JP7218571B2 - 液体吐出装置、インクジェット記録方法及び顔料捺染インク組成物 - Google Patents

液体吐出装置、インクジェット記録方法及び顔料捺染インク組成物 Download PDF

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Description

本発明は、液体吐出装置、インクジェット記録方法及び顔料捺染インク組成物に関する。
織物、編物及び不織布等の布帛に対して、画像を記録する捺染が知られている。近年、捺染に用いるインク組成物(以下、単に「インク」ともいう。)を効率良く使用できるとの観点等から、捺染においてもインクジェット記録方法が利用されている。
また、画像の発色性が良好であることにより、インクジェット記録方法において色材として顔料を含む顔料捺染インク組成物が用いられている。そして、顔料捺染インク組成物において、特定の樹脂粒子を含有することで、堅牢性と発色性を良好とする技術が知られている(例えば、特許文献1)。
特開2009-30014号公報
顔料捺染インク組成物を用いたインクジェット記録方法において、インクの吐出安定性と、耐擦性、風合いとの両立が求められている。
〔1〕
インク組成物と、前記インク組成物を吐出するノズルを有する液体吐出部と、を備えた液体吐出装置であって、
前記インク組成物は、樹脂粒子と水と有機溶剤とを含有する顔料捺染インク組成物であり、
前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、
前記インク組成物は、前記有機溶剤として沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有し、
前記液体吐出部は、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する、液体吐出装置。
〔2〕
前記インク組成物は、皮膜伸度が400%以上600%以下であり、被膜強度が50MPa以上である、〔1〕に記載の液体吐出装置。
〔3〕
前記沸点が270℃以上の多価アルコールの含有量が、前記インク組成物の総量に対して10.0質量%以下である、〔1〕または〔2〕に記載の液体吐出装置。
〔4〕
前記多価アルコールの総量に対する前記沸点が270℃以上の多価アルコールの含有量が30.0質量%以下である、〔1〕ないし〔3〕のいずれか一つに記載の液体吐出装置
〔5〕
前記樹脂粒子の固形分に対する前記沸点270℃以上の多価アルコールの含有量比が、質量比で0.9以下である、〔1〕ないし〔4〕のいずれか一つに記載の液体吐出装置。
〔6〕
前記樹脂粒子が、ウレタン樹脂である、〔1〕ないし〔5〕のいずれか一つに記載の液体吐出装置。
〔7〕
前記樹脂粒子が、ポリカーボネート系ウレタン樹脂である、〔6〕に記載の液体吐出装置。
〔8〕
前記インク組成物が、さらに架橋剤を含有する、〔1〕ないし〔7〕のいずれか一つに記載の液体吐出装置。
〔9〕
樹脂粒子と水と有機溶剤とを含有する顔料捺染インク組成物を、液体吐出部のノズルから吐出して布帛に付着させるインク付着工程を有するインクジェット記録方法であって、
前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、
前記インク組成物は、前記有機溶剤として沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有し、
前記液体吐出部は、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する、インクジェット記録方法。
〔10〕
圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出部のノズルから吐出されて、布帛に付着される顔料捺染インク組成物であって、
前記顔料捺染インク組成物は、樹脂粒子と水と有機溶剤とを含有し、
前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記顔料捺染インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、
前記有機溶剤として、沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有する、顔料捺染インク組成物。
本実施形態に係るインクジェット記録方法を行うインクジェット捺染装置の概略斜視図。 インクジェット捺染装置のインクジェットヘッドの断面図。 インクジェットヘッドのうち循環液室の近傍の断面図。
以下に、本発明の幾つかの実施形態について説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一例を説明するものである。本発明は以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形形態も含む。なお、以下で説明される構成の全てが本発明の必須の構成であるとは限らない。
本実施形態に係る液体吐出装置の一態様は、インク組成物と、前記インク組成物を吐出
するノズルを有する液体吐出部と、を備えた液体吐出装置であって、前記インク組成物は、樹脂粒子と水と有機溶剤とを含有する顔料捺染インク組成物であり、前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、前記インク組成物は、前記有機溶剤として沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有し、前記液体吐出部は、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有することを特徴とする。
本実施形態に係るインクジェット記録方法の一態様は、樹脂粒子と水と有機溶剤とを含有する顔料捺染インク組成物を、液体吐出部のノズルから吐出して布帛に付着させるインク付着工程を有するインクジェット記録方法であって、前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、前記インク組成物は、前記有機溶剤として沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有し、前記液体吐出部は、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有することを特徴とする。
本実施形態に係る顔料捺染インク組成物の一態様は、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出部のノズルから吐出されて、布帛に付着される顔料捺染インク組成物であって、前記顔料捺染インク組成物は、樹脂粒子と水と有機溶剤とを含有し、前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記顔料捺染インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、前記有機溶剤として、沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有することを特徴とする。
以下、本実施形態に係る液体吐出装置、インクジェット記録方法及び顔料捺染インク組成物について、液体吐出装置、顔料捺染インク組成物(以下、「インク組成物」、「インク」ともいう。)、捺染を行う布帛、インクジェット記録方法の順に説明する。
1.液体吐出装置
本実施形態に係る液体吐出装置は、インク組成物と、前記インク組成物を吐出するノズルを有する液体吐出部と、を備えた液体吐出装置であって、前記インク組成物は、樹脂粒子と水と有機溶剤とを含有する顔料捺染インク組成物であり、前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、前記インク組成物は、前記有機溶剤として沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有し、前記液体吐出部は、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有することを特徴とする。
本実施形態において、液体吐出装置は、記録ヘッドがインクジェット記録法を利用したインクジェットヘッドであるインクジェット捺染装置の例を挙げて説明する。このインクジェット捺染装置は、捺染対象である布帛を処理する処理液付着手段を備える構成としても良いし、インクジェット捺染装置とは別に処理液付着手段を設けるインクジェット捺染システムとしても良い。また、本実施形態において、処理液付着手段は必須の構成ではない。
処理液付着手段がインクジェット捺染装置に設けられ、インクを吐出するインクヘッドのノズルから吐出するインクジェット塗布の場合、布帛に均一に処理液組成物を付着させることができる。その他の処理液付着手段としては、処理液組成物中に布帛を浸漬させる浸漬手段、処理液組成物をロールコーター等で塗布するローラー、処理液組成物をスプレー装置等によって噴射するスプレー等が挙げられる。
また、本実施形態で使用されるインクジェット捺染装置について、インクカートリッジがキャリッジに搭載されたオンキャリッジタイプのプリンターを例に挙げて説明する。本実施形態において、インクジェット捺染装置はオンキャリッジタイプのプリンターに限定されるものではなく、インクカートリッジが外部に固定されたオフキャリッジタイプのプリンターであってもよい。
なお、以下の説明に用いるプリンターは、所定の方向に移動するキャリッジに記録用のインクジェットヘッドが搭載され、キャリッジの移動に伴ってインクジェットヘッドが移動することにより記録媒体上に液滴を吐出するシリアルプリンターである。本発明で使用されるインクジェット捺染装置は、シリアルプリンターに限定されるものではなく、ラインプリンターであってもよい。ラインプリンターは、インクジェットヘッドが記録媒体の幅よりも広く形成され、インクジェットヘッドが移動せずに記録媒体上に液滴を吐出する方式のプリンターである。
以下、本実施形態で使用されるインクジェット捺染装置の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態で使用されるインクジェット捺染装置は、以下の態様に限定されるものではない。また、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
インクジェット捺染装置は、インク組成物の微小な液滴を吐出する液体吐出部としてのインクジェットヘッドによって、布帛に液滴を着弾させて捺染を行う装置である。図1は、実施形態で使用されるインクジェット捺染装置を示す概略斜視図である。
図1に示すように、本実施形態においてプリンター1は、インクジェットヘッド3、キャリッジ4、主走査機構5、プラテンローラー6、プリンター1全体の動作を制御する制御部(図示せず)を有する。キャリッジ4は、インクジェットヘッド3を搭載すると共に、インクジェットヘッド3に供給されるインク組成物を収納するインクカートリッジ7a,7b,7c,7d,7e,7fが着脱可能である。
主走査機構5は、キャリッジ4に接続されたタイミングベルト8、タイミングベルト8を駆動するモーター9、ガイド軸10を有する。ガイド軸10は、キャリッジ4の支持部材として、キャリッジ4の走査方向、すなわち主走査方向に架設されている。キャリッジ4は、タイミングベルト8を介してモーター9によって駆動され、ガイド軸10に沿って往復移動が可能である。これにより、主走査機構5は、キャリッジ4を主走査方向に往復移動させる機能を有する。
プラテンローラー6は、捺染を行う布帛2を、上記主走査方向と直交する副走査方向、すなわち、布帛2の長さ方向に搬送する機能を有する。これにより、布帛2は副走査方向に搬送される。インクジェットヘッド3が搭載されるキャリッジ4は、布帛2の幅方向と略一致する主走査方向に往復移動が可能であり、インクジェットヘッド3は布帛2に対して主走査方向及び副走査方向へ相対的に走査が可能に構成される。
インクカートリッジ7a,7b,7c,7d,7e,7fは、独立した6つのインクカートリッジである。インクカートリッジ7a,7b,7c,7d,7e,7fには、本実施形態に係るインクセットを構成するインク組成物を収納することができる。これらのインクカートリッジには、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー、ホワイト、オレンジ等の色を呈するインク組成物が個別に収納され、任意に組み合わせて用いることが可能である。図1では、インクカートリッジの数を6個としているが、これに限定されるものではない。インクカートリッジ7a,7b,7c,7d,7e,7fの底部には、各インクカートリッジに収納されたインク組成物をインクジェットヘッド3へ供給するための供給口
(図示せず)が設けられている。なお、処理液付着手段がインクジェット塗布の場合、インクカートリッジ7a,7b,7c,7d,7e,7fのうちの1つには処理液を収納することができる。
インクジェットヘッド3は、インクカートリッジ7a,7b,7c,7d,7e,7fから供給されるインクを制御部(図示せず)による制御のもとで複数のノズルNから布帛2に噴射して付着させる手段である。インクジェットヘッド3は、インクを付着させる布帛2と対向する面に、インクを吐出して布帛2へ付着させる複数のノズル(図2参照)を備える。これらの複数のノズルは列状に配列されてノズル列が形成され、ノズル列は各色インク組成物及び処理液に対応して個別に配置される。各色インク組成物は、各インクカートリッジからインクジェットヘッド3に供給され、インクジェットヘッド3内のアクチュエーター(図示せず)によって、ノズルから液滴として吐出される。吐出されたインク組成物及び処理液の液滴は布帛2に着弾し、布帛2への前処理と、インクによる画像、テキスト、模様、色彩等が布帛2の捺染領域に形成される。
ここで、インクジェットヘッド3では、駆動手段であるアクチュエーターとして圧電素子を用いているが、この方式に限定されない。例えば、アクチュエーターとしての振動板を静電吸着により変位させる電気機械変換素子や、加熱によって生じる気泡によってインク組成物を液滴として吐出させる電気熱変換素子を用いてもよい。
本実施形態において、インクジェットヘッド3は、インク組成物を循環させる循環路を有するヘッドである。インクジェットヘッド3が循環路を有することで、圧力室やノズル中のインクがリフレッシュされ、樹脂粒子の凝集物による目詰まりが抑制され、吐出安定性を良好なものとすることができる。これにより、異物が発生しやすいインクを用いる場合であっても、吐出安定性に優れたインクジェット記録方法を提供することができる。
図2は、Y方向に垂直な断面におけるインクジェットヘッド3の断面図であり、図3は、インクジェットヘッド3の部分的な分解斜視図である。図2において、例えば、布帛2の表面に平行な平面をX-Y平面とし、X-Y平面に垂直な方向を以下ではZ方向と表記する。インクジェットヘッド3によるインクの噴射方向がZ方向に相当する。また、主走査方向がX方向に相当し、主走査方向と直交する方向(副走査方向)がY方向に相当する。
インクジェットヘッド3の複数のノズルNはY方向に配列されて、ノズル列を構成する。インクジェットヘッド3においてY方向に平行な中心軸を通過するとともにZ方向に平行な平面、すなわち、Y-Z平面Oを以下の説明では「中心面」と表記する。
図2に示すように、インクジェットヘッド3は、第1列L1の各ノズルNに関連する要素と第2列L2の各ノズルNに関連する要素とが中心面Oを挟んで面対称に配置された構造である。すなわち、インクジェットヘッド3のうち中心面Oを挟んでX方向の正側の部分(以下、「第1部分」ともいう。)P1とX方向の負側の部分(以下、「第2部分」ともいう。)P2とで構造は実質的に共通する。第1列L1の複数のノズルNは第1部分P1に形成され、第2列L2の複数のノズルNは第2部分P2に形成される。中心面Oは、第1部分P1と第2部分P2との境界面に相当する。
図2に示すように、インクジェットヘッド3は流路形成部30を備える。流路形成部30は、複数のノズルNにインクを供給するための流路を形成する構造体である。本実施形態において、流路形成部30は、第1流路基板32と第2流路基板34との積層で構成される。第1流路基板32および第2流路基板34の各々は、Y方向に長尺な板状部材である。第1流路基板32のうちZ方向の負側の表面Faに、例えば接着剤を利用して第2流
路基板34が設置される。
図2に示すように、第1流路基板32の表面Faの面上には、第2流路基板34のほか、振動部42と複数の圧電素子44と保護部材46と筐体部48とが設置される。他方、第1流路基板32のうちZ方向の正側、すなわち表面Faとは反対側の表面Fbには、ノズルプレート52と吸振体54とが設置される。インクジェットヘッド3の各要素は、概略的には第1流路基板32や第2流路基板34と同様にY方向に長尺な板状部材であり、例えば接着剤を利用して相互に接合される。第1流路基板32と第2流路基板34とが積層される方向や第1流路基板32とノズルプレート52とが積層される方向、あるいは板状の各要素の表面に垂直な方向を、Z方向として把握することも可能である。
ノズルプレート52は、複数のノズルNが形成された板状部材であり、例えば接着剤を利用して第1流路基板32の表面Fbに設置される。複数のノズルNの各々は、インクを通過させる円形状の貫通孔である。第1実施形態のノズルプレート52には、第1列L1を構成する複数のノズルNと第2列L2を構成する複数のノズルNとが形成される。具体的には、ノズルプレート52のうち中心面OからみてX方向の正側の領域に、第1列L1の複数のノズルNがY方向に沿って形成され、X方向の負側の領域に、第2列L2の複数のノズルNがY方向に沿って形成される。ノズルプレート52は、第1列L1の複数のノズルNが形成された部分と第2列L2の複数のノズルNが形成された部分とにわたり連続する単体の板状部材である。ノズルプレート52は、半導体製造技術、例えばドライエッチングやウェットエッチング等の加工技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。ただし、ノズルプレート52の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。
図2に示すように、第1流路基板32には、第1部分P1及び第2部分P2の各々について、空間Raと複数の供給路61と複数の連通路63とが形成される。空間Raは、平面視で、すなわちZ方向からみてY方向に沿う長尺状に形成された開口であり、供給路61および連通路63はノズルN毎に形成された貫通孔である。複数の連通路63は平面視でY方向に配列し、複数の供給路61は、複数の連通路63の配列と空間Raとの間でY方向に配列する。複数の供給路61は、空間Raに共通に連通する。また、任意の1個の連通路63は、当該連通路63に対応するノズルNに平面視で重なる。具体的には、第1部分P1の任意の1個の連通路63は、第1列L1のうち当該連通路63に対応する1個のノズルNに連通する。同様に、第2部分P2の任意の1個の連通路63は、第2列L2のうち当該連通路63に対応する1個のノズルNに連通する。
図2に示すように、第2流路基板34は、第1部分P1及び第2部分P2の各々について複数の圧力室Cが形成された板状部材である。複数の圧力室CはY方向に配列する。各圧力室Cは、ノズルN毎に形成されて平面視でX方向に沿う長尺状の空間である。第1流路基板32および第2流路基板34は、前述のノズルプレート52と同様に、例えば半導体製造技術を利用してシリコンの単結晶基板を加工することで製造される。ただし、第1流路基板32および第2流路基板34の製造には公知の材料や製法が任意に採用され得る。以上の例示の通り、第1実施形態における流路形成部30とノズルプレート52とはシリコンで形成された基板を包含する。したがって、例えば前述の例示のように半導体製造技術を利用することで、流路形成部30およびノズルプレート52に微細な流路を高精度に形成できるという利点がある。
図2に示すように、第2流路基板34のうち第1流路基板32とは反対側の表面には振動部42が設置される。第1実施形態の振動部42は、弾性的に振動可能な板状部材である。なお、所定の板厚の板状部材のうち圧力室Cに対応する領域について板厚方向の一部を選択的に除去することで、第2流路基板34と振動部42とを一体に形成することも可
能である。
図2に示すように、第1流路基板32の表面Faと振動部42とは、各圧力室Cの内側で相互に間隔をあけて対向する。圧力室Cは、第1流路基板32の表面Faと振動部42との間に位置する空間であり、当該空間に充填されたインクに圧力変化を発生させる。各圧力室Cは、例えばX方向を長手方向とする空間であり、ノズルN毎に個別に形成される。第1列L1および第2列L2の各々について、複数の圧力室CがY方向に配列する。図2に示すように、任意の1個の圧力室Cのうち中心面O側の端部は平面視で連通路63に重なり、中心面Oとは反対側の端部は平面視で供給路61に重なる。したがって、第1部分P1及び第2部分P2の各々において、圧力室Cは、連通路63を介してノズルNに連通するとともに、供給路61を介して空間Raに連通する。なお、流路幅が狭窄された絞り流路を圧力室Cに形成することで所定の流路抵抗を付加することも可能である。
図2に示すように、振動部42のうち圧力室Cとは反対側の面上には、第1部分P1及び第2部分P2の各々について、相異なるノズルNに対応する複数の圧電素子44が設置される。圧電素子44は、駆動信号の供給により変形する受動素子である。複数の圧電素子44は、各圧力室Cに対応するようにY方向に配列する。任意の1個の圧電素子44は、例えば相互に対向する2つの電極との間に圧電体層を介在させた積層体である。なお、駆動信号の供給により変形する部分、すなわち振動部42を振動させる能動部を圧電素子44として画定することも可能である。本実施形態において、圧電素子44の変形に連動して振動部42が振動すると、圧力室C内の圧力が変動することで、圧力室Cに充填されたインクが連通路63とノズルNとを通過してインクが噴射される。
図2の保護部材46は、複数の圧電素子44を保護するための板状部材であり、振動部42の表面、または第2流路基板34の表面に設置される。保護部材46の材料や製法は任意であるが、第1流路基板32や第2流路基板34と同様に、例えばシリコンの単結晶基板を半導体製造技術により加工することで保護部材46は形成され得る。保護部材46のうち振動部42側の表面に形成された凹部に複数の圧電素子44が収容される。
振動部42のうち流路形成部30とは反対側の表面、または流路形成部30の表面には配線基板28の端部が接合される。配線基板28は、制御ユニット20とインクジェットヘッド3とを電気的に接続する複数の配線(図示せず)が形成された可撓性の実装部品である。配線基板28のうち、保護部材46に形成された開口部と筐体部48に形成された開口部とを通過して外部に延出した端部が制御ユニット20に接続される。例えばFPC(Flexible Printed Circuit)やFFC(Flexible Flat Cable)等の可撓性の配線基板28が好適に採用される。
筐体部48は、複数の圧力室C、さらには複数のノズルNに供給されるインクを貯留するためのケースである。筐体部48のうちZ方向の正側の表面が例えば接着剤で第1流路基板32の表面Faに接合される。筐体部48の製造には公知の技術や製法が任意に採用され得る。例えば樹脂材料の射出成形で筐体部48を形成することが可能である。
図2に示すように、筐体部48には、第1部分P1および第2部分P2の各々について空間Rbが形成される。筐体部48の区間Rbと第1流路基板32の空間Raとは相互に連通する。空間Raと空間Rbとで構成される空間は、複数の圧力室Cに供給されるインクを貯留する液体貯留室Rとして機能する。液体貯留室Rは、複数のノズルNについて共用される共通液室である。第1部分P1及び第2部分P2の各々に液体貯留室Rが形成される。第1部分P1の液体貯留室Rは、中心面OからみてX方向の正側に位置し、第2部分P2の液体貯留室Rは、中心面OからみてX方向の負側に位置する。筐体部48のうち第1流路基板32とは反対側の表面には、液体容器14から供給されるインクを液体貯留
室Rに導入するための導入口482が形成される。
第1流路基板32の表面Fbには、第1部分P1及び第2部分P2の各々について吸振体54が設置される。吸振体54は、液体貯留室R内のインクの圧力変動を吸収する可撓性のフィルム、すなわちコンプライアンス基板である。例えば、吸振体54は、第1流路基板32の空間Raと複数の供給路61とを閉塞するように第1流路基板32の表面Fbに設置されて液体貯留室Rの壁面、具体的には底面を構成する。
第1流路基板32のうちノズルプレート52に対向する表面Fbには空間(以下、「循環液室」という。)65が形成される。第1実施形態の循環液室65は、平面視でY方向に延在する長尺状の有底孔である。第1流路基板32の表面Fbに接合されたノズルプレート52により循環液室65の開口は閉塞される。循環液室65は、例えば、第1列L1及び第2列L2に沿って複数のノズルNにわたり連続する。具体的には、第1列L1の複数のノズルNの配列と第2列L2の複数のノズルNの配列との間に循環液室65が形成される。したがって、循環液室65は、第1部分P1の連通路63と第2部分P2の連通路63との間に位置する。このように、流路形成部30は、第1部分P1における圧力室C及び連通路63と、第2部分P2における圧力室C及び連通路63と、第1部分P1の連通路63と第2部分P2の連通路63との間に位置する循環液室65とが形成された構造体である。図2に示すように、流路形成部30は、循環液室65と各連通路63との間を仕切る壁状の部分(以下、「隔壁部」という。)69を含む。
なお、前述の通り、第1部分P1及び第2部分P2の各々において複数の圧力室C及び複数の圧電素子44がY方向に配列する。したがって、第1部分P1及び第2部分P2の各々における複数の圧力室Cまたは複数の圧電素子44にわたり連続するように、循環液室65がY方向に延在すると換言することも可能である。また、図2に示すように、循環液室65と液体貯留室Rとが相互に間隔をあけてY方向に延在し、当該間隔内に圧力室Cと連通路63とノズルNとが位置するということも可能である。
図3は、インクジェットヘッド3のうち循環液室65の近傍の部分を拡大した断面図である。図3に示すように、本実施形態における1個のノズルNは、第1区間n1と第2区間n2とを含む。第1区間n1と第2区間n2とは同軸に形成されて相互に連通する円形状の空間である。第2区間n2は、第1区間n1からみて流路形成部30側に位置する。本実施形態において、各ノズルNの中心軸Qaは、連通路63の中心軸Qbからみて循環液室65とは反対側に位置する。第2区間n2の内径d2は第1区間n1の内径d1よりも大きい。以上のように各ノズルNを階段状に形成した構成によれば、各ノズルNの流路抵抗を所望の特性に設定し易いという利点がある。本実施形態において、各ノズルNの中心軸Qaは、連通路63の中心軸Qbからみて循環液室65とは反対側に位置する。
図3に示すように、ノズルプレート52のうち流路形成部30に対向する表面には、第1部分P1及び第2部分P2の各々について複数の排出路72が形成される。第1部分P1の複数の排出路72は、第1列L1の複数のノズルN、または第1列L1に対応する複数の連通路63に1対1に対応する。また、第2部分P2の複数の排出路72は、第2列L2の複数のノズルN、または第2列L2に対応する複数の連通路63に1対1に対応する。
各排出路72は、X方向に延在する溝部、すなわち長尺状の有底孔であり、インクを流通させる流路として機能する。第1実施形態の排出路72は、ノズルNから離間した位置、具体的には、当該排出路72に対応するノズルNからみて循環液室65側に形成される。例えば、半導体製造技術、例えばドライエッチングやウェットエッチング等の加工技術により複数のノズルN、特に第2区間n2と複数の排出路72とが共通の工程で一括的に
形成される。
各排出路72は、ノズルNのうち第2区間n2の内径d2と同等の流路幅Waで直線状に形成される。また、第1実施形態における排出路72の流路幅Waは、圧力室Cの流路幅Wbよりも小さい。したがって、排出路72の流路幅Waが圧力室Cの流路幅Wbよりも大きい構成と比較して排出路72の流路抵抗を大きくすることが可能である。他方、ノズルプレート52の表面に対する排出路72の深さDaは全長にわたり一定である。具体的には、各排出路72はノズルNの第2区間n2と同等の深さに形成される。以上の構成によれば、排出路72と第2区間n2とを相異なる深さに形成する構成と比較して、排出路72及び第2区間n2を形成し易いという利点がある。なお、流路の「深さ」とは、Z方向における流路の深さ、例えば流路の形成面と流路の底面との高低差を意味する。
第1部分P1における任意の1個の排出路72は、第1列L1のうち当該排出路72に対応するノズルNからみて循環液室65側に位置する。また、第2部分P2における任意の1個の排出路72は、第2列L2のうち当該排出路72に対応するノズルNからみて循環液室65側に位置する。そして、各排出路72のうち中心面Oとは反対側は、当該排出路72に対応する1個の連通路63に平面視で重なる。すなわち、排出路72は連通路63に連通する。他方、各排出路72のうち中心面O側の端部は循環液室65に平面視で重なる。すなわち、排出路72は循環液室65に連通する。このように、複数の連通路63の各々が排出路72を介して循環液室65に連通する。したがって、図3に破線の矢印で図示される通り、各連通路63内のインクは排出路72を介して循環液室65に供給される。すなわち、本実施形態では、第1列L1に対応する複数の連通路63と第2列L2に対応する複数の連通路63とが1個の循環液室65に対して共通に連通する。
図3には、任意の1個の排出路72のうち循環液室65に重なる部分の流路長Laと、排出路72のうち連通路63に重なる部分の流路長、すなわちX方向の寸法Lbと、排出路72のうち流路形成部30の隔壁部69に重なる部分の流路長すなわちX方向の寸法Lcとが図示されている。流路長Lcは、隔壁部69の厚さに相当する。隔壁部69は、排出路72の絞り部分として機能する。したがって、隔壁部69の厚さに相当する流路長Lcが長いほど、排出路72の流路抵抗が増大する。本実施形態では、流路長Laが流路長Lbよりも長く、流路長Laが流路長Lcよりも長い、という関係が成立する。さらに、本実施形態では、流路長Lbが流路長Lcよりも長いという関係が成立する。以上の構成によれば、流路長Laや流路長Lbが流路長Lcよりも短い構成と比較して、連通路63から排出路72を介して循環液室65にインクが流入し易いという利点がある。
このように、インクジェットヘッド3では、圧力室Cが連通路63と排出路72とを介して間接的に循環液室65に連通する。すなわち、圧力室Cと循環液室65とは直接的には連通しない。以上の構成において、圧電素子44の動作により圧力室C内の圧力が変動すると、連通路63内を流動するインクのうちの一部がノズルNから外部に噴射され、残りの一部が連通路63から排出路72を経由して循環液室65に流入する。そして、圧電素子44の1回の駆動により連通路63を流通するインクのうち、ノズルNを介して噴射されるインクの噴射が、連通路63を流通するインクのうち排出路72を介して循環液室65に流入するインクの循環量を上回るように、連通路63とノズルと排出路72とのイナータンスが選定される。全部の圧電素子44を一斉に駆動した場合を想定すると、複数のノズルNによる噴射量の合計よりも、複数の連通路63から循環液室65に流入する循環量の合計、例えば循環液室65内の単位時間内の流量の方が多い、と換言することも可能である。
具体的には、連通路63を流通するインクのうち循環量の比率が70%以上となる、すなわち、インクの噴射量の比率が30%以下となるように、連通路63とノズルと排出路
72との各々の流路抵抗が決定される。以上の構成によれば、インクの噴射量を確保しながら、ノズルの近傍のインクを効果的に循環液室65に循環させることが可能である。概略的には、排出路72の流路抵抗が大きいほど、循環量が減少する一方で噴射量が増加し、排出路72の流路抵抗が小さいほど、循環量が増加する一方で噴射量が減少する、という傾向がある。
例えば、プリンター1は循環機構(図示せず)を備える構成とする。循環機構は、循環液室65内のインクを液体貯留室Rに供給、すなわち循環するための機構である。循環機構は、例えば、循環液室65からインクを吸引する吸引機構、例えばポンプと、インクに混在する気泡や異物を捕集するフィルター機構(図示せず)と、インクの加熱により増粘を低減する加温機構とを備える構成とする。循環機構により気泡や異物が除去されるとともに増粘が低減されたインクが、循環機構から導入口482を介して液体貯留室Rに供給される。これにより、液体貯留室R→供給路61→圧力室C→連通路63→排出路72→循環液室65→循環機構→液体貯留室Rという経路でインクが循環する。供給路61と排出路72とをあわせて循環路という。
このように、連通路63と循環液室65とを連通させる排出路72がノズルプレート52に形成される場合には、ノズルNの近傍のインクを効率的に循環液室65に循環させることが可能である。また、第1列L1に対応する連通路63と第2列L2に対応する連通路63とが両者間の循環液室65に共通に連通するため、第1列L1に対応する各排出路72が連通する循環液室と第2列L2に対応する各排出路72が連通する循環液室とを別個に設けた構成と比較して、液体噴射ヘッド26の構成が簡素化される、ひいては小型化が実現されるという利点もある。
なお、排出路72とノズルNとが相互に離間した構成ではなく、排出路72とノズルNとが相互に連続する構成としてもよい。また、循環液室65のほか、第1部分P1及び第2部分P2の各々に対応する循環液室を形成する構成としてもよい。
本実施形態において、プリンター1には乾燥手段や加熱手段(いずれも図示せず)を設けることが好ましい。乾燥手段及び加熱手段は、後述するインクジェット記録方法において、布帛2に付着した処理液やインクを効率的に乾燥させるための手段である。乾燥手段及び加熱手段は、布帛2を乾燥・加熱できる位置に設けられていれば、その設置位置は特に限定されない。布帛2に付着したインクや処理液を効率的に乾燥するために、例えば、図1であれば、乾燥手段及び加熱手段は、インクジェットヘッド3と対向する位置に設置することができる。
乾燥手段及び加熱手段としては、例えば、布帛2を熱源に接触させて加熱するプリントヒーター機構や、赤外線や2,450MHz程度に極大波長をもつ電磁波であるマイクロウェーブ等を照射する機構や、温風を吹き付けたりするドライヤー機構等が挙げられる。布帛2の加熱は、インクジェットヘッド3のノズルから吐出された液滴が布帛2に付着する前又は付着する時に行われる。加熱の諸条件の制御、例えば、加熱実施のタイミング、加熱温度、加熱時間等は、制御部によって行われる。
また、乾燥手段及び加熱手段を、布帛2の搬送方向の下流側に設置しても良い。この場合には、ノズルから吐出されたインクや処理液が布帛2に付着して画像が形成された後に、当該布帛2の加熱を行う。これにより、布帛2に付着したインクや処理液の乾燥性が向上する。
以上のように、本実施形態に係る液体吐出装置は、液体吐出部は、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する構造であり、圧力室やノズル中のイ
ンクがリフレッシュされる。これにより、インク中の樹脂粒子等の凝集物による目詰まりが抑制され、後述するインクジェット記録方法において、吐出安定性を良好なものとすることができる。
2.顔料捺染インク組成物
本実施形態に係る顔料捺染インク組成物は、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出部のノズルから吐出されて、布帛に付着される顔料捺染インク組成物であって、前記顔料捺染インク組成物は、樹脂粒子と水と有機溶剤とを含有し、前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記顔料捺染インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、前記有機溶剤として、沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有することを特徴とする。
本明細書において、顔料捺染インク組成物は、水系のインク組成物であることが好ましい。ここで、「水系のインク組成物」とは、インク組成物の総量に対する水の含有量が、30質量%以上のインク組成物を指すものとする。
以下、本実施形態で用いられる顔料捺染インク組成物(以下、単に「インク組成物」、「インク」ともいう。)について説明する。
2.1.顔料
顔料は、染料と比べて、染着工程や洗浄工程等の工程の簡略化が可能であり、発色性や耐擦性に優れていることから、色材として用いられる。
顔料としては、公知の有機顔料、無機顔料のいずれも用いることができる。有機顔料としては、例えば、アゾレーキ顔料、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、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、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、イソインドリン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料等の多環式顔料、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキ顔料、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等が挙げられる。無機顔料としては、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化クロム等の金属酸化物顔料、カーボンブラック等が挙げられる。また、パール顔料やメタリック顔料等の光輝顔料を用いてもよい。
例えば、黒色インク組成物用の黒色顔料としては、C.I.ピグメントブラック1、7、11が挙げられる。C.I.は、「Color Index Generic Name」を意味する。インクジェット捺染用の黒色顔料としては、この中でも、比重が比較的に小さく、水系の媒体中で沈降しにくいカーボンブラック系であるC.I.ピグメントブラック7を用いることが好ましい。
黒色インク組成物以外の顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、153、155、180、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2(パーマネントレッド2B(Ba))、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、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101、104、105、106、108、112、114、122、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19、23、C.I.ピグメントブ
ルー1、2、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、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。
以上述べた顔料は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。上記顔料の平均粒子径は5μm以下が好ましく、0.3μm以下がより好ましく、0.01μm以上0.15μm以下であることがさらに好ましい。顔料の平均粒子径をこれらの範囲とすることにより、インクジェットヘッドからの吐出安定性を確保すると共に、印捺物における顔料の発色性を向上させることができる。
また、本実施形態において、白色インク組成物用の白色顔料としては、例えば、塩基性炭酸鉛であるC.I.ピグメントホワイト1、酸化亜鉛からなるC.I.ピグメントホワイト4、硫化亜鉛と硫酸バリウムとの混合物からなるC.I.ピグメントホワイト5、二酸化チタンからなるC.I.ピグメントホワイト6、他の金属酸化物を含有する二酸化チタンからなるC.I.ピグメントホワイト6:1、硫化亜鉛からなるC.I.ピグメントホワイト7、炭酸カルシウムからなるC.I.ピグメントホワイト18、クレーからなるC.I.ピグメントホワイト19、雲母チタンからなるC.I.ピグメントホワイト20、硫酸バリウムからなるC.I.ピグメントホワイト21、石膏からなるC.I.ピグメントホワイト22、酸化マグネシウム・二酸化ケイ素からなるC.I.ピグメントホワイト26、二酸化ケイ素からなるC.I.ピグメントホワイト27、無水ケイ酸カルシウムからなるC.I.ピグメントホワイト28等が挙げられる。これらの中でも、発色性、隠性などに優れるC.I.ピグメントホワイト6を用いることが好ましい。
白色顔料の平均粒子径は、100μm以上500μm以下であることが好ましく、50μm以上450μm以下であることがより好ましく、200μm以上400μm以下であることがさらに好ましい。白色顔料の平均粒子径をこの範囲とすることにより、インクジェットヘッドからの吐出安定性を確保できる。また、布帛生地に予め染色された着色に対する隠蔽性が向上する。
なお、本明細書において、「平均粒子径」とは、特にことわりのない限り、累積分布50vol%の時の粒子径である体積基準粒度分布を指すものとする。平均粒子径の測定は、JIS Z8825に記載の動的光散乱法やレーザー回折光法で測定される。具体的には、動的光散乱法を測定原理とする粒度分布計(例えば、「マイクロトラックUPA」日機装株式会社製)が採用可能である。
本実施形態において、顔料捺染インク組成物に含まれる顔料の含有量の下限は、使用する顔料種により異なるものの、良好な発色性を確保することなどから、インクの総量である100質量%に対して1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、4質量%以上であることがさらに好ましい。また、顔料の含有量の上限は、インクジェットヘッドからの吐出安定性を確保するために、30質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、12質量%以下であることがさらに好ましい。
上述した顔料は、1種単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。顔料には、インク組成物中での分散性を高めるために、表面処理を施すか、インク組成物に分散剤等を配合することが好ましい。顔料の表面処理とは、物理的処理又は化学的処理によって、顔料の粒子表面にカルボキシ基やスルホ基等の親水性基を導入する方法である。顔料の表面処理によって、顔料を水等の水性媒体中に分散することが可能となる。
水性媒体に用いる分散剤は、分子構造における疎水部である疎水性基が顔料の粒子表面
に吸着し、親水部である親水性基が媒体側に配向する作用を有している。この作用により、顔料を水性媒体中で分散させることが可能となる。分散剤としては、公知の界面活性剤や高分子化合物を用いることができる。また、高分子化合物などで顔料粒子を被覆し、分散性を付与する方法を用いてもよい。顔料粒子を被覆する方法としては、酸析法、転相乳化法、ミニエマルション重合法等が採用可能である。
2.2.樹脂粒子
本実施形態に係る顔料捺染インク組成物は、樹脂粒子を含有する。樹脂粒子は、記録後の加熱により樹脂被膜を形成することで、インク組成物により形成される画像の定着性を向上させる。これにより、得られた画像の洗濯堅牢性や摩擦堅牢性を向上させて、耐擦性に優れた画像が得られる。なお、樹脂粒子としては、インクの粘度上昇を抑えるという点から、エマルジョン状態のものを使用することが好ましい。
本実施形態において、インク組成物は、布帛に対する記録に用いる。ここで、布帛は、伸縮しやすい性質を備えるため、記録される画像、すなわちインクにより形成されるインク膜も伸縮しやすい、又は伸張しやすいものであることが好ましい。すなわち、インク膜が布帛の伸縮に追随して伸縮できる伸度を有することにより、インク膜の破断、ひび割れを防ぎ、洗濯・摩擦堅牢度を確保し、耐擦性に優れた画像とすることができる。
したがって、本実施形態に係る顔料捺染インク組成物に含まれる樹脂粒子は、ガラス転移温度(Tg)が5℃以下である。このような樹脂粒子を用いることで、印捺物の風合いを良好とし、インク膜の破断、ひび割れを防ぎ、洗濯・摩擦堅牢度を確保することができる。ガラス転移温度(Tg)は、0℃以下であることがより好ましく、-10°以下であることがさらに好ましい。また、ガラス転移温度の下限は、-25℃以上であることが好ましい。特に、ガラス転移温度が5℃以下であることにより、最低造膜温度が下がるため樹脂が造膜しやすくなり、印捺物の風合いを良好とすることができる。また、ガラス転移温度(Tg)が-25℃以上であることにより、得られる膜強度を維持しやすくする。
なお、ガラス転移温度が5℃以下であることにより、インク中で凝集物が発生しやすくなり、記録の際に、ノズルで目詰まりが起こって吐出安定性が低下しやすくなる。しかし、本実施形態に係る顔料捺染インク組成物を用いた記録において、上記の圧力室と、圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出装置に用いることにより、圧力室やノズル中のインクがリフレッシュされ、樹脂粒子の凝集物による目詰まりが抑制され、吐出安定性を良好なものとすることができる。
本実施形態に係る顔料捺染インク組成物に含まれる樹脂粒子の皮膜伸度は、400%以上であることが好ましく、450%以上であることがより好ましく、500%以上であることがさらに好ましい。また、樹脂粒子の皮膜伸度は、750%以下であることが好ましく、700%以下であることがより好ましく、600%以下であることがさらに好ましい。樹脂の皮膜伸度が上記範囲内、とりわけ下限を下回らずにあることで、布帛の伸縮に対して追従性の良好な画像を形成できる。また、樹脂の皮膜伸度が上記範囲内、とりわけ上限を超えずにあることで、インク膜の粘性を適度な範囲に保ち、布帛に対するアンカー効果の低下を抑制できるので、顔料の定着性の低下を抑制しつつ、耐擦性に優れた画像を形成できる。同様の理由により、樹脂は、皮膜強度が40MPa以上であることが好ましく、50MPa以上であることがより好ましい。
樹脂の皮膜伸度及び皮膜強度は、次のようにして測定したものである。まず、乾燥後の膜厚が500μmになるように、ポリテトラフルオロエチレンシート上に樹脂を塗布し、常温・常圧、すなわち、20℃・65%RHで15時間乾燥し、さらに80℃で6時間、および120℃で20分の乾燥を行った後、シートから剥離して、樹脂フィルムを作成す
る。そして、引っ張り試験機を用いて、測定温度20℃、測定スピード200mm/minの条件で、得られた樹脂フィルムの皮膜伸度を測定する。皮膜伸度の測定は、樹脂フィルムを伸長させて樹脂フィルムが破断するまでに伸長する長さを測定し、その割合をパーセントで皮膜伸度として表す。皮膜強度は、破断時の引っ張り強度を測定することにより得られる。なお、引っ張り試験機としては、例えば、株式会社オリエンテック製、商品名「テンシロン万能試験機RTC-1225A」や、これに準ずるものを使用できる。
そのような樹脂粒子の樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、フルオレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ロジン変性樹脂、テルペン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル樹脂等を用いることができる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。これらの中でも、設計の自由度が高く、それゆえ所望の皮膜物性、すなわち、上記のガラス転移温度や皮膜伸度を得やすいことから、ウレタン樹脂及びアクリル樹脂から選択される少なくとも1種を用いることが好ましく、ウレタン樹脂を用いることがより好ましい。
ウレタン樹脂としては、ウレタン骨格を有し水分散性を有するものであれば特に限定はされず、例えば、第一工業製薬株式会社製、スーパーフレックス 460、460s、470、650、840、大日精化工業株式会社製、レザミン D-1060、D-2020、D-4080、D-4200、D-6300、D-6455、三井化学ポリウレタン株式会社製、タケラック W-6110、WS-6021、W-512-A-6、日本ルーブリゾール株式会社製、サンキュアー2710、株式会社ADEKA製、ボンタイターHUX-380等の市販品を用いてもよい。
また、ウレタン樹脂としては、ウレタン結合以外に、主鎖にエーテル結合を含むポリエーテル系ウレタン樹脂、主鎖にエステル結合を含むポリエステル系ウレタン樹脂、主鎖にカーボネート結合を含むポリカーボネート系ウレタン樹脂、等を使用できる。これらのウレタン樹脂は、複数種を組み合わせて使用することができる。摩擦堅牢性が良好となる点で、ポリカーボネート系ウレタン樹脂を用いることが好ましい。
アクリル樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸エステルなどのアクリル系単量体の重合体や、アクリル系単量体と他の単量体との共重合体などが使用可能であり、他の単量体としてはスチレンなどのビニル系単量体があげられる。アクリル系樹脂としては、市販品を用いてもよく、例えば、日本合成化学株式会社製、モビニール702、7502、7525、7320、日信化学工業株式会社製、ビニブラン2682等があげられる。
本実施形態において、樹脂粒子の含有量は、固形分換算で、インクの総量に対して6.5質量%以上であり、8.0質量%以上であるとより好ましい。また、樹脂粒子の含有量の上限は、20.0質量%以下であることが好ましく、15.0質量%以下であることがより好ましく、12.0質量%以下であることがさらに好ましい。樹脂粒子の含有量を前記範囲とすることで耐擦性に優れた印捺物が得られる。
一方、樹脂粒子の含有量が前記範囲である場合、インク中で凝集物が発生しやすくなり、記録の際に、ノズルで目詰まりが起こって吐出安定性が低下しやすくなる。しかし、本実施形態に係る顔料捺染インク組成物を用いた記録において、上記の圧力室と、圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出装置に用いることにより、圧力室やノズル中のインクがリフレッシュされ、樹脂粒子の凝集物による目詰まりが抑制され、吐出安定性を良好なものとすることができる。
なお、上記の樹脂粒子は、後述する本実施形態に係るインクジェット記録方法において
、処理液を使用した場合に処理液に含まれてもよく、この場合には、処理液に含まれる樹脂粒子と、インク組成物に含まれる樹脂粒子とは、同じであっても異なっていてもよい。
2.3.水
上記のように、本実施形態において、インク組成物は水を含有する水系の顔料インク組成物である。インク組成物が布帛に塗布されると、水は布帛から乾燥によって蒸発飛散する。水は、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、これらの水を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は、長期間に亘ってカビやバクテリアの発生が防止される点で好ましい。
インク組成物中における水の含有量は、特に限定されないが、40.0質量%以上90.0質量%以下であることが好ましく、50.0質量%以上80.0質量%以下であることがより好ましく、55.0質量%以上70.0質量%以下であることがさらに好ましい。
2.4.有機溶剤
本実施形態において、インク組成物は有機溶剤を含有し、有機溶剤として沸点が270℃以上の多価アルコールをインク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有する。本実施形態において、インク組成物が有機溶剤を含有することにより、粘度、表面張力等の物性や、布帛に塗布した際の乾燥、浸透等の挙動を調節することができる。これにより、吐出安定性が向上し、布帛上でのインクの濡れ広がりが良好となる。また、インク組成物が有機溶剤として沸点が270℃以上の多価アルコールをインク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有することにより、ノズルでの乾燥性を抑制することができる。なお、本実施形態において、沸点は、1atm環境における沸点を表す。
本実施形態において、多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、グリセリン等が挙げられる。なお、20℃では固体の多価アルコール類も、有機溶剤の多価アルコール類と同様な作用を有しており、同様に用いてもよい。20℃で固体の多価アルコール類としては、例えば、トリメチロールプロパン等が挙げられる。多価アルコール類をインク組成物に添加することよって、インクジェットヘッドのノズルにおけるインク組成物の乾燥や固化を抑制し、ノズルの目詰まりや吐出不良等の低減が可能となる。
インク組成物における多価アルコールの含有量は、インク組成物の総量に対して10.0質量%以上含有することが好ましく、13.0質量%以上であることがより好ましく、15.0質量%以上であることがさらに好ましい。また、インク組成物における多価アルコールの含有量は、55.0質量%以下であることが好ましく、50.0質量%以下であることがより好ましく、45.0質量%以下であることがさらに好ましい。
また、本実施形態において、インク組成物は、多価アルコールとして沸点が270℃以上の高沸点多価アルコールの含有量は15.0質量%以下であり、10.0質量%以下であることがより好ましく、6.0質量%以下であることがより好ましく、5.5質量%以下であることがさらに好ましい。また、多価アルコールとして沸点が270℃以上の高沸点多価アルコールの含有量は、1.0質量%以上であることが好ましく、3.0質量%以上であることがより好ましく、5.0質量%以上であることがさらに好ましい。多価アル
コールとして沸点が270℃以上の高沸点多価アルコールの含有量が前記範囲であっても、ノズルの目詰まりや吐出不良等が低減し、インクの乾燥性が良好となり、画像の耐擦性が向上する。
なお、上述の通り、樹脂粒子を多く含有し、ガラス転移温度が低い場合には、凝集物が発生しやすくなり、記録の際に、ノズルで目詰まりが起こって吐出安定性が低下しやすくなるものであるため、一般的には、グリセリン等の高沸点多価アルコールを多量に添加するのが通常である。本実施形態においては、上記の圧力室と、圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出装置に用いることにより、ノズル近傍でのインク組成物の乾燥や凝集物の発生を抑制することができる。このため、保湿成分である沸点が270℃以上の高沸点多価アルコールの含有量を多量に添加する必要がなく、上記含有量に低減させることができる。上記のような少ない含有量で、十分にノズル近傍でのインク組成物の乾燥や凝集物の発生を抑制することができるため、沸点の高い保湿成分の含有量を低減させることができ、結果として、記録物の乾燥性が良好となり画像の耐擦性が向上する。また、乾燥温度の低温化が可能となる。
これにより、本実施形態において、多価アルコールの総量に対する沸点が270℃以上の多価アルコールの含有量が50.0質量%以下であっても良く、40.0質量%以下であっても良く、30.0質量%以下であっても良い。このような範囲であっても、上記の圧力室と、圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出装置に用いることにより、圧力室やノズル中のインクがリフレッシュされ、樹脂粒子の凝集物による目詰まりが抑制され、吐出安定性を良好なものとすることができる。
さらに、本実施形態において、上記の樹脂粒子の固形分に対する上記沸点270℃以上の多価アルコールの含有量比が、質量比で2.5以下であっても良く、1.5以下であっても良く、0.9以下であっても良い。このような範囲であっても、上記の圧力室と、圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出装置に用いることにより、圧力室やノズル中のインクがリフレッシュされ、樹脂粒子の凝集物による目詰まりが抑制され、吐出安定性を良好なものとすることができる。
本実施形態において、多価アルコール以外の有機溶剤としては、例えば、2-ピロリドン類、1,2-アルカンジオール類、グリコールエーテル類等が挙げられる。
2-ピロリドン類とは、2-ピロリドン骨格を有する化合物のことをいう。2-ピロリドン類としては、例えば、置換基を有していない2-ピロリドンの他に、N-メチル-2-ピロリドン、N-エチル-2-ピロリドン、N-ビニル-2-ピロリドン等の置換基を有する化合物が挙げられる。2-ピロリドン骨格における置換基は、炭素数が1から5の、飽和又は不飽和の炭化水素基等の有機基が好ましい。これらの中でも、インク組成物の保存安定性及び凝集物の発生を抑制する効果に優れている2-ピロリドンを用いることがより好ましい。
1,2-アルカンジオール類としては、例えば、1,2-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,2-オクタンジオール等が挙げられる。1,2-アルカンジオール類は、布帛に対するインク組成物の濡れ性を高めて、均一に濡らす作用に優れている。このため、にじみを抑えた画像等を形成することができる。1,2-アルカンジオール類を添加する場合の含有量は、インク組成物の総量に対して、1.0質量%以上20.0質量%以下であることが好ましい。
グリコールエーテル類としては、例えば、アルキレングリコールモノエーテルやアルキレングリコールジエーテル等が挙げられる。
アルキレングリコールモノエーテルとしては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等が挙げられる。
アルキレングリコールジエーテルとしては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールブチルメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。
グリコールエーテル類をインク組成物に添加することによって、布帛に対する濡れ性や浸透速度を調節することができる。グリコールエーテル類を添加する場合の含有量は、インク組成物の総量に対して、0.05質量%以上6.0質量%以下であることが好ましい。
2.5.架橋剤
本実施形態において、インク組成物が架橋剤を含有していても良い。インク組成物又は上記の樹脂粒子が架橋剤を含有することにより、架橋剤間の架橋反応や、インク組成物に含まれる樹脂粒子との架橋反応や、布帛中の水酸基等の反応点との架橋反応が進行し、記録物の摩擦堅牢性や密着性が向上する。
架橋剤としては、複数のグリシジルエーテルを有する化合物、複数のオキサゾリン基を有する化合物、末端にブロック化されたイソシアネート基を複数有する化合物等が挙げられる。グリシジルエーテルを有する化合物として、グリシジルエーテルを骨格とするエポキシ樹脂、オキサゾリン基を有する化合物として、オキサゾリン基を有する樹脂、末端にブロック化されたイソシアネート基を有する化合物として、末端にブロック化されたイソシアネート基を有するウレタン樹脂等が挙げられる。
架橋剤を含有する場合には、例えば、インク組成物の総量に対して合計で0.1質量%以上3.0質量%以下とすることができる。
なお、インク組成物が架橋剤を含有すると、経時によりインク中で架橋反応が進行し、凝集物を生じることがあり、吐出安定性が劣りやすい。このような場合であっても、本実施形態においては上記の圧力室と、圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出装置を用いることにより、圧力室やノズル中のインクがリフレッシュされる
。このため、インク組成物が架橋剤を含有する場合であっても吐出安定性が確保しやすくなる。
2.6.界面活性剤
本実施形態において、インク組成物には界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤は、インク組成物の表面張力を低下させて、布帛への濡れ性、つまり布帛への浸透性を調整するための濡れ剤として使用することができる。また、インク組成物が界面活性剤を含有することにより、インクジェットヘッドからの吐出安定性を確保すると共に、布帛に付着された処理液の成分と接触しやすくなる。
界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤のいずれも使用することができ、さらにこれらは併用してもよい。また、界面活性剤の中でも、アセチレングリコール系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、及びフッ素系界面活性剤を好ましく用いることができる。
アセチレングリコール系界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、サーフィノール(登録商標)104、104E、104H、104A、104BC、104DPM、104PA、104PG-50、104S、420、440、465、485、SE、SE-F、504、61、DF37、CT111、CT121、CT131、CT136、TG、GA、DF110D(以上商品名、日信化学工業株式会社製)、オルフィン(登録商標)B、Y、P、A、STG、SPC、E1004、E1010、PD-001、PD-002W、PD-003、PD-004、PD-005、EXP.4001、EXP.4300、EXP.4036、EXP.4051、AF-103、AF-104、AK-02、SK-14、AE-3(以上商品名、日信化学工業株式会社製)、アセチレノール(登録商標)E00、E00P、E40、E100(以上商品名、川研ファインケミカル株式会社製)が挙げられる。
シリコーン系界面活性剤としては、特に限定されないが、ポリシロキサン系化合物が好ましく挙げられる。当該ポリシロキサン系化合物としては、特に限定されないが、例えば、ポリエーテル変性オルガノシロキサンが挙げられる。当該ポリエーテル変性オルガノシロキサンの市販品としては、例えば、BYK(登録商標)-306、BYK-307、BYK-333、BYK-341、BYK-345、BYK-346、BYK-348(以上商品名、BYK社製)、KF-351A、KF-352A、KF-353、KF-354L、KF-355A、KF-615A、KF-945、KF-640、KF-642、KF-643、KF-6020、X-22-4515、KF-6011、KF-6012、KF-6015、KF-6017(以上商品名、信越化学工業株式会社製)等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、フッ素変性ポリマーを用いることが好ましく、特に限定されないが、例えば、BYK(登録商標)-340(商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製)が挙げられる。
インク組成物に界面活性剤を添加する場合には、上記界面活性剤を複数種使用することができ、その含有量の合計は、インク総量に対して0.01質量%以上3質量%以下であることが好ましく、0.05質量%以上2質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以上1.5質量%以下であることがさらに好ましく、0.2質量%以上1質量%以下であることが特に好ましい。
2.7.その他の添加剤
2.7.1.ワックス
本実施形態において、インク組成物はワックスを含有することが好ましい。インク組成物がワックスを含有することにより、得られる画像の耐擦性が向上すると共に、布帛の風合いを維持することができる。
ワックスとしては、例えば、カルナバワックス、キャンデリワックス、みつろう、ライスワックス、ラノリン等の植物・動物系ワックス;モンタンワックス、オゾケライト等の鉱物系ワックス;パラフィンワックスはいわゆる石油系ワックス;カーボンワックス、ヘキストワックス、ポリオレフィンワックス、シリコーンワックス、ステアリン酸アミド等の合成ワックス類、α-オレフィン・無水マレイン酸共重合体等の天然・合成ワックスエマルジョンや配合ワックス等が挙げられる。これらのワックスは、1種あるいは複数種を混合して用いることができる。これらの中でも、シリコーンワックス、ポリオレフィンワックス、パラフィンワックス等が好ましく用いられる。
ワックスを含有する場合には、例えば、インク組成物の総量に対して合計で0.01質量%以上2.0質量%以下とすることができる。
2.7.2.キレート剤
本実施形態において、インク組成物にはインク中の不要なイオンを除去する目的で適量のキレート剤を添加してもよい。キレート剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム塩、又は、エチレンジアミンのニトリロトリ酢酸塩、ヘキサメタリン酸塩、ピロリン酸塩、若しくはメタリン酸塩等のエチレンジアミン四酢酸及びそれらの塩類等が挙げられる。キレート剤を添加する場合には、インクの総量に対して0.01質量%以上1質量%以下とすることができる。
2.7.3.pH調整剤
本実施形態において、インク組成物は、pHを調整する目的でpH調整剤を含有することが好ましい。pH調整剤としては、特に限定されないが、酸、塩基、弱酸、弱塩基、それらの適宜の組み合わせが挙げられ、例えば、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等の3級アルカノールアミン等が挙げられる。pH調整剤を添加する場合には、例えば、インク組成物の総量に対して合計で0.01質量%以上2質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上1質量%以下であることがより好ましく、0.2質量%以上0.5質量%以下であることがさらに好ましい。
2.7.4.防腐剤、防かび剤
本実施形態において、インク組成物には防腐剤、防かび剤を適宜添加してもよい。防腐剤、防かび剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、ペ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、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、ロンザジャパン株式会社から販売されるプロキセルCRL、BDN、GXL、XL-2、TN、LV等の1,2-ジベンゾイソチアゾリン-3-オン、バイエルホールディング株式会社から販売されるプリベントール(登録商標)CMK等の4-クロロ-3-メチルフェノール等が挙げられる。
2.7.5.その他
インク組成物は、さらに上記以外の成分として、例えば、ベンゾトリアゾール等の防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、溶解助剤等、インクジェット用のインクにおいて通常用いることができる添加剤を含有してもよい。
2.8.インク組成物の調製方法
本実施形態において、インク組成物は、上記した各成分を任意の順序で混合し、必要に応じてろ過等を行って不純物を除去することにより得られる。各成分の混合方法としては
、メカニカルスターラー、マグネチックスターラー等の撹拌装置を備えた容器に順次材料を添加して撹拌混合する方法が好適に用いられる。ろ過方法としては、遠心ろ過、フィルターろ過等を必要に応じて行なうことができる。
2.9.インク組成物の物性
2.9.1.表面張力
本実施形態において、インク組成物は、捺染品質とインクジェット用インクとしての信頼性とのバランスの観点から、20℃における表面張力が20mN/m以上40mN/m以下であることが好ましく、30mN/m以上36mN/m以下であることがより好ましい。前記範囲にあることにより、インクジェット捺染において吐出安定性に優れると共に、布帛への付着時にインクが布帛へ均一に濡れ広がりやすく、浸透しやすくなる。これにより、インクが布帛に定着しやすくなる。
なお、表面張力の測定は、例えば、自動表面張力計CBVP-Z(商品名、協和界面科学株式会社製)を用いて、20℃の環境下で白金プレートをインクで濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。表面張力を前記範囲内とする1つの手法としては、上述した有機溶剤や界面活性剤の種類、及びこれらと水の添加量等を適宜調整することが挙げられる。
2.9.2.粘度
また、インクの20℃における粘度は、1.5mPa・s以上12mPa・s以下であることが好ましく、2mPa・s以上10mPa・s以下であることがより好ましい。インクの20℃における粘度が上記範囲にある場合には、よりインクが布帛に付着した際に定着しやすくなり、発色性が向上する。
粘度の測定は、例えば、粘弾性試験機MCR-シリーズ(商品名、アントンパール社製)を用いて測定することができる。なお、粘度を前記範囲内とする1つの手法としては、上述した有機溶剤や界面活性剤の種類、及びこれらと水の添加量等を適宜調整することが挙げられる。
インク組成物の粘度が高い場合には、微量溶剤の揮発等による小さな組成変化でも大きく増粘するため吐出安定性を確保し難くなる。しかし、本実施形態において、上記の圧力室と、圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出装置を用いて記録することにより、ノズル中のインクがリフレッシュされ、ノズル近傍での組成変化が抑制される。これにより、高粘度であっても、吐出安定性が確保しやすいインクとなる。また、上記のように保湿成分の含有量が低減できたり、高粘度であっても吐出安定性を確保できるため、定着樹脂や顔料の添加量を増やすことができ、より発色性と耐擦性に優れたインクとすることができる。
2.9.3.インク組成物の皮膜伸度、強度
本実施形態に係る顔料捺染インク組成物の皮膜伸度は、400%以上であることが好ましく、450%以上であることがより好ましく、500%以上であることがさらに好ましい。また、インク組成物の皮膜伸度は、750%以下であることが好ましく、700%以下であることがより好ましく、600%以下であることがさらに好ましい。インク組成物の皮膜伸度が上記範囲内、とりわけ下限を下回らずにあることで、布帛の伸縮に対して追従性の良好な画像を形成できる。また、インク組成物の皮膜伸度が上記範囲内、とりわけ上限を超えずにあることで、インク膜の粘性を適度な範囲に保ち、布帛に対するアンカー効果の低下を抑制できるので、顔料の定着性の低下を抑制しつつ、耐擦性に優れた画像を形成できる。同様の理由により、インク組成物は、皮膜強度が40MPa以上であることが好ましく、50MPa以上であることがより好ましい。
インク組成物の皮膜伸度及び皮膜強度は、上述の樹脂の皮膜伸度及び皮膜強度と同様にして測定することができる。
3.布帛
後述する本実施形態に係るインクジェット記録方法は、布帛に対して行われる。布帛を構成する素材としては、特に限定されず、例えば、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、ポリプロピレン、ポリエステル、アセテート、トリアセテート、ポリアミド、ポリウレタン等の合成繊維、ポリ乳酸等の生分解性繊維等が挙げられ、これらの混紡繊維であってもよい。
布帛は、上記の繊維を、織物、編物、不織布等いずれの形態にしたものでもよい。また、本実施形態で使用する布帛の目付についても、特に限定されず、1.0oz以上10.0oz以下であっても良く、2.0oz以上9.0oz以下であることが好ましく、3.0oz以上8.0oz以下であることがより好ましく、4.0oz以上7.0oz以下であることがさらに好ましい。布帛の目付がこのような範囲であれば、良好な記録を行うことができる。さらに、本実施形態に係るインクジェット記録方法では、目付けの異なる複数種の布帛に適用することができ、良好な印捺を行うことができる。
本実施形態において、布帛の形態としては、例えば、布地、衣類やその他の服飾品等が挙げられる。布地には、織物、編物、不織布等が含まれる。衣類やその他の服飾品には、縫製後のTシャツ、ハンカチ、スカーフ、タオル、手提げ袋、布製のバッグ、カーテン、シーツ、ベッドカバー、壁紙等のファーニチャー類の他、縫製前の部品としての裁断前後の布地なども含まれる。これらの形態としては、ロール状に巻かれた長尺のもの、所定の大きさに切断されたもの、製品形状のもの等が挙げられる。なお、布帛は、予め処理液を付与したものを用いてもよい。
布帛の目付は、1.0oz以上10.0oz以下であることが好ましく、2.0oz以上9.0oz以下であることが好ましく、3.0oz以上8.0oz以下であることがより好ましく、4.0oz以上、7.0oz以下であることがさらに好ましい。
布帛としては、染料によって予め着色された綿布帛を用いても良い。布帛が予め着色される染料としては、例えば、酸性染料、塩基性染料等の水溶性染料、分散剤を併用する分散染料、反応性染料等が挙げられる。布帛の綿布帛を用いる場合には、綿の染色に適した反応性染料を用いることが好ましい。
また、本実施形態において、布帛は処理液組成物(以下、単に「処理液」ともいう。)によって処理されていることが好ましい。処理液組成物は、インクジェット捺染の際に、印捺物の基材となる布帛に対して予め付着して用いるものであり、例えば、カチオン性化合物と、上記の水や有機溶剤を含有する。
カチオン性化合物は、インク組成物中の成分を凝集させる機能を有する。このため、処理液を付着させた布帛へインク組成物を付着させると、カチオン性化合物がインク粒子の凝集を促進したり、インクの粘度を高めて、布帛を構成する繊維の間隙あるいは内部への吸収を抑制する。このように、カチオン性化合物はインクを布帛の表面に保持するため、印捺物におけるインクの発色性が向上する。また、にじみやブリードを抑制する。
カチオン性化合物としては、カルシウム塩及びマグネシウム塩等の多価金属塩、カチオン性のウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂、アリルアミン系樹脂等のカチオン性樹脂、カチオン性界面活性剤、無機酸又は有機酸等が挙げられる。これらの中でも、顔料の発色性
の向上及び綿布帛に好適である点により、多価金属塩を用いることが好ましい。これらのカチオン性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
処理液に含まれるカチオン性化合物の含有量は、特に限定されないが、処理液の総量に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、2.0質量%以上であることがより好ましく、5.0質量%以上であることがさらに好ましい。また、処理液に含まれるカチオン性化合物の含有量は、処理液の総量に対して、40.0質量%以下であることが好ましく、25.0質量%以下であることがより好ましく、10.0質量%以下であることがさらに好ましい。カチオン性化合物の含有量を上記の範囲とすることにより、処理液におけるカチオン性化合物の析出や分離等を抑えて、インク中の顔料や樹脂微粒子の凝集を促進し、布帛を構成する繊維の間隙あるいは内部に吸収されることを抑制する。これにより、印捺面の裏面方向に色材が裏抜ける現象が低減し、印捺物の発色性が向上する。
4.インクジェット記録方法
次に、本実施形態に係るインクジェット記録方法について説明する。本実施形態に係るインクジェット記録方法は、上述したプリンター1(図1参照)を用いて、インクジェット法によりインク組成物の液滴を吐出し、布帛2に塗布することで画像等を形成して捺染を行う。
詳細には、本実施形態に係るインクジェット記録方法は、上記の顔料捺染インク組成物を、インクジェットヘッドのノズルから吐出して布帛に付着させるインク付着工程を備える。インク付着工程では、布帛の少なくとも一部へ、上述したインクジェットヘッド3(図1参照)から吐出されたインク組成物の液滴を着弾させる。本実施形態において、インク付着工程でインクジェット法を用いることにより、スクリーン捺染等のアナログ捺染で必要な版が不要となるなど、多品種少量生産への対応が容易になると共に、高精細な画像、テキスト、模様、色彩等を形成することができる。
なお、布帛は処理液により処理されていることが好ましい。布帛が処理液により処理されている場合には、インク組成物に含まれる顔料等の成分と、処理液中のカチオン性化合物とが反応して、顔料等のインク成分が布帛2の表面付近で凝集する。このため、顔料が布帛2の内部方向に潜り込みにくくなり、インクの発色性が向上する。
処理液の付着方は、布帛の少なくとも一部の領域に処理液を付着させることができれば特に限定されない。処理液の付着方法としては、例えば、処理液中に布帛を浸漬させる浸漬塗布、処理液を刷毛、ローラー、ヘラ、ロールコーター等を用いて付着させるローラー塗布、処理液をスプレー装置などにて噴射するスプレー塗布、処理液をインクジェット法にて付着させるインクジェット塗布等が挙げられる。中でも、装置の構成が簡便で、処理液の付着が迅速に行える、浸漬塗布、ローラー塗布、スプレー塗布等を用いることが好ましい。
インク付着工程では、布帛2に対するインクの付着量が、布帛2の単位面積当たりで、1.5mg/cm以上6mg/cm以下であることが好ましく、2mg/cm以上5mg/cm以下であることがより好ましい。インクの付着量が前記範囲にあることにより、捺染によって形成される画像等の発色性が向上する。また、布帛2に付着したインクの乾燥性が確保されて、画像等のにじみの発生が低減する。なお、予め着色された布帛に対して、まず白色インク組成物などで下地を形成する場合には、上記の付着量を超えて白色インク組成物を付着させることが好ましい。
なお、インク付着工程の後に、布帛2に付着されたインクを加熱する工程を備えていてもよい。加熱方法としては、特に限定されないが、例えば、ヒートプレス法、常圧スチー
ム法、高圧スチーム法、サーモフィックス法などが挙げられる。加熱の熱源は、特に限定されないが、例えば、赤外線ランプなどを用いることができる。加熱温度は、インクの樹脂粒子が融着され、かつ水分等の媒体が揮発する温度であればよい。例えば、約100℃以上約200℃以下であることが好ましく、170℃以下であることがより好ましく、150℃以下であることがさらに好ましい。ここで、加熱する工程における加熱温度とは、布帛2に形成された画像等の表面温度を指す。加熱温度は、上述した乾燥工程と同様の方法にて測定が可能である。加熱を施す時間は、特に限定されないが、例えば、30秒以上20分以下である。
なお、本実施形態では記録を、上記の圧力室と、圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有するプリンター1で行うことにより、樹脂粒子の凝集物による目詰まりが抑制され、吐出安定性を良好なものとすることができる。このように、沸点が270℃以上の多価アルコール等の保湿成分の含有量を低減させても吐出安定性が確保できるため、加熱温度を低くすることが可能となる。
加熱する工程の後に、捺染を行った布帛2を水洗、乾燥する工程を備えていてもよい。水洗においては、必要に応じ、ソーピング処理として、布帛2に定着されなかったインク等の成分を、熱石けん液等を用いて洗い流してもよい。以上の工程により、印捺物が製造される。
以上のように、本実施形態に係るインクジェット記録方法によれば、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する、液体吐出装置を用いることにより、樹脂粒子のガラス転移温度が5℃以下で、高沸点溶剤が少ないインクであっても凝集物が発生しにくくなる。これによりインクの吐出安定性が確保される。また、沸点が270℃以上の多価アルコールの含有量の低減が可能となるため、インク中の顔料や樹脂粒子の含有量を高くすることが可能となり、画像の発色性と耐擦性が向上する。さらに、樹脂粒子のガラス転移温度が5℃以下であることにより印捺物の風合いも向上する。このように、本実施形態に係るインクジェット記録方法によれば、吐出安定性と、耐擦性、風合いとの両立が可能となる。
5.実施例
以下、本発明を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。
5.1.インク組成物の調製
表1、2の組成になるように各成分を容器に入れて、マグネチックスターラーで2時間混合及び攪拌した後、さらに、直径0.3mmのジルコニアビーズを充填したビーズミルにて分散処理を行うことにより十分に混合した。1時間攪拌してから、5μmのPTFE製メンブランフィルターを用いて濾過することで各インクを得た。表1、2中の数値は特に記載の無いかぎり質量%を示し、イオン交換水は各インクの総量がそれぞれ100質量%となるように添加した。なお、表1、2中の顔料分散体、架橋剤、ワックスの数値は、有効成分である固形分換算の質量%を示した。なお、表1、2中の多価アルコールの括弧内の数値は沸点を表す。
表1、2に示す成分のうち、化合物名以外で記載された成分の詳細は以下の通りである。
顔料
顔料は、以下の調製方法により得られたシアン顔料分散液を用いた。
シアン顔料としてC.I.ピグメントブルー15:3 65質量部とスチレン-アクリル酸系分散樹脂であるジョンクリル611(商品名:BASFジャパン株式会社製)35質量部、水酸化カリウム1.70質量部、イオン交換法と逆浸透法により精製した超純水250質量部とを混合して、ジルコニアビーズによるボールミルにて10時間分散を行い、ガラス繊維ろ紙GA-100(商品名:アドバンテック東洋社製)で濾過して粗大粒子を除き、顔料固形分濃度が15質量%となるように調整することによりシアン顔料分散液を得た。
樹脂粒子
・タケラック(登録商標)W-6110;三井化学SKCポリウレタン株式会社製、ポリカーボネート系ウレタン樹脂、Tg-20℃、皮膜伸度550%、皮膜強度55MPa
・スーパーフレックス470;第一工業製薬株式会社製、ポリカーボネート系ウレタン樹脂、Tg-31℃、皮膜伸度640%、皮膜強度40MPa
・スーパーフレックス840;第一工業製薬株式会社製、ポリカーボネート系ウレタン樹脂、Tg5℃、皮膜伸度690%、皮膜強度40MPa
・スーパーフレックス460;第一工業製薬株式会社製、ポリカーボネート系ウレタン樹脂、Tg-21℃、皮膜伸度750%、皮膜強度25MPa
・スーパーフレックス650;第一工業製薬株式会社製、ポリカーボネート系ウレタン樹脂、Tg-17℃、皮膜伸度340%、皮膜強度40MPa
・スーパーフレックス150;第一工業製薬株式会社製、ポリカーボネート系ウレタン樹脂、Tg40℃、皮膜伸度330%、皮膜強度45MPa
・ボンタイターHUX-380;株式会社ADEKA製、非ポリカーボネート系ウレタン樹脂、Tg-5~-35℃、皮膜伸度500%、皮膜強度38MPa
・ビニブラン2682;日信化学工業株式会社製、アクリル系樹脂、Tg-30℃
架橋剤
・エポクロス(登録商標)K2010E;株式会社日本触媒製
ワックス
・ハイテックE-9015;東邦化学工業株式会社製、ポリエチレンワックスエマルション
界面活性剤
・BYK(登録商標)-348;ビックケミー・ジャパン株式会社製、ポリエーテル変性シロキサン界面活性剤
樹脂粒子の皮膜伸度及び皮膜強度は、次のようにして測定した。まず、乾燥後の膜厚が500μmになるように、ポリテトラフルオロエチレンシート上に樹脂を塗布し、20℃・65%RHで15時間乾燥し、さらに80℃で6時間、及び120℃で20分間の乾燥を行った後、シートから剥離して、樹脂フィルム(幅10mm、高さ30mmの試験片)を作成した。次に、引っ張り試験機を用いて、測定温度20℃、測定スピード200mm/minの条件で、得られた樹脂フィルムの皮膜伸度を測定した。皮膜伸度の測定は、樹脂フィルムを伸長させて樹脂フィルムが破断するまでに伸長する長さを測定し、その割合をパーセントで皮膜伸度として表した。破断時の引っ張り強度を皮膜強度とした。なお、本測定に必要な塗膜の膜厚は、マイクロメーター(ミツトヨ社製の商品名「MDH-25M」)による実測から求めた。引っ張り試験機としては、株式会社オリエンテック製、テンシロン万能試験機RTC-1225Aを使用した。樹脂粒子のガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計(DSC)による測定値を用いた。
また、インク組成物の皮膜伸度及び皮膜強度は、上記樹脂粒子の皮膜伸度及び皮膜強度と同様にして測定した。実施例1~実施例7、実施例14~19のインク組成物の皮膜伸度は550%、皮膜強度は55MPaであった。実施例8のインク組成物の皮膜伸度は640%、皮膜強度は40MPaであった。実施例9のインク組成物の皮膜伸度は690%、皮膜強度は40MPaであった。実施例10のインク組成物の皮膜伸度は750%、皮
膜強度は25MPaであった。実施例11のインク組成物の皮膜伸度は340%、皮膜強度は40MPaであった。実施例12のインク組成物の皮膜伸度は500%、皮膜強度は38MPaであった。比較例1、比較例2、比較例4~6のインク組成物の皮膜伸度は550%、皮膜強度は55MPaであった。
Figure 0007218571000001
Figure 0007218571000002
5.2.記録方法
被処理物の布帛として、白色の綿ブロードに、水溶性カチオンポリマーとしてセンカ株
式会社製、ユニセンス104L 6.7部、水 93.3部からなる前処理剤をパッド法にて絞り率70%でパディングした後、120℃、5分間乾燥し、25℃に戻して前処理済み布帛を得た。次に、セイコーエプソン株式会社製、インクジェット装置「SC-F2000」の改造機を用意した。表1、2において、「循環構造有り」の例では、インクジェットヘッドは、図2、図3に記載の、圧力室と、圧力室内のインク組成物を循環させる循環路とを有する、インク循環構造を備えている。
5.3.評価試験
5.3.1.インクの粘度の評価
5.1.で得られた各インク組成物の温度を25℃に調整し、Pysica社製の粘弾性試験機MCR-300を用いてせん断速度200(1/s)で静粘度を測定し、次の評価基準によって評価した。
(評価基準)
A:インクの静粘度が8mPa・s以上、12mPa・s以下
B:インクの静粘度が8mPa・s未満、12mPa・s超
5.3.2.吐出安定性の評価
上記インクジェット装置を用いて、印刷条件は1440dpi×720dpiの解像度で210mm×297mmの面積5%をベタ画像で塗りつぶすチャートを、連続して15枚の白色の綿ブロード布に印刷した。得られた画像を観察し、吐出乱れやノズル抜けの有無を確認し、連続印字時のノズル抜けから吐出安定性を評価した。評価結果がAの場合、本願発明の効果が得られているといえる。
(評価基準)
A:吐出乱れなし
C:吐出乱れ、または吐出しないノズルあり
5.3.3.摩擦堅牢性の評価
上記インクジェット装置を用いて、被処理物として上記前処理済み布帛の一方の面に、各インク組成物を塗布密度が39mg/inchとなるように吐出し、その後、M&R社製のコンベア乾燥炉「Economax D」を用いて、160℃で5分間加熱乾燥処理を施し、25℃に戻して捺染物を得た。得られた捺染物を十分に乾燥させて、テスター産業社製の学振式摩擦堅牢性試験機AB-301Sを用いて荷重200gで100回擦る摩擦堅牢試験を行った。インクの剥がれ具合を確認する日本工業規格(JIS)JIS L0849に準拠して、乾燥(Dry)の水準にて評価した。評価結果がB以上の場合、本願発明の効果が得られているといえる。
(評価基準)
SS:5級
S:4~5級
A:4級
B:3~4級
C:3級
5.3.4.風合いの評価
5.3.3.で得られた捺染物の風合いの評価を、官能評価により行った。具体的には、任意の5名の判定員に「布帛本来の手触性と遜色がない」と「捺染物がごわごわし、布帛本来の手触性が損なわれている」のいずれかで回答してもらい、下記基準により評価した。評価結果がB以上の場合、本願発明の効果が得られているといえる。
(評価基準)
A:「布帛本来の手触性と遜色がない」と回答した判定員が4名以上
B:「布帛本来の手触性と遜色がない」と回答した判定員が3名
C:「布帛本来の手触性と遜色がない」と回答した判定員が2名以下
5.4.評価結果
比較例では、いずれも吐出安定性と、耐擦性、風合いとの両立ができなかったが、実施例ではいずれも吐出安定性と、耐擦性(摩擦堅牢性)、風合いとの両立ができていた。具体的に説明する。
実施例1~5は、多価アルコールの比率を変えた例である。実施例1~4より、グリセリンの含有量を減らしても、インクジェットヘッドがインク循環構造を備えていることにより、吐出安定性は低下しなかった。実施例5では、樹脂に対するグリセリンの量が少ないため、インク粘度の評価が低下したが、摩擦堅牢性の評価が高くなった。また、実施例1、6、7より、樹脂の含有量が多くなるとインク粘度の評価が低下したが、摩擦堅牢性の評価が高くなった。実施例7より、樹脂の含有量が高すぎると、風合いの評価が低下した。
実施例8、9より、樹脂粒子のTgが-25℃以下であると摩擦堅牢性が低下し、Tgが高くなると、風合いが低下した。また、実施例10、11より、樹脂粒子の皮膜伸度が600%を超えると摩擦堅牢性が低下し、樹脂粒子の皮膜伸度が400%未満であると風合いが低下した。実施例12、13より、樹脂粒子がウレタン樹脂やアクリル樹脂であると摩擦堅牢性が低下した。実施例14~16より、架橋剤やワックスを含有すると、粘度や風合いは低下するが、インクジェットヘッドがインク循環構造を備えていることにより、吐出安定性は低下しなかった。また、摩擦堅牢性の評価が高くなった。実施例17~19より、多価アルコールを他の多価アルコールに変えても、評価は変わらなかった。
比較例1では、インクジェットヘッドがインク循環構造を備えていないため、実施例1と比較して吐出安定性が低下した。比較例2では、比較例1よりも樹脂粒子の含有量が高いため、更にインク粘度や風合いが低下したが、摩擦堅牢性は高くなった。
比較例3では、Tgが高かったため、風合いが低下した。比較例4では樹脂粒子の含有量が低かったため、摩擦堅牢性が低下した。比較例5では、グリセリンの含有量が高かったため、摩擦堅牢性が低下した。比較例6では、インクジェットヘッドがインク循環構造を備えていないため、実施例3と比較して吐出安定性が低下した。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成、例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
1…プリンター、2…布帛、3…インクジェットヘッド(液体吐出部)、4…キャリッジ、5…主走査機構、6…プラテンローラー、7a,7b,7c,7d,7e,7f…インクカートリッジ、8…タイミングベルト、9…モーター、10…ガイド軸、28…配線基板、30…流路形成部、32…第1流路基板、34…第2流路基板、42…振動部、44…圧電素子、46…保護部材、48…筐体部、482…導入口、52…ノズルプレート、54…吸振体、61…供給路、63…連通路、65…循環液室、69…隔壁部、C…圧力室、n1…第1区間、n2…第2区間、72…排出路

Claims (9)

  1. インク組成物と、前記インク組成物を吐出するノズルを有する液体吐出部と、を備えた液体吐出装置であって、
    前記インク組成物は、樹脂粒子と水と有機溶剤と架橋剤とを含有する顔料捺染インク組成物であり、
    前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、
    前記インク組成物は、前記有機溶剤として沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有し、
    前記液体吐出部は、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する、液体吐出装置。
  2. 前記インク組成物は、皮膜伸度が400%以上600%以下であり、被膜強度が50MPa以上である、請求項1に記載の液体吐出装置。
  3. 前記沸点が270℃以上の多価アルコールの含有量が、前記インク組成物の総量に対して10.0質量%以下である、請求項1または請求項2に記載の液体吐出装置。
  4. 前記多価アルコールの総量に対する前記沸点が270℃以上の多価アルコールの含有量が30.0質量%以下である、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  5. 前記樹脂粒子の固形分に対する前記沸点270℃以上の多価アルコールの含有量比が、質量比で0.9以下である、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  6. 前記樹脂粒子が、ウレタン樹脂である、請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の液体吐出装置。
  7. 前記樹脂粒子が、ポリカーボネート系ウレタン樹脂である、請求項6に記載の液体吐出装置。
  8. 樹脂粒子と水と有機溶剤と架橋剤とを含有する顔料捺染インク組成物を、液体吐出部のノズルから吐出して布帛に付着させるインク付着工程を有するインクジェット記録方法であって、
    前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、
    前記インク組成物は、前記有機溶剤として沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有し、
    前記液体吐出部は、圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する、インクジェット記録方法。
  9. 圧力室と、前記圧力室内のインク組成物を循環させる循環路と、を有する液体吐出部のノズルから吐出されて、布帛に付着される顔料捺染インク組成物であって、
    前記顔料捺染インク組成物は、樹脂粒子と水と有機溶剤と架橋剤とを含有し、
    前記樹脂粒子は、ガラス転移温度が5℃以下であり、前記顔料捺染インク組成物の総量に対して6.5質量%以上含有されており、
    前記有機溶剤として、沸点が270℃以上の多価アルコールを前記インク組成物の総量に対して15.0質量%以下含有する、顔料捺染インク組成物。
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