JP7091158B2 - インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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化合物A:3価以上の多価アルコールにXモルのエチレンオキサイド基及びYモルのプロピレンオキサイド基が付加した、{X/(X+Y)}×100(%)の値が5%以上45%以下の多価アルコール誘導体
化合物B:数平均分子量600以上4,000以下のポリエチレングリコール(但し、前記インク中の前記化合物Bの含有量(質量%)は、前記顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.10倍以上である)
化合物C:炭化水素基の炭素数が12以上のポリオキシエチレンアルキルエーテル
本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する吐出口と、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出素子と、吐出口と吐出素子の間で連通してその内部にインクが流通する第1流路及び第2流路と、を具備する記録ヘッドを備える。さらに、本発明のインクジェット記録装置は、吐出素子とは別の、第1流路内のインクを第2流路へと流動させる流動手段を備える。また、本発明のインクジェット記録方法は、例えば、上記のインクジェット記録装置を使用し、上記の記録ヘッドからインクを吐出して画像を記録する方法である。すなわち、本発明のインクジェット記録方法は、吐出口からインクを吐出する吐出工程と、吐出工程とは別の、第1流路内のインクを第2流路へと流動させる流動工程と、を有する。
本発明のインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置で用いるインクは、顔料、及びエチレンオキサイド基を有する化合物を含有するインクジェット用の水性インクである。以下、インクを構成する各成分やインクの物性について詳細に説明する。
インクに含有させる色材としては、顔料を用いる。インク中の色材の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.50質量%以上15.00質量%以下であることが好ましく、1.00質量%以上10.00質量%以下であることがさらに好ましい。
本発明のインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置で用いるインクは、エチレンオキサイド基を有する化合物を含有する。インク中のエチレンオキサイド基を有する化合物の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.01質量%以上30.00質量%以下であることが好ましく、0.10質量%以上15.00質量%以下であることがさらに好ましい。
化合物A:3価以上の多価アルコールにXモルのエチレンオキサイド基及びYモルのプロピレンオキサイド基が付加した、{X/(X+Y)}×100(%)の値が5%以上45%以下の多価アルコール誘導体
化合物B:数平均分子量600以上4,000以下のポリエチレングリコール(但し、インク中の化合物Bの含有量(質量%)は、顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.10倍以上である)
化合物C:炭化水素基の炭素数が12以上のポリオキシエチレンアルキルエーテル
化合物Aは、3価以上の多価アルコールにXモルのエチレンオキサイド基及びYモルのプロピレンオキサイド基が付加した多価アルコール誘導体である。そして、化合物Aの{X/(X+Y)}×100(%)の値は、5%以上45%以下である。
化合物Bは、数平均分子量が600以上4,000以下のポリエチレングリコールである。エチレンオキサイド基を有する化合物として化合物Bを用いる場合、インク中の化合物Bの含有量(質量%)は、顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.10倍以上であることを要する。上記の質量比率が0.10倍未満であると、吐出口近傍のインクの粘度を好適な範囲に保持することができず、画像ムラの発生を抑制することができない。ポリエチレングリコールは、分子構造中に多くのエチレンオキサイド基を有するため、水分子との親和性が高いが、疎水性基をほとんど有しないため、メニスカスや顔料に対して選択的に作用しにくい。このため、顔料に対して一定量以上のポリエチレングリコールを含有させないと、循環流の速度に影響されにくいインク層が形成されず、画像ムラの発生を抑制することができないと考えられる。インク中の化合物Bの含有量(質量%)は、顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、3.00倍以下であることが好ましい。上記の質量比率が3.00倍超であると、インクの粘度が高くなりすぎてしまい、画像ムラの抑制効果がやや低下することがある。
数平均分子量={(ポリエチレングリコールの量(g))×4,000}/{(M-R)×0.5(mol/L)}
化合物Cは、炭化水素基の炭素数が12以上のポリオキシエチレンアルキルエーテルである。化合物Cは、その分子中に、親水性基であるエチレンオキサイド基と、疎水性基である長鎖アルキル基とを、明確に分かれた状態で含んでいる。このため、吐出口近傍のインクが蒸発及び増粘した際には、化合物Cが顔料に対して効率よく配向し、吐出口近傍において顔料とともに循環流の速度に影響されにくいインク層を形成する。
インクには、樹脂を含有させることができる。インク中の樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.10質量%以上20.00質量%以下であることが好ましく、0.50質量%以上15.00質量%以下であることがさらに好ましい。
[測定条件]
SetZero:30秒
測定回数:3回
測定時間:180秒
本発明のインクジェット記録方法で用いるインクは、水性媒体として少なくとも水を含有する水性のインクである。インクには、水、又は水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。水としては、脱イオン水やイオン交換水を用いることが好ましい。水性インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、50.00質量%以上95.00質量%以下であることが好ましい。また、水性インク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、3.00質量%以上50.00質量%以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤としては、アルコール類、化合物B以外の(ポリ)アルキレングリコール類、グリコールエーテル類、含窒素化合物類、含硫黄化合物類などのインクジェット用のインクに使用可能なものをいずれも用いることができる。
インクには、上記成分以外にも必要に応じて、消泡剤、その他の界面活性剤、pH調整剤、粘度調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤など種々の添加剤を含有させてもよい。
(顔料分散液1)
酸価200mgKOH/g、重量平均分子量10,000のスチレン-アクリル酸共重合体(樹脂)を用意した。用意した樹脂を、その酸価と等モルの水酸化ナトリウムで中和するとともに、イオン交換水に溶解させ、樹脂(固形分)の含有量が20.0%である樹脂分散剤の水溶液を調製した。顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)15.0部、樹脂分散剤の水溶液30.0部、及び水55.0部の混合物をサンドグラインダーに入れて1時間分散した後、遠心分離処理して粗大粒子を除去した。ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過した後、適量のイオン交換水を加えて顔料分散液1を得た。得られた顔料分散液1の顔料の含有量は15.0%、樹脂分散剤の含有量は6.0%であった。
顔料の種類をC.I.ピグメントレッド122に変更したこと以外は、前述の顔料分散液1と同様の手順で、顔料の含有量が15.0%、樹脂分散剤の含有量が6.0%の顔料分散液2を得た。
顔料の種類をC.I.ピグメントイエロー74に変更したこと以外は、前述の顔料分散液1と同様の手順で、顔料の含有量が15.0%、樹脂分散剤の含有量が6.0%の顔料分散液3を得た。
顔料の種類をカーボンブラックに変更したこと以外は、前述の顔料分散液1と同様の手順で、顔料の含有量が15.0%、樹脂分散剤の含有量が6.0%の顔料分散液4を得た。
水5.5gに濃塩酸5.0gを溶かした溶液を5℃に冷却した状態とし、この状態で4-アミノフタル酸1.6gを加えた。この溶液の入った容器をアイスバスに入れ、撹拌して溶液の温度を10℃以下に保持しながら、5℃のイオン交換水9.0gに亜硝酸ナトリウム2.2gを溶かして得た溶液を加えた。15分間撹拌後、カーボンブラック(比表面積220m2/g、DBP吸油量105mL/100g)6.0gを撹拌下で加え、さらに15分間撹拌してスラリーを得た。得られたスラリーを(商品名「標準用濾紙No.2」、アドバンテック製)でろ過し、粒子を十分に水洗し、110℃のオーブンで乾燥させた。適量の水を添加して顔料の含有量を調整し、顔料の含有量が15.0%の顔料分散液5を得た。
(化合物A)
表1に示す化合物を用意した。表1中、「m」及び「n」は、下記式(A)~(D)中の「m」及び「n」の値である。化合物A-15は、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル(商品名「サンニックスGP-250」、三洋化成工業製)である。
表2に示す化合物を用意した。化合物B-9は、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール(商品名「ニューポールPE-108」、エチレンオキサイド基85モル、プロピレンオキサイド基15モル、数平均分子量16,500、三洋化成工業製)である。
表3に示す化合物を用意した。化合物C-9は、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(炭化水素基の炭素数4、グリフィン法によるHLB値12.8)である。
表4-1~4-3、5-1、5-2、6-1、及び6-2の上段に示す各成分(単位:%)を混合し、十分撹拌した後、ポアサイズ3.0μmのセルロースアセテートフィルター(アドバンテック製)にて加圧ろ過して、各インクを調製した。「アセチレノールE60」は、川研ファインケミカル製の界面活性剤の商品名である。表4-1~4-3、5-1、5-2、6-1、及び6-2の下段には、インク中の各種の成分の含有量と質量比率を示した。
図5に示す主要部を有するインクジェット記録装置のインク収容部(不図示)に各インクを充填し、温度25℃、相対湿度10%の環境で、以下に示す各評価を行った。記録ヘッドとしては、図6に示す構成を有するライン型の記録ヘッドを使用した。この記録ヘッドは、1つのノズルにつき、吐出口と吐出素子の間で連通する第1流路及び第2流路を具備し、ポンプを利用して第1流路内のインクを第2流路へと流動させるものである。ノズル列1列当たりのノズル数は1024個、ノズル密度は600dpi、1ノズル当たりのインク吐出量は5ngである。以下の評価では、ノズル列を2列分使用し、1/600インチ×1/600インチの単位領域にインク滴を3滴付与する条件で、15インチ/秒の速度で記録媒体を搬送して画像を記録した。また、記録ヘッド内のインクの温度が40℃となるように加温した。
まず、上記のインクジェット記録装置を使用し、流速10mm/sでインクを1時間流動させた後、記録デューティ100%の画像を記録した。記録媒体としては、普通紙(商品名「Bright White Inkjet Paper」、ヒューレッドパッカード製)を使用した。次いで、インクの流速を1mm/s低下させ(つまり9mm/sとした)、その状態を1時間維持した後、記録デューティ100%のベタ画像を記録した。以後、インクの流速を1mm/sずつ低下させながら上記のサイクルを繰り返した。記録1日後のベタ画像の光学濃度を光源:D50、視野:2°の条件で測定した。カーボンブラックを含有するインクで記録したベタ画像の光学濃度は、反射濃度計(商品名「マクベスRD-918」、マクベス製)を使用して測定した。カラー顔料を含有するインクで記録したベタ画像の光学濃度は、分光光度計(商品名「Spectrolino」、Gretag Macbeth製)を使用して測定した。流速10mm/sでインクを流動させた際に記録したベタ画像の光学濃度を基準とし、以下に示す評価基準にしたがって画像ムラを評価した。流速10mm/秒でインクを流動させた際に記録したベタ画像と比較して、光学濃度が0.05以上変化した場合に「ベタ画像に濃度差が発生した」と評価した。インクの流速を低下させて記録したベタ画像の濃度低下は、吐出口近傍のインクが蒸発・増粘し、インクの吐出量が低下したことを意味する。本評価では、吐出口近傍のインクの蒸発・増粘が起こりやすい条件とすべく、インク流速を低下させた状態を1時間維持した後にベタ画像を記録した。
5点:インクの流速を4mm/sとした際に記録したベタ画像に濃度差が発生した。
4点:インクの流速を5mm/sとした際に記録したベタ画像に濃度差が発生した。
3点:インクの流速を6mm/sとした際に記録したベタ画像に濃度差が発生した。
2点:インクの流速を7mm/sとした際に記録したベタ画像に濃度差が発生した。
1点:インクの流速を8mm/sとした際に記録したベタ画像に濃度差が発生した。
0点:インクの流速を10mm/sとした際に記録したベタ画像にムラがあった。
上記のインクジェット記録装置を使用し、流速10mm/sでインクを流動させながら、2種類の記録媒体(普通紙)に記録した。記録媒体としては、商品名「BUSINESS MULTIPURPOSE 4200」(ゼロックス製)、及び商品名「Bright White Inkjet Paper」(ヒューレッドパッカード製)を使用した。カーボンブラックを含有するインクの場合、記録デューティ100%のベタ画像を記録した。カラー顔料を含有するインクの場合、記録デューティ67%のベタ画像を記録した。記録1日後のベタ画像の光学濃度を光源:D50、視野:2°の条件で測定した。カーボンブラックを含有するインクで記録したベタ画像の光学濃度は、反射濃度計(商品名「マクベスRD-918」、マクベス製)を使用して測定した。カラー顔料を含有するインクで記録したベタ画像の光学濃度は、分光光度計(商品名「Spectrolino」、Gretag Macbeth製)を使用して測定した。測定した光学濃度の平均値を算出し、以下に示す評価基準にしたがって発色性を評価した。
2点:光学濃度の平均値が、ブラックインクの場合1.3以上、シアンインク及びイエローインクの場合1.0以上、マゼンタインクの場合0.9以上であった。
1点:光学濃度の平均値が、ブラックインクの場合1.3未満、シアンインク及びイエローインクの場合1.0未満、マゼンタインクの場合0.9未満であった。
Claims (20)
- インクを吐出する吐出口と、前記インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出素子と、前記吐出口と前記吐出素子の間で連通してその内部に前記インクが流通する第1流路及び第2流路と、を具備する記録ヘッドから前記インクを吐出して画像を記録するインクジェット記録方法であって、
前記吐出口から前記インクを吐出する吐出工程と、
前記吐出工程とは別の、前記第1流路内の前記インクを前記第2流路へと流動させる流動工程と、を有し、
前記インクが、顔料、及びエチレンオキサイド基を有する化合物を含有する水性インクであり、
前記エチレンオキサイド基を有する化合物が、下記の、化合物A、化合物B、及び化合物Cからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とするインクジェット記録方法。
化合物A:3価以上の多価アルコールにXモルのエチレンオキサイド基及びYモルのプロピレンオキサイド基が付加した、{X/(X+Y)}×100(%)の値が5%以上45%以下の多価アルコール誘導体
化合物B:数平均分子量600以上4,000以下のポリエチレングリコール(但し、前記インク中の前記化合物Bの含有量(質量%)は、前記顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.10倍以上である)
化合物C:炭化水素基の炭素数が12以上のポリオキシエチレンアルキルエーテル - 前記化合物Aの{X/(X+Y)}×100(%)の値が、10%以上30%以下である請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 前記多価アルコールが、ソルビトールである請求項1又は2に記載のインクジェット記録方法。
- 前記化合物Bが、数平均分子量600以上2,000以下のポリエチレングリコールである請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記化合物Cのグリフィン法により求められるHLB値が、12.0以上である請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記インク中の前記化合物Aの含有量(質量%)が、前記顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.20倍以上3.50倍以下である請求項1乃至5のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記インク中の前記化合物Bの含有量(質量%)が、前記顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、3.00倍以下である請求項1乃至6のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記インク中の前記化合物Cの含有量(質量%)が、前記顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.02倍以上0.50倍以下である請求項1乃至7のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記顔料が、樹脂分散顔料であり、
前記エチレンオキサイド基を有する化合物が、前記化合物A及び前記化合物Bの少なくとも一方である請求項1乃至8のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記顔料が、自己分散顔料であり、
前記エチレンオキサイド基を有する化合物が、前記化合物Cである請求項1乃至9のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記記録ヘッドが、複数の前記吐出口のそれぞれに対応する、複数の前記第1流路が1つの流入路に連通しているとともに、複数の前記第2流路が1つの流出路に連通している請求項1乃至10のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記流動工程において、前記吐出口から前記インクを排出することなく、前記インクを流動させる請求項1乃至11のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- さらに、前記流動工程における前記インクの流動を停止して前記記録ヘッドの回復動作を行う回復工程を有する請求項1乃至12のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記流動工程において、前記インクの吐出方向と交差する方向に前記インクを流動させる請求項1乃至13のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記流動工程において、前記吐出素子とは別の流動手段によって前記インクを流動させる請求項1乃至14のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記流動工程において、前記第1流路に連通する流入口と前記第2流路に連通する流出口との間の圧力差で前記インクを流動させる請求項1乃至15のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記圧力差で流動させる前記インクの流速が、0.1mm/s以上10.0mm/s以下である請求項16に記載のインクジェット記録方法。
- 前記流動工程において、前記インクを間欠的に流動させる請求項1乃至15のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 間欠的に流動させる前記インクの流速が、1.0m/s以上10.0m/s以下である請求項18に記載のインクジェット記録方法。
- インクを吐出する吐出口と、前記インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出素子と、前記吐出口と前記吐出素子の間で連通してその内部に前記インクが流通する第1流路及び第2流路と、を具備する記録ヘッドを備えるインクジェット記録装置であって、
さらに、前記吐出素子とは別の、前記第1流路内の前記インクを前記第2流路へと流動させる流動手段を備え、
前記インクが、顔料、及びエチレンオキサイド基を有する化合物を含有する水性インクであり、
前記エチレンオキサイド基を有する化合物が、下記の、化合物A、化合物B、及び化合物Cからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とするインクジェット記録装置。
化合物A:3価以上の多価アルコールにXモルのエチレンオキサイド基及びYモルのプロピレンオキサイド基が付加した、{X/(X+Y)}×100(%)の値が5%以上45%以下の多価アルコール誘導体
化合物B:数平均分子量600以上4,000以下のポリエチレングリコール(但し、前記インク中の前記化合物Bの含有量(質量%)は、前記顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.10倍以上である)
化合物C:炭化水素基の炭素数が12以上のポリオキシエチレンアルキルエーテル
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