JP7263909B2 - インクセット及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態に係るインクセットは、第1インクと第2インクとを含む。
第1インクは、水と、自己分散顔料とを含む顔料インクである。以下、顔料インクに含まれる成分について説明する。
第2インクは、水と、水溶性染料と、顔料分散剤とを含む染料インクである。本実施形態に係る染料インクは、顔料分散剤を含むことにより、キャップ内において顔料インクと染料インクが混合した場合においても、顔料インクに含まれる自己分散顔料の凝集を抑制でき、ひいては、キャップ内に凝集物が堆積することを抑制することができる。具体的には、染料由来の多価金属塩は自己分散顔料の凝集を促すが、一方で染料インクに含まれる分散剤が顔料に吸着して分散性を維持することができる。
これらの分散剤は多価金属塩の影響を受けにくいため、多価金属塩存在下でも顔料の分散安定性が確保される。その結果、キャップ内の顔料凝集物の堆積を効果的に抑制することができる。
本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置は、ヘッド部材を有する。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について、図1~図3を参照して説明する。なお、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。
図3に示すように、本実施形態に係るプリンター1は、インクジェットクリーニングやフラッシングで排出されるインクを受けるためのキャップ12を備える。キャップ12は、顔料インク及び染料インクのそれぞれに対応する吐出口21bを同一部材で纏めてキャッピングするように構成されている。インクジェットクリーニングやフラッシングの際に、インクカートリッジ3を移動させて、記録ヘッド2のノズルプレート21とキャップ12が対向して配置される。
以下、本発明を実施例およ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に限定されるものではない。
各材料を下記の表1に示す組成で混合し、十分に撹拌し、ブラックインクである顔料インク1~5を調製した。なお、下記の表1中、数値の単位は質量%であり、合計は100.0質量%である。また、顔料、分散剤の数値は、固形分換算である。
ファーネス法で調製したカーボンブラック原末500g(一次粒子径=18nm、BE
T比表面積=180m2/g、DBP吸油量=186mL/100g)を、イオン交換水
3750gに加え、ディゾルバーで攪拌しながら、50℃まで昇温した。その後、直径0
.8mmのジルコニアビーズを用いたサンドミルにより、粉砕しながらこれに、次亜塩素
酸ナトリウム(有効塩素濃度=12%)の水溶液を50~60℃で3.5時間かけて滴下した。引き続きサンドミルにより30分間粉砕し続け、自己分散型カーボンブラックが含まれている反応液を得た。この反応液を400メッシュの金網で濾過し、ジルコニアビーズ及び未反応カーボンブラックと、反応液とを分別した。分別して得た反応液に、水酸化カリウム5%水溶液を加えて、pH=7.5に調整した。液の電導度が1.5mS/cmになるまで限外濾過膜により、脱塩及び精製を行なった。電気透析装置を用いて液の電導度が1.0mS/cmになるまでさらに脱塩及び精製を行った。その液を、自己分散型カーボンブラックの濃度が17重量%になるまで濃縮した。この濃縮液を、遠心分離機にかけ粗大粒子を取り除き、0.6μmフィルターで濾過した。得られた濾液にイオン交換水を加え、自己分散型カーボンブラックの濃度が15重量%になるまで希釈し、分散させて、自己分散カーボンブラックの分散液を得た。
パルスNMRによる測定から算出される比表面積が表1に示す値になるように、滴下する次亜塩素酸ナトリウム(有効塩素濃度=12%)の水溶液の量を調整した。
顔料としてのカーボンブラック10質量部に対して、分散剤としてのスチレン-アクリル酸共重合体のアンモニウム塩(重量平均分子量10000、ポリマー成分15%)10質量部及びイオン交換水80質量部を加えて十分に混合した後、この混合物をサンドミル(株式会社安川製作所製)中でガラスビーズ(直径1.7mm、混合物の1.5倍量)とともに2時間分散した。分散後、ガラスビーズを取り除き、表1に記載の樹脂分散顔料を得た。
・測定条件
パルスNMR:Xigo nanotools社製Acorn Drop
測定温度:30℃
測定試料:0.5mL
測定試料A1:各水系顔料インク
測定試料A2:測定試料A1の遠心分離(415,000G×60分、25℃)後の上澄み液
Sp={[(Rav/Rb)-1]×Rb}/(0.0016×ψp)
(式中、Spは、インク組成物中の顔料の比表面積[m2/g]を示し、Ravは、測定試料A1を用いて得られたパルスNMRの測定値の逆数を示し、Rbは、測定試料A2を用いて得られたパルスNMRの測定値の逆数を示し、ψpは、下記式によって算出して求められる。)
ψp=(Sc/Sd)/[(1-Sc)/Td]
(式中、Scは、測定試料A1の顔料固形分濃度(質量%)を示し、Sdは、測定試料A1の顔料の密度を示し、Tdは、測定試料A2の上澄み液の密度を示す。)
また、Sc:顔料固形分濃度、Sd:顔料の密度(カーボンブラックは約1.7)、Td:上澄み液の密度(水の場合は1.0)は、全て水系顔料インクの組成から算出して求めた。
各材料を下記の表2に示す組成で混合し、十分に撹拌し、マゼンタインクである染料インク1~10を調製した。なお、下記の表2中、数値の単位は質量%であり、合計は100.0質量%である。
分散剤
・DisperBYK2012(ビッグケミー・ジャパン) 固形分40%
・エマルゲン430(花王) 固形分100%
・エマルゲンA-60(花王)固形分100%
・プライサーフA208F(第一工業製薬) 固形分99%
・ソルゲンTW-20(第一工業製薬) 固形分100%
・TEGO Disperse650(TEGO) 固形分100%
・ローマD(サンノプコ)固形分80%
上記のようにして得られた各インクを表3、4に示す組み合わせでインクセットとした。
表3及び4に示す実施例及び比較例のインクセットについて以下に示す評価項目に従って評価した。
プリンターとしてEW-EW660FTを用い、普通紙X4200にJEITA CP3901Bのパターンを形成し、i1(X-Rite社)を用いて測色した。なお、プリンタにおいて、色補正は無しで設定した。ブラックの最高DutyのOD値に基づいて以下に示すように黒の発色を評価した。
A:1.2以上
B:1.1以上1.2未満
C:1.1未満
インクをアルミパックに100g封入し、70℃の恒温槽に6日間放置した。恒温槽からインクを取り出し後、インクを純水で5000倍希釈した。このインクの希釈液について、Nanotrac(日機装製)で粒径を測定した。得られた平均粒径の値に基づいて以下に示すようにインクの保存安定性を評価した。
A:-20以上20nm未満
B:20nm以上50nm未満
C:50nm以上
プリンターEWM770を用いて、30℃の環境下で、1時間に8枚印刷のペースで10時間印刷した。パターンはNewsletterとした。定期的にキャップを観察し、インク固形物の有無を確認した。堆積が発生する期間に基づいて以下に示すようにキャップ内堆積の有無を評価した。
A:4ヶ月以上たっても堆積が見られない
B:3ヶ月以上4ヶ月未満で堆積を確認
C:2ヶ月以上3ヶ月未満で堆積を確認
D:2ヶ月未満
プリンターEWM770にインクを充填し、ノズルチェックパターンを印刷し、ノズル抜けがないことを確認した。その後、キャリッジをキャップに収まっていない状態で、40℃の環境に1週間放置した。クリーニングを実施して、全ノズルを目詰りから回復させた。目詰まりが回復するのに必要なクリーニング回数に基づいて以下に示すように目詰まり回復性を評価した。
A:1回以内
B:2回~3回
C:4~5回
D:6回以上
プリンターEWM770にインクセットを搭載し、30℃の印刷環境において、クリーニングを50回実施し、1回毎にノズルチェックパターンを印刷した。50回中、全ノズル吐出した回数の割合に基づいて以下に示すようにクリーニング適正を評価した。
A:80-100%
B:80%未満
また、実施例1-4の結果から、顔料インクの自己分散顔料の比表面積が10mm2/g以上76mm2/g以下、特に10mm2/g以上55mm2/g以下において黒の発色が向上した。
また、実施例2、11-12の結果から、染料インクに含まれる分散剤の量が1.0%以上と多い方が、キャップ内堆積を抑制できることが分かる。
実施例1,13-15の結果から、ノズルプレートと吸収剤の距離が長すぎるとクリーニング適性が低下することが分かった。クリーニング時にインク滴の一部が吸収材に着弾せず、ミストとなりノズルプレートに付着することが原因と考えられる。
Claims (9)
- 第1インクと第2インクとを含むインクセットであって、
前記インクセットは、前記第1インクを吐出する第1吐出口及び前記第2インクを吐出
する第2吐出口を有する記録ヘッドと、前記第1吐出口及び前記第2吐出口を同一部材で
纏めてキャッピングするキャップとを備えたインクジェット記録装置に用いられ、
前記第1インクは、水と、自己分散顔料とを含み、
前記第2インクは、水と、水溶性染料と、顔料分散剤とを含み、
前記自己分散顔料は、カーボンブラックであり、
前記顔料分散剤は、アクリル共重合体、ポリオキシエチレンオレエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、モノウラリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、スチレン/エチレンオキサイド共重合体から選ばれる1種以上であって、
前記第1インクにおける前記自己分散顔料の含有量は、0.1質量%以上20質量%以下であり、
前記第2インクにおける前記顔料分散剤の含有量は、0.5質量%以上1.5質量%以下である、インクセット。 - 前記第1インクは顔料分散剤を含まない、請求項1に記載のインクセット。
- 前記第1インクは水溶性染料を含まない、請求項1または2に記載のインクセット。
- 前記顔料分散剤は、アクリル系樹脂、又はポリアルキレンオキサイド変性界面活性剤で
ある、請求項1~3のいずれか1項に記載のインクセット。 - 前記第2インクは顔料及び分散性染料を含まない、請求項1~4のいずれか1項に記載
のインクセット。 - 前記記録ヘッドには、前記第1吐出口が複数配列された第1ノズル列と、前記第2吐出
口が複数配列された第2ノズル列とが設けられ、前記第1ノズル列と前記第2ノズル列と
の間の距離が、4mm以上8mm以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載のイン
クセット。 - 前記キャップ内に吸収材が配置されている、請求項1~6のいずれか1項に記載のイン
クセット。 - 前記記録ヘッドは、前記第1吐出口と前記第2吐出口とが設けられたノズルプレートを
備え、
前記ノズルプレートと前記キャップ内に配置された吸収材との距離が、0.6mm以上
2.5mm以下である、請求項1~7のいずれか1項に記載のインクセット。 - 第1インクと第2インクとを含むインクセットが搭載されて、前記第1インクと前記第
2インクを吐出するインクジェット記録装置であって、
前記第1インクを吐出する第1吐出口及び前記第2インクを吐出する第2吐出口を有する記録ヘッドと、
前記第1吐出口及び前記第2吐出口を同一部材で纏めてキャッピングするキャップとを
備え、
前記第1インクは、水と、自己分散顔料とを含み、
前記第2インクは、水と、水溶性染料と、顔料分散剤とを含み、
前記自己分散顔料は、カーボンブラックであり、
前記顔料分散剤は、アクリル共重合体、ポリオキシエチレンオレエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、モノウラリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、ナフタレンスルホン酸ナトリウム、スチレン/エチレンオキサイド共重合体から選ばれる1種以上であって、
前記第1インクにおける前記自己分散顔料の含有量は、0.1質量%以上20質量%以下であり、
前記第2インクにおける前記顔料分散剤の含有量は、0.5質量%以上1.5質量%以下である、インクジェット記録装置。
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