーン系の界面活性剤を併用することも可能である。
本発明では、樹脂を水中に分散した樹脂エマルジョンを含有させる。
樹脂エマルジョンの種類には特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などのエマルジョンが挙げられる。これらの中でも、ウレタン樹脂やアクリル系樹脂のエマルジョンが、定着性やインク安定性に優れるので好ましい。また樹脂エマルジョン中には必要に応じて界面活性剤のような分散剤を含有させても構わないが、より塗膜の性能が優れたインクが得やすいことから、いわゆる自己乳化型の樹脂エマルジョンが好ましい。その場合、水分散性の観点から酸価が5〜100mgKOH/gとなる範囲でアニオン性基を含有することが好ましく、優れた耐擦過性や耐薬品性を付与する上で、5〜50mgKOH/mgであることが特に好ましい。また、前記アニオン性基としてカルボキシル基、スルホン酸基などを使用すると、良好な水分散安定性を得ることができる。これらのアニオン性基を樹脂中に導入するには、これらアニオン性基を持ったモノマーを使用すればよい。
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市販品を使用してもよい。
ここで、前記体積平均粒径は、例えば粒度分析装置(マイクロトラック MODEL UPA9340、日機装社製)を用いて測定することができる。
樹脂エマルジョンのインク中の含有量は、定着性やインク安定性の点から1〜10質量%の範囲が好ましく、インク層の平滑性が向上し、高い光沢度が得られ、及び基材への定着性の向上の点から、5〜10質量%の範囲がより好ましい。
また、インク中の樹脂の含有量を、顔料の含有量以上、好ましくは2倍以上にすると、一層高い光沢と高い耐擦過性を得ることが可能となる。
ポリカーボネート系ウレタン樹脂とは、ポリカーボネートポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるものを指す。
前記ポリカーボネートポリオールとしては、例えば炭酸エステルとポリオールとを触媒の存在下でエステル交換反応させることによって得られるものや、ホスゲンとビスフェノールAとを反応させて得られるものを使用することができる。
防腐防黴剤としては、1、2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、安息香酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、ぺ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等が挙げられる。
pH調整剤としては、調合されるインクに悪影響を及ぼさずにpHを所望の値に調整できるものであれば、任意の物質を使用できる。その例としては、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、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、第4級アンモニウム水酸化物やジエタノールアミン、トリエタノ−ルアミン等のアミン、水酸化アンモニウム、第4級ホスホニウム水酸化物等が挙げられる。
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(エネルギー)を印加して飛翔させ、記録媒体上に画像を形成する画像形成工程を有し、必要に応じて加熱乾燥工程などのその他の工程を有する。
画像形成工程におけるインク飛翔手段としては一般に記録ヘッドが用いられる。記録ヘッドの駆動方式には特に限定はなく、PZT等を用いた圧電素子アクチュエータ、熱エネルギーを作用させる方式、静電気力を利用したアクチュエータ等を利用したオンディマンド型のヘッドを用いてもよいし、連続噴射型の荷電制御タイプのヘッドを用いてもよい。
また、本発明のインクジェット記録方法は、より一層高画質で耐擦性や接着性の高い画像を形成するため、及び高速の印字条件にも対応できるようにするため、印字後に記録媒体を加熱乾燥するための加熱乾燥工程を含むことが望ましい。この工程で使用する加熱装置は公知の装置の中から適宜選択することができ、例えば強制空気加熱、輻射加熱、伝導加熱、高周波乾燥、マイクロ波乾燥用の装置が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
本発明のインクセットを構成する各インクは、容器に収容してインクカートリッジとして用いることができ、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材を付設してもよい。
容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを有するものなどが好適に挙げられる。
上記インクカートリッジについて、図3及び図4を参照して説明する。ここで、図3は、本発明のインクカートリッジのインク袋241の一例を示す概略図であり、図4は図3のインク袋241をカートリッジケース244内に収容したインクカートリッジ200を示す概略図である。
図3に示すように、インク注入口242からインクをインク袋241内に充填し、該インク袋中に残った空気を排気した後、該インク注入口242を融着により閉じる。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口243に装置本体の針を刺して装置に供給する。インク袋241は、透気性のないアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成する。そして、図4に示すように、通常、プラスチック製のカートリッジケース244内に収容し、インクカートリッジ200として各種インクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いる。
本発明のインクカートリッジは、前述の本発明のインクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いることが特に好ましい。
本発明のインクジェット記録装置は、インクジェット用水性インクにエネルギーを印加し、インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段、及び基材を搬送する搬送手段、基材上にインク液滴を定着させるため、非浸透基材を加熱する加熱手段を少なくとも有する。
インク飛翔手段は、本発明の水性インクに、刺激を印加し、インクを飛翔させて画像を形成する手段である。
該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、各種の記録ヘッド(インク吐出ヘッド)が挙げられ、特に複数のノズル列を有するヘッドと、液体保管用タンクから供給される液体を収容して前記ヘッドに液体を供給するサブタンクとを有するものが好ましい。
前記刺激は、例えば、前記刺激発生手段により発生させることができ、該刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱(温度)、圧力、振動、光、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
なお、前記刺激発生手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライト、などが挙げられる。
具体的には、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等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、などが挙げられる。
また、前記刺激が「圧力」の場合、例えば記録ヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓み、圧力室の容積が縮小して、前記記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。
ピエゾ方式は発熱しないため、樹脂を含有するインクを飛翔させるのに有利であり、特に湿潤剤の含有量の少ないインクを用いた場合にノズル詰まりが少ない有効な方法である。
また、ノズル抜けを防止するため、ピエゾ素子にインクを吐き出さない強さの電圧を印加して空スキャンを行うことが好ましい。
更に、1ページ印刷分の空スキャンに達する前に、インク溜め部にインクを吐き出す動作を行うことが好ましい。
また本発明のインクジェット記録装置においては、基材を搬送する搬送手段を有する。搬送手段としては、搬送ローラ、搬送ベルトなど公知の搬送手段を用いることが可能である。
本発明のインクは、前記非浸透基材に高画像品質な印字ができるが、よりいっそう高画質で耐擦性や接着性の高い画像を形成するため、及び高速の印字条件にも対応できるようにするために、記録時に記録媒体を加熱することが必要であり、更に、記録後にも加熱乾燥させることが好ましい。
たとえば、強制空気加熱、輻射加熱、伝導加熱、高周波乾燥、およびマイクロ波乾燥用の装置であり、これらは1種または2種以上を併用することもできる。
このような加熱装置は、既存のインクジェットプリンタに組込んだものであっても、また、既存のインクジェットプリンタに外付けされたものであってもよい。
加熱温度は、インク中に含まれる水溶性有機溶媒の種類や量および添加する樹脂エマルジョンの最低造膜温度に応じて変更することができ、さらに印刷する基材の種類に応じても変更することができる。
加熱温度は乾燥性や造膜温度の観点から、高いことが好ましいが、あまりに高すぎる加熱温度の場合、印刷する基材がダメージを受けたり、インクヘッドまで暖まってしまうことによって不吐出が生じてしまう可能性があるため好ましくない。一般的には記録時は30℃〜60℃の範囲で加熱することが好ましいが、30℃〜45℃の範囲がより好ましい。記録後の乾燥温度は110℃以下で制御することが好ましい。
図1は、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す概略図である。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に装着した非浸透基材を装填するためのトレイ102と、装置本体101に装着され画像が記録(形成)された基材をストックするためのトレイ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200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。111は上カバー、112は前カバーの前面である。
装置本体101内には、図2に示すように、左右の側板(不図示)に横架したガイド部材であるガイドロッド131とステー132とで、キャリッジ133を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ(不図示)によって移動走査する。
キャリッジ133には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する4個のインクジェット記録用ヘッドからなる記録ヘッド134の複数のインク吐出口を、主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
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、インク供給チューブ(不図示)を介して、インクカートリッジ装填部104に装填された本発明のインクカートリッジ200から、本発明のインクセットに係るインクが供給されて補充される。
この給紙部から給紙された基材142を記録ヘッド134の下方側で搬送するための搬送部として、基材142を静電吸着して搬送するための搬送ベルト151と、給紙部からガイド145を介して送られる基材142を搬送ベルト151との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ152と、略鉛直上方に送られる基材142を略90°方向転換させて搬送ベルト151上に倣わせるための搬送ガイド153と、押さえ部材154で搬送ベルト151側に付勢された先端加圧コロ155とが備えられ、また、搬送ベルト151表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ156が備えられている。
このインクジェット記録装置においては、給紙部から基材142が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された基材142は、ガイド145で案内され、搬送ベルト151とカウンタローラ152との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド153で案内されて先端加圧コロ155で搬送ベルト151に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
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、基材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、停止している基材142にインク滴を吐出して1行分を記録し、基材142を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は基材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、基材142を排紙トレイ103に排紙する。
なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型(シャトル型)インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。
本発明のインクジェット記録物は、記録媒体上に、本発明のインクを用いて形成された画像を有する。
前記記録媒体としては特に制限はなく、普通紙、光沢紙、特殊紙、布などを用いることも出来るが、本発明のインクは非浸透基材に適用されるときに特に良好な光沢と画像堅牢性を備えた画像を提供することができる。
前記非浸透基材としては、透明又は有色のポリ塩化ビニルフィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリカーボネートフィルム、アクリルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリイミドフィルム、ポリスチレンフィルム等のプラスチック素材からなるもので、木材パルプ紙、和紙、合成パルプ紙、合成繊維紙などの紙成分を含まないものが代表例である。
下記処方の材料をプレミックスした後、ディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製KDL型、メディア:直径0.3mmジルコニアボール)で7時間循環分散して顔料分散液1を得た。
・カーボンブラック顔料 15部
・アニオン性界面活性剤(パイオニンA−51−B、竹本油脂社製) 2部
・イオン交換水 83部
攪拌機、還流冷却管及び温度計を挿入した反応容器に、ポリカーボネートジオール(1,6−ヘキサンジオールとジメチルカーボネートの反応生成物)1500g、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)220g及びN−メチルピロリドン(NMP)1347gを窒素気流下で仕込み、60℃に加熱してDMPAを溶解させた。
次いで、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを1445g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を2.6g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを得た。
次いで、反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン149gを添加・混合したものの中から4340gを抜き出して、強攪拌しつつ水5400g及びトリエチルアミン15gの混合溶液の中に加えた。
次いで、氷1500gを投入し、35質量%の2−メチル−1,5−ペンタンジアミン水溶液626gを加えて鎖延長反応を行い、固形分濃度が30質量%となるように溶媒を留去して、ポリカーボネート系ウレタン樹脂エマルジョンAを得た。
このエマルジョンAをスライドガラス上に膜厚10μmとなるように塗布し、100℃30分で乾燥して樹脂フィルムを成形した。そして、微小表面硬度計(FISCHERSCOPE HM2000、フィッシャー製)を用い、ビッカース圧子を9.8mNの荷重をかけて押し込んだ際のマルテンス硬度を測定した結果、120N/mm2であった。
上記顔料分散液1およびポリカーボネート系ウレタン樹脂エマルジョンAを含む下記処方の材料を混合攪拌した後、0.2μmポリプロピレンフィルターで濾過してインクを作製した。
・顔料分散液1 20部
・ポリカーボネート系ウレタン樹脂エマルジョンA 20部
・シリコーン系界面活性剤KF−351A(信越シリコーン社製) 1部
・2,4,7,9−テトラメチルデカン−4,7−ジオール 0.5部
・1,2−プロパンジオール(bp188℃) 20部
・3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(bp240℃) 15部
・防腐防黴剤 プロキセルLV(アビシア社製) 0.1部
・イオン交換水 23.4部
作製したインクをインクジェットプリンタ(株式会社リコー製IPSiO GXe5500)に充填し、PVCフィルム(ローランドディジー社製、DGS−210−WH)、PPフィルム(東洋紡社製、P2161)、PETフィルム(東洋紡社製、E5100)の3種類の基材に対してベタ画像を25℃で印刷した後、80℃で1時間乾燥させた。
ベタ画像をマイクロスコープ(キーエンス社製、VHX−200)を用いて20倍で観察し、観察画像でインクが付着していない面積を除いたインク付着面積を測定し、以下の基準より判定した。
A:インク付着面積が97%より大きい。
B:インク付着面積が95%より大きい。
C:インク付着面積が92%より大きい。
D:インク付着面積が92%以下。
各インクをインクジェットプリンタ(リコー社製IPSiO GXe5500)に充填し、PVCフィルム(ローランドディジー社製、DGS−210−WH)、PPフィルム(東洋紡社製、P2161)、PETフィルム(東洋紡社製、E5100)の3種類の基材に対してベタ画像を25℃で印刷した後、80℃で1時間乾燥させた。次いで、画像のベタ部の60°光沢度を光沢度計(BYK Gardener社製、4501)により測定し、下記の基準で評価した。
〔評価基準〕
A:60°光沢度が100%以上
B:60°光沢度が80%以上、100%未満
C:60°光沢度が60%以上、80%未満
D:60°光沢度が60%未満
前記顔料分散液1の調製における顔料を、ピグメントブルー15:3に変えた点以外は実施例1と同様にして顔料分散液2を得た。
この顔料分散液2を含む表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。結果を表2に示す。
前記顔料分散液1の調製における顔料を、ピグメントレッド122に変えた点以外は、実施例1と同様にして顔料分散液3を得た。
この顔料分散液3を含む表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。結果を表2に示す。
前記顔料分散液1の調製における顔料を、ピグメントイエロー74に変えた点以外は実施例1と同様にして顔料分散液4を得た。
この顔料分散液4を含む表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
表1に示す処方の材料を混合攪拌した後、実施例1と同様にしてインクを作製した。
ここで、化合物1はつぎの構造式(2)で表されるジメチルアミドであり、化合物2はつぎの構造式(3)で表されるジメチルアミドである。
作製されたインクについて実施例1と同様にして評価した。結果を表2に示す。
実施例7〜9、12〜14は、沸点が200℃以下の水溶性有機溶剤が50%未満の例、沸点が200℃以下の水溶性有機溶剤として1,2−プロパンジオールまたは2,3−ブタンジオールを含まない例、沸点が250℃を超える水溶性有機溶剤を含む例のいずれかであり、実施例1〜6と比較するとベタ画像面積率と画像光沢度のいずれかが若干劣ってしまうが、実使用上は耐えうる特性である。
実施例10、11は、シリコーン系界面活性剤と一般式(I)の比率が1:1〜9:1の範囲外の例であり、実施例1〜6と比較すると濡れ広がりが劣り、ベタ画像面積率と画像光沢度が若干劣ってしまう。
比較例1〜4はシリコーン系界面活性剤および一般式(I)の化合物のどちらか一方または両方が含まれていないインクの例であり、もはや実使用上耐えないベタ画像面積率と画像光沢度になってしまった。
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
105 操作部
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
143 給紙コロ
144 分離パッド
145 ガイド
151 搬送ベルト
152 カウンタローラ
153 搬送ガイド
154 押さえ部材
155 加圧コロ
156 帯電ローラ
157 搬送ローラ
158 デンションローラ
161 ガイド部材
171 分離爪
172 排紙ローラ
173 排紙コロ
181 両面給紙ユニット
182 手差し給紙部
200 インクカートリッジ
241 インク袋
242 インク注入口
243 インク排出口
244 カートリッジケース
Claims (11)
- 少なくとも顔料、水溶性有機溶剤、シリコーン系界面活性剤、下記一般式(I)で表される化合物、及び水を含有し、更に、全ての水溶性有機溶剤の量を100質量%としたときに、沸点が250℃以上の水溶性有機溶剤の割合が20質量%以下であることを特徴とするインクジェット用水性インク。
- 前記一般式(I)で表される化合物が、2,4,7,9−テトラメチルデカン−4,7−ジオールまたは2,5,8,11−テトラメチルドデカン−5,8−ジオール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用水性インク。
- 前記シリコーン系界面活性剤と一般式(I)で表される化合物の比率が1:1〜9:1であることを特徴とする請求項1乃至2のいずれかに記載のインクジェット用水性インク。
- 前記水溶性有機溶剤が、少なくとも1種の沸点200℃以下の水溶性有機溶剤を含み、水溶性有機溶剤の50質量%以上が、前記沸点200℃以下の水溶性有機溶剤であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のインクジェット用水性インク。
- 前記沸点200℃以下の水溶性有機溶剤が、1,2−プロパンジオールと2,3−ブタンジオールの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項4に記載のインクジェット用水性インク。
- 全ての水溶性有機溶剤の量を100質量%としたときに、沸点が250℃以上の水溶性有機溶剤の割合が5質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のインクジェット用水性インク。
- 前記水溶性有機溶剤が、沸点が250℃以上の水溶性有機溶剤を含まないことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のインクジェット用水性インク。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のインクジェット用水性インクを収容したインク収容部を備えたことを特徴とするインクジェット用水性インクカートリッジ。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のインクジェット用水性インクに、エネルギーを作用させてインク吐出して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9に記載のインクジェット記録方法により作成されたことを特徴とするインクジェット記録物。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のインクジェット用水性インクを収容したインク収容部若しくはインクカートリッジと、前記インクをエネルギーの作用により滴化し吐出させるためのインクジェット記録ヘッド部若しくは当該ヘッド部を備えた記録ユニットとを備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
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