JP7467862B2 - インクジェット記録装置、インクジェット記録方法、及び水性インク組成物 - Google Patents
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Description
水性インク組成物と、
前記水性インク組成物が収容されるインク収容体と、
前記水性インク組成物を吐出する記録ヘッドと、
前記インク収容体及び前記記録ヘッドを往復移動可能なキャリッジと、
を備えたインクジェット記録装置であって、
前記キャリッジは前記インク収容体を一体として搭載し、
前記インク収容体は、前記水性インク組成物を充填するための開閉可能な注入口を有し、
前記キャリッジの往復移動方向と平行な方向における前記インク収容体の最大外形長が、30.0mm以下である。
前記インク収容体を構成する壁部のうち前記キャリッジの往復移動方向と平行な方向に垂直な前記壁部の厚さの最小値が0.1mm以上5.0mm以下であってもよい。
前記キャリッジの往復移動方向と平行な方向における前記インク収容体の最大外形長が、10.0mm以上であってもよい。
前記インク収容体内の気液体積比(気体/液体)が、3/16以上であってもよい。
前記インク収容体内の気液体積比(気体/液体)が、16/3以下であってもよい。
前記インク収容体の内壁面に対する前記水性インク組成物の接触角は、40°以下であってもよい。
前記水性インク組成物は、染料又は顔料を含有してもよい。
前記キャリッジは、複数の前記インク収容体を搭載し、
前記記録ヘッドは、各前記インク収容体に収容された水性インク組成物をそれぞれ吐出してもよい。
水性インク組成物と、
前記水性インク組成物が収容されるインク収容体と、
前記水性インク組成物を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを往復移動可能なキャリッジと、を備えたインクジェット記録装置を用いた記録方法であって、
前記キャリッジは前記インク収容体を一体として搭載し、
前記インク収容体は、前記水性インク組成物を充填するための開閉可能な注入口を有し、
前記キャリッジの往復移動方向と平行な方向における前記インク収容体の最大外形長が、30.0mm以下であり、
前記記録ヘッドから前記水性インク組成物を吐出し、記録媒体に前記水性インク組成物を付着させることを含む。
水性インク組成物であって、
前記水性インク組成物と、
前記水性インク組成物が収容されるインク収容体と、
前記水性インク組成物を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを往復移動可能なキャリッジと、を備え、
前記キャリッジは前記インク収容体を一体として搭載し、
前記インク収容体は、前記水性インク組成物を充填するための開閉可能な注入口を有し、
前記キャリッジの往復移動方向と平行な方向における前記インク収容体の最大外形長が、30.0mm以下である、インクジェット記録装置に用いられる。
本実施形態のインクジェット記録装置は、水性インク組成物と、水性インク組成物が収容されるインク収容体と、水性インク組成物を吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドを往復移動可能なキャリッジと、を備える。
本実施形態のインクジェット記録装置に備えられる水性インク組成物は、水、色材、界面活性剤、有機溶剤、その他の成分を含有してもよい。
本実施形態に係る水性インク組成物は、水を含んでもよい。水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、及び蒸留水等の純水、並びに超純水のような、イオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。また、紫外線照射又は過酸化水素の添加等によって滅菌した水を用いると、水性インク組成物を長期保存する場合に細菌類や真菌類の発生を抑制することができる。
水性インク組成物は、色材を含んでもよい。水性インク組成物が色材を含むことにより、着色インク組成物として使用することができる。着色インク組成物は記録媒体を着色するために用いられる。色材は、顔料及び染料のうち少なくとも一方を用いることができる。
色材として顔料を用いることにより、水性インク組成物の耐光性を向上させることができる。顔料としては、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。顔料は、例えば、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックなどの着色顔料や、白色顔料、光輝性顔料などの特色顔料を挙げることができる。
シアン顔料としては、C.I.ピグメントブルー1、2、3、15:3、15:4、16、22、60等;C.I.バットブルー4、60等が挙げられ、好ましくは、C.I.ピグメントブルー15:3、15:4、及び60からなる群から選択される単独あるいは二種類以上の混合物である。
いは二種類以上の混合物として用いてよい。
水性インク組成物には、色材として染料を用いてもよい。染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、塩基性染料、及び分散染料が使用可能である。染料として、例えば、C.I.アシッドイエロー17、23、42、44、79、142、C.I.アシッドレッド52、80、82、249、254、289、C.I.アシッドブルー9、45、249、C.I.アシッドブラック1、2、24、94、C.I.フードブラック1、2、C.I.ダイレクトイエロー1、12、24、33、50、55、58、86、132、142、144、173、C.I.ダイレクトレッド1、4、9、80、81、132、225、227、C.I.ダイレクトブルー1、2、15、71、86、87、98、165、199、202、C.I.ダイレクトブラック19、38、51、71、154、168、171、195、C.I.リアクティブレッド14、32、55、79、141、249、C.I.リアクティブブラック3、4、35が挙げられる。
水性インク組成物は、界面活性剤を含有してもよい。界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、両性界面活性剤のいずれでもよく、これらを組み合わせて用いてもよい。
式会社製)、BYK-348(商品名、シリコーン系界面活性剤、ビックケミー・ジャパン株式会社製)、エマルゲン1108(商品名、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、花王株式会社製)、KF-6011、KF-6013、KF-6004、KF-6020、KF-6043、KF-643、KF-640、KF-351A、KF-354L、KF-945、X-22-6191、X-22-4515、KF-6015、KF-6017、KF-6038(以上、商品名、ポリシロキサン系界面活性剤、信越シリコーン株式会社製)、L-720、L-7002、FZ-2123、FZ-2105、L-7604、FZ-2104、FZ-2116、FZ-2120(以上、商品名、ポリシロキサン系界面活性剤、東レ・ダウコーニング社製)等を用いることができる。
(式(b-1)中、Rは、水素原子、アルキル基、アリール基、又は複素環基を表す。Lは2価以上の連結基を表す。Mは水素原子、アルカリ金属原子、アンモニウム基、プロトン化された有機アミンもしくは含窒素複素環基、4級アンモニウムイオン基を表し、式(b-1)中のN原子からなるアンモニウムイオンの対イオンとなる場合は、カチオンとして存在しない基を表す。qは1以上の整数を表し、rは1以上4以下の整数を表す。pは0以上4以下の整数を表し、p+rは3もしくは4である。p+rが4である場合はNは4級アミンを構成する窒素原子となる。pが2以上の時はRは同じでも異なっていてもよい。qが2以上の時はCOOMは同じでも異なっていてもよい。rが2以上の時はL-(COOM)qは同じでも異なっていてもよい。)
(式(b-2)中、R1~R3は、それぞれ独立に炭素数が1~20のアルキル基を表し、Xは、2価の連結基を表す。)
水性インク組成物は、有機溶剤を含有してもよい。水性インク組成物は、有機溶剤を含有しなくてもよいが、有機溶剤を含有することにより、乾燥性と吐出安定性の両立がより容易となる。有機溶剤は水溶性の有機溶剤であることが好ましい。
、水性インク組成物の保湿性を高めることが挙げられる。有機溶剤としては、エステル類、アルキレングリコールエーテル類、環状エステル類、含窒素溶剤、多価アルコール等を挙げることができる。含窒素溶剤としては環状アミド類、非環状アミド類などを挙げることができる。非環状アミド類としてはアルコキシアルキルアミド類などが挙げられる。
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メトキシブチルアセテート、等のグリコールモノアセテート類、エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコールジアセテート、プロピレングリコールジアセテート、ジプロピレングリコールジアセテート、エチレングリコールアセテートプロピオネート、エチレングリコールアセテートブチレート、ジエチレングリコールアセテートブチレート、ジエチレングリコールアセテートプロピオネート、ジエチレングリコールアセテートブチレート、プロピレングリコールアセテートプロピオネート、プロピレングリコールアセテートブチレート、ジプロピレングリコールアセテートブチレート、ジプロピレングリコールアセテートプロピオネート、等のグリコールジエステル類が挙げられる。
、γ-オクタノラクトン、δ-オクタノラクトン、ε-オクタノラクトン、δ-ノナラクトン、ε-ノナラクトン、ε-デカノラクトン等の環状エステル類(ラクトン類)、並びに、それらのカルボニル基に隣接するメチレン基の水素が炭素数1~4のアルキル基によって置換された化合物を挙げることができる。
R1-O-CH2CH2-(C=O)-NR2R3 ・・・(1)
水性インク組成物は、その他の成分として、pH調整剤、防かび剤・防腐剤、キレート化剤、防錆剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤等を含有してもよい。
水性インク組成物のインク収容体の内壁面に対する接触角は、40°以下であることが好ましく、35°以下であることがさらに好ましい。このようにすれば、インク収容体に水性インク組成物を充填する際の気泡排出性が向上し、インク組成物とインク収容体の間に気泡が残りにくくなる点でより好ましい。これにより、残留する気泡がノズルに移動し、吐出不良が生じることを防ぐことができる。特にインク収容体に初めて水性インク組成物を充填する際に、顕著な効果が得られ、すなわち初期充填性を良好にすることができる。
上述の水性インク組成物は、該水性インク組成物と、水性インク組成物が収容されるインク収容体と、水性インク組成物を吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドを往復移動可能なキャリッジと、を備え、キャリッジがインク収容体を一体として搭載し、インク収容体が、水性インク組成物を充填するための開閉可能なインク注入口を有し、キャリッジの往復移動方向と平行な方向におけるインク収容体の最大外形長が、30.0mm以下である、
インクジェット記録装置に用いられる。以下、本実施形態のインクジェット記録装置について述べる。
本実施形態のインクジェット記録装置は、上述の水性インク組成物を備えるが、水性インク組成物以外の構成について、インクジェット記録装置1を一例として概略的に説明する。インクジェット記録装置1は、水性インク組成物と、水性インク組成物が収容されるインク収容体7と、水性インク組成物を吐出する記録ヘッド3と、記録ヘッド3を往復移動可能なキャリッジ4と、を備え、キャリッジ4がインク収容体7を一体として搭載し、インク収容体7が、水性インク組成物を充填するための開閉可能なインク注入口71を有する。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。
上記のインクジェット記録装置1にはインク収容体7a,7b,7c,7dの4つのインク収容体が備えられているが、いずれも水性インク組成物を充填するための開閉可能なインク注入口71を有する。以下、インク収容体7a,7b,7c,7dのいずれとして
も用いることができるインク収容体7について図2を参照しながら説明する。図2は、インク収容体7を模式的に示す斜視図である。なお、図2において示すX-Y-Z座標系は、X方向が記録ヘッド3及びインク収容体7の移動方向(すなわちキャリッジ4の往復移動方向)である。また、水性インク組成物が収容される収容室72は、図2において、一点鎖線で表される直方体形状の空間となっている。
インク収容体7は、少なくとも、水性インク組成物を充填するための開閉可能なインク注入口71を有する。図2の例では、インク収容体7は、インク注入口71、収容室72と、インク排出口74と、を有する。
インク収容体7は、Y方向及びZ方向の幅に比較して、X方向の幅が小さい形状となっており、X方向がキャリッジ4の往復移動する方向(主走査方向)に一致している。本実施形態のインクジェット記録装置1では、キャリッジ4の往復移動方向に平行な方向(主走査方向)におけるインク収容体7の最大外形長が、30.0mm以下である。
インク収容体7の材質は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ABS樹脂、それらのブレンド、共重合体等とすることができる。インク収容体7の内壁面に対する水性インク組成物の接触角を、インク収容体7の材質を変更することにより調節してもよい。さらに、少なくともインク収容体7の内壁面に親水・撥水処理を施してもよく、これにより接触角を調節してもよい。
インク収容体には、インク組成物が収容されるが、収容されるインク組成物の量には特に好ましい範囲が存在する。すなわち、インク収容体中における液体の体積に対する気体の気液体積比(気体/液体)が、2/17以上、好ましくは3/16以上である場合に、主走査に伴うキャリッジ移動によるインク組成物の流動、攪拌の効率が非常に高くなる。ここで、液体はインク組成物であり、気体はインク収容体が密閉された場合の空気あるい
は揮発成分である。さらに、流動、撹拌の効率は、インク組成物の占める割合が小さすぎると低下することから、気液体積比(気体/液体)は、18/1以下、好ましくは15/4以下である。
本実施形態のインクジェット記録装置は、複数のインク収容体を有してもよいことは既に述べた。この場合、複数のインク収容体のそれぞれには、分散色材を含む水性インク組成物又は水溶性染料を含む水性インク組成物が収容されることができる。したがって1つのインクジェット記録装置には、分散色材を含む水性インク組成物のインク収容体のみが複数搭載されても良いし、水溶性染料を含む水性インク組成物のインク収容体のみが複数搭載されても良い。さらに、分散色材を含む水性インク組成物のインク収容体と、水溶性染料を含む水性インク組成物のインク収容体とが、搭載されてもよい。
本実施形態に係るインクジェット記録方法は、
水性インク組成物と、水性インク組成物が収容されるインク収容体と、水性インク組成物を吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドを往復移動可能なキャリッジと、を備えたインクジェット記録装置を用いた記録方法であって、キャリッジは前記インク収容体を一体として搭載し、インク収容体は、前記水性インク組成物を充填するための開閉可能な注入口を有し、キャリッジの往復移動方向と平行な方向における前記インク収容体の最大外形長が、30.0mm以下であり、記録ヘッドから前記水性インク組成物を吐出し、記録媒体に前記水性インク組成物を付着させることを含む。
以下、本発明を実施例によって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。以下、「部」「%」は、特に記載のない限り、質量基準である。また、表1の数値の単位は、質量%であり、色材については固形分の含有量とした。
実施例及び比較例の水性インク組成物の組成を表1に示す。水性インク組成物は、表1に記載の成分を混合し、30分以上撹拌し、濾過することにより調製した。各成分の混合方法としては、メカニカルスターラーを備えた容器に、材料を順次添加して撹拌、混合した。その後フィルター濾過をしてインク1~インク6の水性インク組成物とした。なお、表1中の各成分の含有量を示す数値の単位は質量%である。
・BAYSCRIPT Cyan BA:Lanxess社製
・自己分散顔料:カーボンブラック(オリヱント化学工業株式会社製 CW-1)
・TEGmBE:トリエチレングリコールモノブチルエーテル(試薬、東京化成社製)
・オルフィンEXP4300:アセチレングリコール系界面活性剤、日信化学工業社製
・オルフィンE1010:アセチレングリコール系界面活性剤、日信化学工業社製
・サーフィノール104PG50:アセチレングリコール系界面活性剤、日信化学工業社製
表2、3に示す各条件を用いて、実施例及び比較例のインクジェット記録装置につき以下のように評価を行った。
実施例及び比較例の記録装置は、セイコーエプソン株式会社製、「PX-S170T」を元にして表2、表3に示す構成を有するように改造したものを用いた。なお、キャリッジの往復移動方向と平行な方向に垂直な壁部の厚さは0.5mmとした。なお、表2、表3中、「外形の幅」とは、キャリッジの往復移動方向と平行な方向におけるインク収容体の最大外形長を表す。表中には示さないが、最大内寸は、最大外形長から1.0mm(壁部2つ分の厚さ)を差し引いた値となる。また、「気液比率」とは、インク収容体内の気液体積比(気体/液体)を表す。
水性インク組成物の容器の内壁面に対する接触角は、協和界面化学社製、動的表面張力計PCA-1を用いて測定した。ポリプロピレンのシートに対して液滴を滴下して20秒後の接触角を読み取った。結果を表2、表3に記載した。
まず、記録媒体に、JEITA CP3901パターンを印刷した。この印刷結果を初期状態の画質とした。次に、インク収容体を外し、遠心機(himac CF9RX(工機ホールディングス社製))にインク収容体の底面に向かって遠心力が印加されるように導入して、430rpmで360時間、稼働させた。水性インク組成物の成分の撹拌が生じないように、再度プリンターに設置した。そして、EPSON写真用紙(セイコーエプソン株式会社製)にJEITA CP3901パターンを10枚、印刷した。なお、インク収容体の取り外しは、メーカーにて行った。
(インクの色材種が染料の場合)
A:色差ΔEが1以下
B:色差ΔEが1超2以下
C:色差ΔEが2超
(インクの色材種が顔料の場合)
A:色差ΔEが4以下
B:色差ΔEが4超10以下
C:色差ΔEが10超
初期充填性の評価試験の後、各プリンターを2日間放置した。2日間の放置は、インク流路に気泡がある場合に、これを安定化させることを意図して行った。その後、プリンターに設定された初期充填不良を避けるための動作としての強力クリーニングを実施した。
強力クリーニングにより、インク流路に気泡が残っていた場合には気泡が排出されると考えられる。その後、A4普通紙にISO24712にある5つの画像を1セットとして印刷し、これを1000枚印刷した。1000枚の印刷を通じて、非吐出ノズルの数により、以下の基準で評価して表2、表3に結果を記載した。
A:3本以下
B:4本以上10本未満
C:10本以上
未使用のプリンターの空のインク収容体に対して各水性インク組成物を充填し、A4普通紙にベタ画像を100枚印刷した。インク流路に気泡がある場合には、画像に抜けやヨレが発生するが、100枚の印刷を通じて、抜け・ヨレの合計数により、以下の基準で評価して表2、表3に結果を記載した。なお、抜けとはノズルチェックパターンを印刷して確認される非吐出部分を意味し、ヨレとは、ノズルチェックパターンを印刷して確認される飛行曲がりを生じる部分を意味する。
A:0本
B:1本以上5本以下
C:6本以上
表2、表3に示されるように、水性インク組成物と、水性インク組成物が収容されるインク収容体と、水性インク組成物を吐出する記録ヘッドと、インク収容体及び記録ヘッドを往復移動可能なキャリッジと、を備えたインクジェット記録装置であって、キャリッジがインク収容体を一体として搭載し、インク収容体が、水性インク組成物を充填するための開閉可能な注入口を有し、キャリッジの往復移動方向と平行な方向におけるインク収容体の最大外形長が、30.0mm以下である、インクジェット記録装置である各実施例では、色ムラ及び連続印字安定性を両立できることが分かった。なお、染料インクにおいて
、染料が溶解している場合には、顔料インクのような分散系に比べ成分の沈降は生じにくいものではあるものの、溶解系であっても濃度分布が生じるため、これが染料インクにおける色ムラの原因となる。
Claims (10)
- 水性インク組成物と、
前記水性インク組成物が収容されるインク収容体と、
前記水性インク組成物を吐出する記録ヘッドと、
前記インク収容体及び前記記録ヘッドを往復移動可能なキャリッジと、
を備えたインクジェット記録装置であって、
前記キャリッジは前記インク収容体を一体として搭載し、
前記インク収容体は、前記水性インク組成物を充填するための開閉可能な注入口を有し、
前記注入口は、前記インク収容体の上方に形成されており、前記注入口にはユーザーにより操作される蓋部材が設けられており、
前記キャリッジの往復移動方向と平行な方向における前記インク収容体の最大外形長が、15.0mm以上30.0mm以下である、インクジェット記録装置。 - 請求項1において、
前記インク収容体を構成する壁部のうち前記キャリッジの往復移動方向と平行な方向に垂直な前記壁部の厚さの最小値が0.1mm以上5.0mm以下である、インクジェット記録装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記インク収容体内の気液体積比(気体/液体)が、3/16以上である、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
前記インク収容体内の気液体積比(気体/液体)が、16/3以下である、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
前記インク収容体の内壁面に対する前記水性インク組成物の接触角は、40°以下であ
る、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、
前記水性インク組成物は、染料又は顔料を含有する、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか一項において、
前記キャリッジは、複数の前記インク収容体を搭載し、
前記記録ヘッドは、各前記インク収容体に収容された水性インク組成物をそれぞれ吐出する、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項7のいずれか一項において、
前記インク収容体は、10mL以上の前記水性インク組成物を収容する、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項8のいずれか一項において、
前記キャリッジの往復移動方向と平行な方向における前記インク収容体の最大内寸が10mm以上である、インクジェット記録装置。 - 水性インク組成物と、
前記水性インク組成物が収容されるインク収容体と、
前記水性インク組成物を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドを往復移動可能なキャリッジと、を備えたインクジェット記録装置を用いた記録方法であって、
前記キャリッジは前記インク収容体を一体として搭載し、
前記インク収容体は、前記水性インク組成物を充填するための開閉可能な注入口を有し、
前記注入口は、前記インク収容体の上方に形成されており、前記注入口にはユーザーにより操作される蓋部材が設けられており、
前記キャリッジの往復移動方向と平行な方向における前記インク収容体の最大外形長が、15.0mm以上30.0mm以下であり、
前記記録ヘッドから前記水性インク組成物を吐出し、記録媒体に前記水性インク組成物を付着させることを含む、インクジェット記録方法。
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