JP7110771B2 - インクジェット記録用インク、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
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録用インク(以下、単に「インク」と称する。)は、顔料と、コロイダルシリカと、アミノ酸と、を含む。
本実施形態のインクは、色材として顔料を含む。この顔料としては、インクジェット用水性顔料インクに通常用いられているものであれば特に制限無く用いることができる。
コロイダルシリカは、酸化ケイ素(SiO2)粒子を水や有機溶媒中に分散したコロイド溶液である。コロイダルシリカは、球形であり、特定の酸・アルカリによってインクジェットインクに安定分散し、印字面のぬれ摩擦低下による紙スタック性向上効果と、シリカの吸湿性などにより紙カール抑制効果があることが見出された。それによって高速紙搬送が可能になる。すなわち、コロイダルシリカを添加することによる効果は以下のものであり、これは従来では見出されていなかったものである。すなわち、コロイダルシリカをインクに添加することで、乾燥が完全でなくとも、SiO2粒子の一部が表面に存在することで、印字面のぬれ摩擦抵抗が低下し、スタック性が向上する。また、SiO2粒子は、シリカゲルと同様に吸湿性を有するため、保湿効果によってカール抑制効果が発生する。
本実施形態のインクは、アミノ酸を含む。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調整機能に加えて、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。
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。また、サテライトを抑制できる効果がある。
不飽和脂肪酸は、上記アセチレングリコールと併用することで、以下の効果が得られる。アセチレングリコールは、3次元的な立体構造を有する分子量の低い界面活性剤である。そのため、元々起泡が生じにくく、濡れ性に優れた界面活性剤である。オレイン酸は不飽和脂肪酸の直鎖状の界面活性剤であり、石鹸にも用いられる起泡が生じやすい界面活性剤である。ところがこの2つを組み合わせると、それぞれの単体よりも起泡が大幅に生じにくくなる。
以上のことから、上記不飽和脂肪酸はオレイン酸又はリノール酸であることが好ましい。
アミンは、ノズル抜けを抑制する効果がある。また、アミンは、弱アルカリ性のpH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。
に後述のアルカリ金属水酸化物なども含まれる。
アルカリ金属水酸化物は、ノズル抜けを抑制する効果がある。また、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インクの長期保存を可能にする点で好ましい。
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、本実施形態のインクは、浸透剤を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(以下、単に「記録装置」と称する。)について、図1を参照して説明する。図1において示すX-Y-Z座標系はX方向が被記録媒体の長さ方向、Y方向が記録装置内の搬送経路における被記録媒体の幅方向、Z方向が装置高さ方向を示している。
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録方法は、インクジェットヘッドに対して0.5m/s以上の相対速度で移動する被記録媒体に対して、インクジェットヘッドから上述したインクジェット記録用インクを吐出する吐出工程を含む。
〔コロイダルシリカ〕
コロイダルシリカは、日産化学工業製、スノーテックスのNaタイプを使用した。アルミナ表面処理シリカは、スノーテックスCタイプを使用した。
〔ヒュームドシリカ〕
ヒュームドシリカ(比較例)は、日本アエロジル株式会社製 AEROSIL(登録商標)90 (平均一次粒径20nm、比表面積90m2/g)を用いた
〔顔料分散体〕
・CAB-O-JET300(キャボット社製商品名、固形分15%)
〔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〕(不飽和脂肪酸)
・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〕
(アミノ酸)
・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)
(アミン)
・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)
(アルカリ金属水酸化物)
・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
〔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1~15及び比較例1~3の各インクを調製した。
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。
印刷物のぬれ摩擦は、平らな面にA4白紙を固定し、その上にA4ベタ印字面を印字直後に重ね、50gの重りを載せて、平の面を傾けてA4ベタ印字面とA4白紙が滑り出した傾きの角度を測定し、滑り出した角度が小さい程ぬれ摩擦が小さいとした。評価基準は以下のとおりである。
A:傾き37°未満
B:傾き40°未満
C:傾き44°未満
D:傾き44°以上
A4ベタ印字直後に、印字面が凸状態でのカールの大きさを測定した。評価基準は以下のとおりである。
A:カールするが、余白3mmのA4ベタ印字で丸まらない
B:カールするが余白10mmのA4ベタ印字で丸まらない
C:余白10mmのA4ベタ印字で端のみ丸まって戻らない
D:余白10mmのA4ベタ印字で筒状に丸まる
*ここで紙が丸まるとは、紙が筒状になる状態をいう。
A4ベタ印字後、所定の期間経過後に、印字面が凸状態でのカールの大きさを測定した。評価基準は以下のとおりである。
A:1週間後に1cm以上の変形が起こらない
B:1週間後カールはするが丸まらない
C:1週間後に丸まる
D:1日以内に丸まる
*ここで紙が丸まるとは、紙が筒状になる状態をいう。
EPSON製スーパーファイン紙に印字した太さ1ptの紙の搬送方向の罫線を顕微鏡で観察し、サテライトの有無を観察した。評価基準は以下のとおりである。
A:罫線が1本のみである
B:罫線が所々2本になっている
C:罫線が2本になっている
D:罫線の他にチリ状の点が見える
上記プリンタを用いた印字において、以下の評価基準でノズル抜け頻度を評価した。
A:A4ベタ連続印字50枚でノズル抜け0本
B:A4ベタ連続印字50枚でノズル抜け1~5本
C:A4ベタ連続印字50枚でノズル抜け6~20本
D:A4ベタ連続印字50枚でノズル抜け20本以上
Claims (15)
- 顔料と、コロイダルシリカと、アミノ酸と、を含む、インクジェット記録用インク。
- 前記コロイダルシリカの平均粒径は、10~70nmである、請求項1に記載のインクジェット記録用インク。
- 前記コロイダルシリカは、アルミナで表面処理されている、請求項1又は2に記載のインクジェット記録用インク。
- 不飽和脂肪酸を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク。
- 前記不飽和脂肪酸は、オレイン酸又はリノール酸である、請求項4に記載のインクジェット記録用インク。
- アセチレングリコールを含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク。
- アミンを含む、請求項1~6のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク。
- 前記アミンが、トリエタノールアミン又はトリプロパノールアミンである、請求項7に記載のインクジェット記録用インク。
- アルカリ金属水酸化物を含む、請求項1~8のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク。
- 前記アルカリ金属水酸化物は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、又は水酸化リチウムである、請求項9に記載のインクジェット記録用インク。
- 前記アミノ酸は、トリメチルグリシン又はジメチルグリシンである、請求項1~10のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクと、前記インクを吐出するインクジェットヘッドを備え、前記ヘッド、または前記被記録媒体を、0.5m/s以上の相対速度で移動させつつ、前記記録ヘッドから吐出させた前記インクを前記被記録媒体に付着させて画像を記録する、インクジェット記録装置。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクと、被記録媒体の搬送方向と交差する方向に形成されたノズルが前記被記録媒体の印刷領域の前記交差方向をカバーするように形成されたラインヘッドを備え、
前記ラインヘッドは、前記ノズルから前記インクを吐出し、前記被記録媒体に付着させて画像を記録し、前記被記録媒体が普通紙である、インクジェット記録装置。 - 被記録媒体の搬送方向と交差する方向に形成されたノズルが前記被記録媒体の印刷領域の前記交差方向をカバーするように形成されたラインヘッドと、
請求項1~11のいずれか1項に記載のインクと、を備える、インクジェット記録装置。 - インクジェットヘッドに対して0.5m/s以上の相対速度で移動する被記録媒体に対して、前記インクジェットヘッドから請求項1~11のいずれか1項に記載のインクジェット記録用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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