JP6677151B2 - インクジェット記録用インクセット、カートリッジ、及び画像形成方法 - Google Patents
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本実施形態に係るインクジェット記録用インクセット(以下、単に「インクセット」と記載することがある)は、水性インクと、水性洗浄液とを有する。水性インクと、水性洗浄液とは、各々、潮解剤を含有する。水性インクにおける潮解剤(第1潮解剤)の含有量は、0.10質量%以上7.0質量%以下である。水性洗浄液における潮解剤(第2潮解剤)の含有量は、0.10質量%以上10質量%以下である。水性洗浄液は、両性界面活性剤をさらに含有する。本実施形態に係るインクセットを用いて画像形成を行えば、アンキャップ動作後においても水性インクの吐出性能を維持できる。
水性インクは、水性溶媒と顔料分散体とを有することが好ましい。顔料分散体は、複数の顔料粒子が水性媒体中において互いに分散されて構成されたものを意味する。顔料粒子は、各々、顔料を含有する顔料コアと、顔料コアの表面に設けられた被覆樹脂とを含むことが好ましい。
固着インクは以下に示すプロセスで形成される、と考えられる。
水性インクを記録ヘッドの吐出面から記録媒体へ吐出すると、水性インクが吐出面に付着することがある。水性インクが吐出面に付着すると、水性インクと空気との接触に起因して水性インクが乾燥する。水性インクが乾燥すると、被覆樹脂が膜を形成し易い。
続いて、本実施形態に係るインクセットを用いて画像形成を行った場合に所定の効果が得られる理由として考えられる事項を説明する。ここで、「所定の効果」には、アンキャップ動作後においても水性インクの吐出性能を維持できるという効果が含まれる。
潮解剤は、ソルビトール、トリメチロールプロパン、及び1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)−5,5−ジメチル−2,4−イミダゾリジンジオンのうちの少なくとも1つであることが好ましい。第1潮解剤と第2潮解剤とは、互いに同一であっても良いし、互いに異なっても良い。
両性界面活性剤は、ラウリルジメチルアミンオキシド、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン、及びオクタン酸アミドプロピルベタインのうちの少なくとも1つであることが好ましい。このような両性界面活性剤は容易に入手可能なため、水性洗浄液を容易に作製できる。よって、本実施形態に係るインクセットを容易に提供できる。
本実施形態に係るカートリッジは、本実施形態に係るインクセットと、水性インクを収容する第1タンクと、水性洗浄液を収容する第2タンクとを含む。これにより、本実施形態に係るカートリッジをインクジェット記録装置に装填すれば、本実施形態に係るインクセットを用いた画像形成を容易に実施できる。よって、アンキャップ動作後においても水性インクの吐出性能を維持できる。
本実施形態に係る画像形成方法は、吐出工程と、供給工程と、パージ工程と、ワイプ工程とを含む。吐出工程では、水性インクを、記録ヘッドの吐出面から記録媒体へ吐出する。供給工程では、水性洗浄液を、吐出面へ供給する。パージ工程では、パージ動作が行われる。より具体的には、水性インク(パージインク)を、加圧して吐出面から排出させる。ワイプ工程では、ワイプ動作が行われる。より具体的には、吐出面を払拭する。供給工程と、パージ工程とは、各々、吐出工程よりも後であってワイプ工程よりも前に、行われる。より具体的には、供給工程は、パージ工程の前に行われても良いし、パージ工程の後に行われても良いし、パージ工程と同時に行われても良い。
以下、図1〜図3を用いて、本実施形態に係る画像形成方法の一例を具体的に説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成方法に使用される画像形成装置の構成を示す図である。図2及び図3は、各々、本実施形態に係る画像形成方法を説明する図である。より具体的には、図2は、供給工程を説明する図である。また、図3は、パージ動作とワイプ動作とを説明する図である。ここで、図1〜図3に示すX軸、Y軸、及びZ軸は、互いに直交する。また、図2及び図3は、各々、図1に示す画像形成装置1の要部を側面から見た図である。
上述したように、水性インクは、第1潮解剤を含有する。第1潮解剤については、上記<潮解剤>で説明したとおりである。水性インクは、記録ヘッドの吐出面から吐出されることが好ましい。
顔料分散体は、複数の顔料粒子を含む。顔料粒子は、各々、顔料コアと、被覆樹脂とを含む。
顔料コアは、顔料を含有する。顔料としては、例えば、黄色顔料、橙色顔料、赤色顔料、青色顔料、紫色顔料、又は黒色顔料を使用できる。黄色顔料としては、例えばC.I.ピグメントイエロー74、93、95、109、110、120、128、138、139、151、154、155、173、180、185、又は193が挙げられる。橙色顔料としては、例えばC.I.ピグメントオレンジ34、36、43、61、63、又は71が挙げられる。赤色顔料としては、例えばC.I.ピグメントレッド122又は202が挙げられる。赤色顔料として、キナクリドン・マゼンタ(PR122)を使用しても良い。青色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブルー15又は15:3が挙げられる。紫色顔料としては、例えばC.I.ピグメントバイオレット19、23、又は33が挙げられる。黒色顔料としては、例えばC.I.ピグメントブラック7が挙げられる。黒色顔料として、カーボンブラックを使用しても良い。
被覆樹脂は、顔料コアの表面に設けられる。被覆樹脂は、アニオン性を有することが好ましく、例えば、スチレン−アクリル酸系樹脂、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸ハーフエステル共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、及びビニルナフタレン−マレイン酸共重合体のうちの少なくとも1つであることが好ましい。より好ましくは、被覆樹脂は、スチレン−アクリル酸系樹脂である。被覆樹脂がスチレン−アクリル酸系樹脂であれば、顔料粒子を容易に作製できる。また、顔料コアの分散性を高めることができる。
水性溶媒は、水を含有することが好ましく、より好ましくはイオン交換水を含有する。水性インクにおける水の含有量は、20質量%以上70質量%以下であることが好ましい。これにより、適切な粘度を有する水性インクを提供できる。
水性インクが界面活性剤を含有すれば、記録媒体に対する水性インクの濡れ性が向上する。水性インクに含有される界面活性剤は、非イオン性界面活性剤であることが好ましい。水性インクにおける非イオン性界面活性剤の含有量は、0.050質量%以上2.0質量%以下であることが好ましい。これにより、画像のオフセットを抑制しつつ、画像濃度が向上する。
水性インクが溶解安定剤を含有すれば、水性インクに含まれる成分が相溶し易くなるため、水性インクの溶解状態を安定化できる。溶解安定剤は、好ましくは、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、及びγ−ブチローラークトンのうちの少なくとも1つである。水性インクにおける溶解安定剤の含有量は、好ましくは1.0質量%以上20質量%以下であり、より好ましくは3.0質量%以上15質量%以下である。
水性インクが保湿剤を含有すれば、水性インクからの液体成分の揮発を抑制できるため、水性インクの粘性を安定化できる。保湿剤は、好ましくは、ポリアルキレングリコール類、アルキレングリコール類、及びグリセリンのうちの少なくとも1つである。ポリアルキレングリコール類は、ポリエチレングリコール、又はポリプロピレングリコールであることが好ましい。アルキレングリコール類は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチレングリコール(1,3−プロピレングリコール)、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジグリコール、1,3−ブタンジオール、又は1,5−ペンタンジオールであることが好ましい。水性インクにおける保湿剤の含有量は、好ましくは2.0質量%以上30質量%以下であり、より好ましくは10質量%以上25質量%以下である。
水性インクが浸透剤を含有すれば、記録媒体への水性インクの浸透性が向上する。浸透剤は、好ましくは、1,2−へキシレングリコール、1,2−オクタンジオール、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、及びジエチレングリコールモノブチルエーテルのうちの少なくとも1つである。水性インクにおける浸透剤の含有量は、好ましくは0.50質量%以上20質量%以下である。
水性インクの好ましい製造方法は、顔料分散液の調製工程と、顔料分散液と他のインク成分との混合工程とを含む。
まず、被覆樹脂を合成する。詳しくは、所定の溶媒に、重合により被覆樹脂を合成可能なモノマー又はプレポリマーと、重合開始剤とを加え、所定の温度で加熱還流を行う。このようにして、被覆樹脂が合成される。より具体的には、イソプロピルアルコールとメチルエチルケトンとの混合液に、スチレンと、(メタ)アクリル酸と、(メタ)アクリル酸アルキルエステルと、重合開始剤とを加え、70℃で加熱還流を行う。これにより、スチレン−アクリル酸系樹脂が合成される。
得られた顔料分散液と、他のインク成分とを混合する。攪拌機(例えば、新東科学株式会社製「スリーワンモーター(登録商標) BL−600」)を用いて、顔料分散液と他のインク成分とを混合することが好ましい。他のインク成分としては、第1潮解剤が挙げられる。好ましくは、他のインク成分は、第1潮解剤と、水性溶媒とを含有する。より好ましくは、他のインク成分は、第1潮解剤と、水性溶媒と、成分Cとを含有する。成分Cは、界面活性剤、溶解安定剤、保湿剤、及び浸透剤のうちの少なくとも1つを含有することが好ましい。顔料分散液と他のインク成分とを混合した後、必要に応じてろ過を行う。このようにして、水性インクが得られる。
上述したように、水性洗浄液は、第2潮解剤と、両性界面活性剤とを含有する。第2潮解剤については、上記<潮解剤>で説明したとおりである。両性界面活性剤については、上記<両性界面活性剤>で説明したとおりである。水性洗浄液は、記録ヘッドの吐出面の洗浄に使用されることが好ましい。また、水性洗浄液は、吐出面の洗浄だけでなく、ワイプ動作において使用されたブレードの洗浄、又は搬送ローラーの洗浄にも使用できる。
水性洗浄液の好ましい製造方法は、材料(例えば、第2潮解剤と、両性界面活性剤)を所定の配合量で均一に混合する工程を含む。攪拌機(例えば、新東科学株式会社製「スリーワンモーター BL−600」)を用いて材料を混合することが好ましい。
表3に、水性インクI−1〜I−5の各構成を示す。水性インクI−1〜I−5は、各々、シアン系水性インクと、イエロー系水性インクと、マゼンタ系水性インクと、ブラック系水性インクとを含んでいた。以下では、主に、シアン系水性インクの製造方法を説明する。なお、水性インクの色を表記しない場合には、単に「水性インク」と記載する。
(樹脂Aの合成)
まず、樹脂Aを合成した。詳しくは、四つ口フラスコ(容量1000mL)に、スターラーと、窒素導入管と、コンデンサー(攪拌機)と、滴下ロートとをセットした。次に、フラスコに、100gのイソプロピルアルコールと300gのメチルエチルケトンとを入れた。フラスコ内容物に窒素をバブリングしながら、70℃で加熱還流を行った。
カラム:東ソー株式会社製「TSKgel SuperMultiporeHZ−H」(4.6mmI.D.×15cmのセミミクロカラム)
カラム本数:3本
溶離液:テトラヒドロフラン
流速:0.35mL/分
サンプル注入量:10μL
測定温度:40℃
検出器:IR検出器
なお、検量線は、東ソー株式会社製のTSKgel標準ポリスチレンから、F−40、F−20、F−4、F−1、A−5000、A−2500、及びA−1000の7種とn−プロピルベンゼンとを選択して作成された。
次に、合成された樹脂Aを用いて、顔料分散液L1を調製した。詳しくは、メディア型分散機(ウィリー・エ・バッコーフェン社(WAB社)製「ダイノミル」)のベッセル(容量0.6L)に、6.00質量%の樹脂Aと、15.0質量%のフタロシアニンブルー15:3(東洋インキ株式会社製「リオノール(登録商標)ブルーFG−7330」)と、0.500質量%の1,2−オクタンジオールと、イオン交換水(残量)とを入れた。
表3に記載の材料を、表3に記載の配合量でビーカーに入れた。攪拌機(新東科学株式会社製「スリーワンモーター BL−600」)を用いてビーカーの内容物を回転速度400rpmで攪拌して、ビーカーの内容物を均一に混合した。フィルター(孔径5μm)を用いて得られた混合液をろ過し、混合液に含有される異物及び粗大粒子を除去した。このようにして、シアン系水性インクを得た。
表5に、水性洗浄液C−01〜C−05の各構成を示す。表6に、水性洗浄液C−11〜C−14の各構成を示す。表7に、水性洗浄液C−21〜C−24の各構成を示す。
<アンキャップ動作後における水性インクの吐出性能>
以下に示す方法に従い、アンキャップ動作後における水性インクの吐出性能を評価した。
詳しくは、まず、評価機を準備した。評価機として、4つの記録ヘッド(それぞれラインヘッド)を備えるインクジェット記録装置(京セラドキュメントソリューションズ株式会社製の試作評価機)を用いた。記録ヘッドは、各々、解像度360dpi(=180dpi×2列)、ノズル数512個(=256個×2列)、液滴量14pL、駆動周波数12.8kHzのピエゾ型ヘッド(コニカミノルタ株式会社製)であった。また、記録ヘッドは、その長手方向が紙の搬送方向に直交するように、間隔20mmで配列されていた。また、4つの記録ヘッドには、色が互いに異なる水性インク(実施例及び比較例のインクセットが有する水性インク)を充填した。また、ノズル面は、洗浄されており、そのため、水性インクで汚染されていなかった。
良好(○):メンテナンス動作の実施回数が1回
不良(×):メンテナンス動作の実施回数が2回以上
以下に示す方法に従い、水性インクの間欠吐出性能を評価した。
詳しくは、まず、上記<アンキャップ動作後における水性インクの吐出性能>に記載の方法に従い、評価機を準備した。また、記録ヘッドから吐出される水性インクの量がインク一滴あたり11pLとなるように、評価機を調整した。
良好(○):ドット列に乱れが確認されなかった
不良(×):ドット列に乱れが確認された
まず、水性洗浄液を、温度32.5℃且つ湿度10%RHの環境下で、1週間にわたって、静置した。そして、水性洗浄液におけるソルビトールの析出の有無を目視で確認した。
良好(○):ソルビトールの析出が確認されなかった
不良(×):ソルビトールの析出が確認された
表9及び表10に、インクセットの評価結果を示す。表9及び表10において、評価Aには、アンキャップ動作後における水性インクの吐出性能の評価結果を示す。また、評価Bには、水性インクの間欠吐出性能の評価結果を示す。また、評価Cには、水性洗浄液におけるソルビトールの析出の有無の評価結果を示す。
実施例1〜15に係るインクセットは、水性インクと、水性洗浄液とを有していた。詳しくは、水性インクと、水性洗浄液とは、各々、ソルビトールを含有していた。水性インクにおけるソルビトールの含有量は、0.10質量%以上7.0質量%以下であった。水性洗浄液におけるソルビトールの含有量は、0.10質量%以上10質量%以下であった。水性洗浄液は、両性界面活性剤をさらに含有していた。これにより、アンキャップ動作後においても水性インクの吐出性能を維持できた。また、水性インクの間欠吐出性能の低下を防止できた。さらに、水性洗浄液においてソルビトールが析出することを防止できた。
47 吐出面
51 カートリッジ
52 第1タンク
53 第2タンク
S 記録媒体
Claims (6)
- 水性インクと、水性洗浄液とを有し、
前記水性インクと、前記水性洗浄液とは、各々、潮解剤を含有し、
前記水性インクにおける前記潮解剤の含有量は、0.10質量%以上7.0質量%以下であり、
前記水性洗浄液における前記潮解剤の含有量は、0.10質量%以上10質量%以下であり、
前記水性洗浄液は、両性界面活性剤をさらに含有し、
前記水性インクが含有する前記潮解剤と、前記水性洗浄液が含有する前記潮解剤とは、各々独立に、ソルビトール、トリメチロールプロパン、及び1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)−5,5−ジメチル−2,4−イミダゾリジンジオンのうちの少なくとも1つである、インクジェット記録用インクセット。 - 前記両性界面活性剤は、ラウリルジメチルアミンオキシド、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン、及びオクタン酸アミドプロピルベタインのうちの少なくとも1つである、請求項1に記載のインクジェット記録用インクセット。
- 前記水性洗浄液における前記両性界面活性剤の含有量は、0.10質量%以上である、請求項1又は2に記載のインクジェット記録用インクセット。
- 前記水性インクは、記録ヘッドの吐出面から吐出され、
前記水性洗浄液は、前記吐出面の洗浄に使用される、請求項1〜3の何れか1項に記載のインクジェット記録用インクセット。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載のインクジェット記録用インクセットが有する前記水性インクを、収容する第1タンクと、
請求項1〜4の何れか1項に記載のインクジェット記録用インクセットが有する前記水性洗浄液を、収容する第2タンクと、
を含む、カートリッジ。 - 水性インクを、記録ヘッドの吐出面から記録媒体へ吐出する吐出工程と、
水性洗浄液を、前記吐出面へ供給する供給工程と、
前記水性インクを、加圧して前記吐出面から排出させるパージ工程と、
前記吐出面を、払拭するワイプ工程と、
を含み、
前記供給工程と、前記パージ工程とは、各々、前記吐出工程よりも後であって前記ワイプ工程よりも前に、行われ、
前記水性インクと、前記水性洗浄液とは、各々、潮解剤を含有し、
前記水性インクにおける前記潮解剤の含有量は、0.10質量%以上7.0質量%以下であり、
前記水性洗浄液における前記潮解剤の含有量は、0.10質量%以上10質量%以下であり、
前記水性洗浄液は、両性界面活性剤をさらに含有し、
前記水性インクが含有する前記潮解剤と、前記水性洗浄液が含有する前記潮解剤とは、各々独立に、ソルビトール、トリメチロールプロパン、及び1,3−ビス(2−ヒドロキシエチル)−5,5−ジメチル−2,4−イミダゾリジンジオンのうちの少なくとも1つである、画像形成方法。
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