JP7486016B2 - 液体を吐出する装置及び液体を吐出する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液体を吐出する装置及び液体を吐出する方法に関する。
インクジェット装置は、圧電素子の変形や液体の気化時の体積膨張などを利用して、非常に微細なノズルからインク液滴を吐出する装置である。インクジェット装置は、普通紙や写真光沢紙のような専用紙、綿やポリエステルなどのテキスタイル素材、ポリ塩化ビニルやポリエチレンやポリプロピレンなどのプラスチック素材、アルミニウムやステンレスなどの金属素材等への画像形成をはじめ、プリント基板の回路製造、ディスプレイ素子の製造、3Dプリンタなど、その活用範囲は多岐に渡る。
インクジェット装置で吐出させるインクとしては、一般的に画像形成に用いられるシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックといった着色インクや、画像の表面加飾やメディアの表面処理のために用いられる着色をしていない液体等が挙げられる。この他にも、透明メディアや着色メディアの画像を鮮明にしたり白色を表現したりするために用いられる白インク、きらびやかな印象を与えるための金属光沢の表現やプリント基板上の回路形成に用いられる金属インクや光輝性インク等が挙げられる。
とりわけ、白インク、金属インク、光輝性インクなどでは、比重や粒径の大きい顔料が用いられ、長期間静置保管されることにより顔料や金属材料が沈降し、下層部での顔料濃度が高い状態になり、インクの濃度がばらつき画像やプリントの品質が不安定になることがある。これに対して、インクカートリッジやインクボトルに充填された状態で長期間静置保管されていた場合には、インクカートリッジやインクボトルを振とうしたり攪拌したりすることで、沈降した顔料を再び分散させて使用することができる。
一方、インクジェット装置内部を考えるとき、ヘッドやインク流路内にて長期間静置されていたインクについても顔料等の沈降は生じる。そのような状態で印刷を行うと、画像濃度がばらついたり、吐出安定性が低下したりする。沈降した顔料等を再び分散させるためにインクジェット装置そのものを振とうすることは、装置の故障につながるため好ましくはない。そのため、ヘッド内に循環経路を持たせることで顔料の沈降を防ぐ方法が提案されている(例えば特許文献1)。
しかしながら、単純に循環を行うだけでは吐出安定性を十分に確保できないことがあった。
そこで本発明は、長期間静置された後においても、良好な吐出安定性を有する液体を吐出する装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の液体を吐出する装置は、液体を吐出する吐出手段と、前記吐出手段と連通し、前記液体が循環する循環経路と、前記循環経路中の液体を循環させる循環手段と、を備え、前記循環手段は、駆動と非駆動を繰り返す送液動作を行い、該送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数において周波数値の異なる複数の前記周波数を有し、前記循環手段が所定時間前記送液動作をしなかった後、前記送液動作を開始する場合において、前記送液動作を開始してから再び所定時間前記送液動作をしなくなるまでの期間を駆動シーケンスとし、かつ、前記送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数を駆動周波数とし、前記駆動シーケンス中の初期の期間を初期動作期間とし、前記初期動作期間における前記駆動周波数をF1、前記駆動シーケンス中の前記初期動作期間以外の期間における前記駆動周波数をF2としたとき、F1>F2を満たし、前記初期動作期間の時間をT1[sec]、前記駆動シーケンスの時間をT[sec]としたとき、前記T1[sec]及び前記T[sec]は、T/10<T1<T/2を満たすことを特徴とする。
ただし、前記初期動作期間以外の期間において、周波数値が異なる前記駆動周波数が複数あるときは、前記F2はこれらの平均値とする。
本発明によれば、長期間静置された後においても、良好な吐出安定性を有する液体を吐出する装置を提供することができる。
本発明に係る液体を吐出する装置の一例における概略図(A)及び(B)である。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例における他の概略図である。 循環手段の一例を示す概略図である。 駆動シーケンスの一例である。
以下、本発明に係る液体を吐出する装置及び液体を吐出する方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、修正、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
本発明の液体を吐出する装置は、液体を吐出する吐出手段と、前記吐出手段と連通し、前記液体が循環する循環経路と、前記循環経路中の液体を循環させる循環手段と、を備え、前記循環手段は、駆動と非駆動を繰り返す送液動作を行い、該送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数において周波数値の異なる複数の前記周波数を有することを特徴とする。本発明によれば、長期間静置された後においても、液体の吐出を安定に行うことができる。
図1に、本実施形態の液体を吐出する装置の一例を示す。図1は、液体吐出ヘッドのキャッピング時の状態を示している。図1(A)は上面からみた平面図である。図1(B)において、記録媒体(例えばTシャツ)は記録媒体の奥行方向(又は手前方向)に搬送されるものであり、図1(B)は記録媒体の搬送方向と垂直な方向における断面模式図である。
図1(A)では、キャリッジ10、第1のヘッド11及び第2のヘッド12を備える液体吐出ヘッド1、排気部14、保持部(プラテン)15、プラテン移動台17、及びメンテナンスユニット18、並びに操作部30が図示されている。
図1(B)では、キャリッジ10、液体吐出ヘッド1、キャリッジ走査レール13、排気部14、保持部(プラテン)15、支持部材16、プラテン移動台17、及びメンテナンスユニット18が図示されている。
液体吐出ヘッド1は、第1のヘッド11と第2のヘッド12を備えている。本実施形態の例では第1のヘッド11は前処理液を吐出するヘッドであり、第2のヘッドはインクを吐出するヘッドである。しかし、本発明においては、これに限られるものではなく、1つのヘッドとしてもよい。以下、第1のヘッド11と第2のヘッド12を区別なく説明する場合は単に「液体吐出ヘッド1」と称する。
保持部(以下、「プラテン」ともいう)15は、記録媒体を保持する部材であり、大きさ等は適宜変更可能である。
記録媒体としては、一般的な記録媒体として用いられるもの(例えば、普通紙、光沢紙、特殊紙等)に限られず、壁紙、床材、タイル等の建材、Tシャツなど衣料用等の布、テキスタイル、皮革等を適宜使用することができる。また、記録媒体を搬送する経路の構成を調整することにより、セラミックスやガラス、金属などを使用することもできる。
また、非浸透性基材を用いても良好な画像形成が可能である。前記非浸透性基材とは、水透過性、吸収性が低い表面を有する基材であり、内部に多数の空洞があっても外部に開口していない材質も含まれ、より定量的には、ブリストー(Bristow)法において接触開始から30msec1/2までの水吸収量が10mL/m以下である基材をいう。前記非浸透性基材としては、例えば、塩化ビニル樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネートフィルムなどのプラスチックフィルムを、好適に使用することができる。
プラテン15は支持部材16により支持されている。
プラテン移動台17は、プラテン15を移動させる機構であり、プラテン15を垂直方向(図中、Bで示される矢印方向)に移動させ、この他にも記録媒体の搬送方向に移動させる。
図示されるように、プラテン15はプラテン移動レール19に沿って移動するものであり、図中Cで示される矢印方向に移動する。記録媒体はプラテン15上に保持されて移動するため、プラテン15の移動方向と記録媒体の搬送方向は一致する。
また、図示されるように、第2のヘッド12は記録媒体の搬送方向において第1のヘッド11よりも下流側に配置されている。
プラテン15が図中Cで示される矢印方向に移動し、キャリッジ10に近づいた辺りで、キャリッジ10が主走査方向(図中A方向)に走査しながら、ヘッドから液体が吐出される。このとき、先に第1のヘッド11から記録媒体に向けて前処理液を吐出し、その後に第2のヘッド12から記録媒体に向けてインクを吐出する。
メンテナンスユニット18は、ヘッドのメンテナンスを行う機構であり、キャップや吸引ポンプ、空吐出受けなどで構成される。
メンテナンスユニット18は、キャリッジ10の移動領域における一端側に配置される。
キャリッジ10は、液体吐出ヘッド1を搭載する筐体であり、液体吐出ヘッド1の他にも、図示しないエンコーダセンサ、移動ベルト、昇降機構等を備える。
キャリッジ走査レール13は、キャリッジ10を記録媒体の搬送方向とは垂直の方向に移動させるためのレールである。
なお、キャリッジ10の移動方向(即ち、記録媒体の搬送方向とは垂直の方向)を主走査方向とも称することがあり、主走査方向は図中Aの矢印で示されている。また、記録媒体の搬送方向を副走査方向とも称することがあり、主走査方向と副走査方向は直交する。
排気部14は、装置本体22の気体を、装置本体22外へと排気するための機構である。例えば、ファンを有していてもよく、モーターに接続されたファンなどからなる。
カートリッジとしては、適宜変更することが可能である。例えば、図1(A)及び図1(B)に示されるように、装置本体22にカートリッジホルダ24が備えられ、カートリッジホルダ24に複数のカートリッジ26が差し込まれている。図1(A)では、カートリッジ26を紙面下側から紙面上側にカートリッジホルダ24に差し込む。また、図1(B)では、カートリッジ26を紙面手前側から紙面奥側にカートリッジホルダ24に差し込む。
カートリッジ26の数は、特に制限されるものではないが、例えば図示されるように5つとすることができ、例えばブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ホワイトインクを保持したカートリッジを用いることができる。この他にも、メタリックインク等を保持したカートリッジを用いることができる。
カートリッジ26は、特に制限されるものではないが、例えば、インクパウチの形態とすることができる。例えば、インクパウチケースと、インクパウチケース内に保持されるインクパウチとからなる構成にすることができ、インクパウチ内には液体(例えばインク)が保持されている。
インクパウチケースは、例えばフィラー検知式のインクエンド検知手段を備えていてもよく、これにより、インクの残量を検知することができる。
装置にはインク供給針が備えられていてもよく、カートリッジ26が装着されたときにインクパウチ供給口に刺さり、インクを流路に導くことができる。
次に、本実施形態の液体を吐出する装置の別の図を図2に示す。図2は、図1の液体を吐出する装置における液体吐出ヘッド1(吐出手段)、循環経路40、循環手段52、カートリッジ26等を模式的に示す図であり、カートリッジが差し込まれた状態を模式的に示す図である。
カートリッジ26から供給されるインクは、三方継手48を経由した後、供給側フィルター44a、44bを通過する。供給側フィルター44a、44bは、備えられていてもよいし、備えられていなくてもよいが、増粘したインクの成分や汚れを濾し取る働きがある。
また、ここでは図示を省略しているが、カートリッジ26と三方継手48との間にインク供給針を有していてもよい。インク供給針は、カートリッジが装着されたときにインクパウチ供給口に刺さり、インクを流路に導くことができる。
カートリッジ26から供給されたインクは、供給側フィルター44aを通過した後、更に三方継手48を介して循環経路40に流入する。インクは、例えば図中の矢印方向に循環経路40を循環する。なお、供給側フィルター44bを通過した後については、図示を省略しており、供給側フィルター44aを通過した後と同様の構成とすることができる。
循環経路40は、液体吐出ヘッド1(吐出手段)と連通しており、三方継手48を経由したインクの一部が液体吐出ヘッド1へと流れ、残りは循環経路40を循環する。
循環経路40には、循環手段52が備えられており、循環手段52は循環経路40中のインクを移動させる送液動作を行う。循環手段52が備えられる場所としては、図示されるものに限られるものではなく、適宜変更することが可能である。液体吐出ヘッド1の下流側であってもよいし、上流側であってもよい。また、循環手段52の数としては、適宜変更することが可能であり、1つであってもよいし、複数であってもよい。
循環手段52の一例を図3に示す。図3では、循環ポンプモータ54と、ローリング式ピストンポンプ60とからなる例が示されている。循環ポンプモータ54の回転により、ローリング式ピストンポンプ60のピストンが矢印方向のように上下し、アンブレラ弁56が開閉することで、インクを循環させることができる。
循環手段52は、駆動と非駆動を繰り返す送液動作を行い、循環経路中のインクを移動させる。該送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数において周波数値の異なる複数の周波数があり、駆動と非駆動の繰り返しの周波数を駆動周波数としたとき、例えば、循環ポンプモータ54の回転数を制御することにより、駆動周波数を制御することができる。駆動周波数の例については後述する。
循環手段52を経由した後、循環側フィルター46を通過する。循環側フィルター46は、備えられていてもよいし、備えられていなくてもよいが、増粘したインクの成分や汚れを濾し取る働きがある。特に制限されるものではないが、循環側フィルター46は、図示されるように、液体吐出ヘッド1や循環手段52の下流側に設けられていることが好ましい。フィルターの数や設置される場所は、特に制限されるものではない。
循環側フィルター46を通過した後、インクは再び三方継手48を経由して、循環経路40を循環する。
液体吐出ヘッド1にはノズルが形成されており、記録媒体に対してノズルからインクが吐出される。液体吐出ヘッド1としては、インクジェットヘッドを用いることが好ましい。液体吐出ヘッド1は、図1に示されるように走査されてもよいし、走査されなくてもよい。
また、液体吐出ヘッド1におけるノズルが形成されている面をノズル面としたとき、カートリッジ26とノズル面との間に高低差を設けるようにしてもよく、鉛直方向に対して、ノズル面を高く、カートリッジ26を低くすることが好ましい。高低差を設けることで、水頭差によりノズルに負圧を形成することができ、メニスカスが形成されやすくなる。
液体吐出ヘッド1には大気開放弁を設けてもよく、負圧を解除したいときなどは大気開放弁を開放する。また、液体吐出ヘッド1には圧力ダンパー部を設けてもよく、圧力ダンパー部を設けることにより、インクの循環や送液によるインクの脈動を抑制することができる。更に、液体吐出ヘッド1には、インクが貯留されるインクタンクを備えていてもよい。
上述したように、本実施形態において、インクは循環経路40を循環するものであり、液体吐出ヘッド1やインクタンク内、インクパウチ内を循環しているか否かは問わない。
図2に示される例において、インクカートリッジ26から供給されるインクの方向は、供給側フィルター44a、44bの手前の三方継手48により2つの流路(循環経路)に分岐されている。供給側フィルター44bの下流側については図示を省略しているが、供給側フィルター44aの下流側と同様の構成とすることができる。従って、図2に示される例では、1カートリッジに対して2分岐流路の構成としているが、本実施形態においてはこれに限られるものではなく、1カートリッジに対して1流路の構成であってもよいし、その他にも複数の流路を有する構成としてもよい。
また、循環経路の数やヘッドの数、カートリッジの数等は適宜変更することが可能である。例えば、白インクのカートリッジを2つ用意し、4つの循環経路を設け、1つのヘッドで吐出するようにしてもよい。循環経路の数等を適宜変更することにより、沈殿しやすいインク、例えば白インク、メタリックインク等において、吐出安定性をより向上させることができる。
また、インクごとに構成を変更することもでき、例えば、白インクに対しては循環経路を複数とし、通常のカラーインクに対しては循環経路を一つとするようにしてもよい。その他にも、白インクなどの沈殿しやすいインクに対しては循環経路を循環させ、通常のカラーインクに対しては循環経路ではなく、通常の流路(一方通行の流路)とするようにしてもよい。
次に、循環手段の動作の一例を説明する。
本実施形態における循環手段は、駆動と非駆動を繰り返す送液動作を行い、該送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数において周波数値の異なる複数の周波数を有する。以下、送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数を駆動周波数と称して説明を行う。
循環手段の送液動作は、例えば循環ポンプのOn(駆動)とOff(非駆動)を繰り返すことにより行うことができる。一例を図4に示す。図4は、後述する実施例における循環ポンプの送液動作を説明する図である。横軸は時間(sec)であり、縦軸は循環ポンプのOnやOffを示す。駆動周波数は、送液動作における循環手段の駆動と非駆動の繰り返しの周波数であり、例えば1秒間に循環ポンプがOnとなる回数である。
なお、循環ポンプがOff(非駆動)となる動作を停止動作とも称する。
図4中、駆動シーケンスとあるのは、循環手段が所定時間送液動作をしなかった後、送液動作を開始する場合において、送液動作を開始してから再び所定時間、送液動作をしなくなるまでの期間をいう。駆動シーケンスは、例えば180秒以下とすることが好ましい。
また、「所定時間」とあるのは、用いられるインクや流路の形状、装置の構成、装置の使用状況等により適宜変更される。例えば、3日間などの数日間である場合もあるし、数秒や数分、数時間の場合もある。
本実施形態における循環手段は、周波数値の異なる複数の駆動周波数を有し、例えば実施例1のように、期間Aと期間Bとで駆動周波数が異なっている。駆動周波数が異なることにより、長期間静置された後においても、液体の吐出を安定に行うことができる。これは、次のような理由によるものと考えられる。
長期間装置が静置された状態が続くと、インク中の成分(例えば顔料等)の沈降が進む。これにより、液体流路におけるインクは鉛直方向の上側と下側とで顔料濃度が異なり、下側は顔料濃度が高くなり、構造粘性が発現したりケーキ化したりする。
これに対して、液体流路に予め送液ポンプを配置してインクを循環させることで、流路内のインクを流動させて沈降した顔料等を浮き上がらせて再分散させることが考えられる。しかし、液体流路の中でも曲率の高い部分や隅部分はインクの流れが少ないため、沈降した顔料等を浮き上がらせて再分散をさせるには長時間の循環動作が必要になってしまう。分散が不十分であると、吐出動作におけるインク供給時に沈降していた顔料等が浮き上がり、半ば凝集した状態でインクジェットヘッドに入り込めば、インクジェットヘッド内のフィルター詰まりやインクジェットヘッドのノズル詰まりを引き起こし、吐出不良の原因となる。
これに対しては、頻繁に送液と停止を繰り返すことにより、循環経路内に乱流を引き起こし、沈降した顔料等を効率よく浮き上がらせることができ、短時間で再分散を行うことができる。流路内で乱流が生じると、曲率の高い部分や隅部分に対してもインクの流れが生じ、インク中の成分が沈殿することを防止しやすくなるとともに、沈殿した成分を再分散させやすくなる。
しかし、単純に送液と停止を繰り返すだけでは、流路内に発生させる流れの強さや周期の性質が殆ど変化しなくなり、流れの強さや周期に対して「相性の良い沈殿物」の場合はうまく循環されることが多い一方で、「相性の悪い沈殿物」は、何回循環を行っても、うまく循環されない(撹拌されない)可能性がある。これにより、吐出安定性が低下し、印字が進むに従って画像の品質が低下してしまう。例えば、図4の比較例1では2秒On、1秒Offを駆動シーケンス中で繰り返しているが、1つの駆動周波数のみとなっているため、駆動シーケンス後に印字を行うと、印字が進むに従って画像の品質が低下してしまう。例えば洗濯機でも、洗濯槽の回転周期を固定とした場合、水の流れの性質が殆ど変化せず、効率的な洗浄効果は期待できないことが想起できる。
従って、単純に定常流で循環するのではなく、送液と停止の動作が重要であり、駆動周波数が異なることで、流路内の流れの性質(強さや周期など)に変化が生じる。これにより、例えば駆動周波数を大きくしたときの流れではうまく循環されなかった沈殿物も、駆動周波数を小さくすることでうまく循環されることが期待でき、長期間静置された後においても、液体の吐出を安定に行うことができる。
また、送液によりインクが循環経路中の高曲率部分やスタティックミキサーを通過することで、凝集した顔料等にせん断力がかかりほぐれていき再分散が進みやすくなる。送液を進め、短時間で流路のパス回数を稼げば、短時間で効率よく顔料等の再分散を進めることができる。
頻繁な送液/停止の繰り返しと、連続した送液をバランスよく実施することで、沈降による構造粘性の発現したインクやケーキ化の進んだインクが流路内で効率よく再分散し、吐出安定性が得られる液体を吐出する装置を提供することが可能となる。また、インクジェットヘッドを用いた場合、ヘッド内のフィルター詰まりやインクジェットヘッドのノズル詰まりのないインクジェット装置が提供される。
本実施形態においては、駆動シーケンス中の初期の期間を初期動作期間としたとき、初期動作期間における駆動周波数を高くすることが好ましい。すなわち、初期動作期間における駆動周波数をF1、駆動シーケンス中の初期動作期間以外の期間における駆動周波数をF2としたとき、F1>F2を満たすことが好ましい。
このようにすることで、短時間で効率よく顔料等の再分散を進めることができ、駆動シーケンスの時間を短くすることができる。
なお、初期動作期間以外の期間において、周波数値が異なる駆動周波数が複数あるときは、F2はこれらの平均値とする。
初期動作期間としては、用いられるインクや流路の形状、装置の構成、装置の使用状況等により適宜変更される。初期動作期間の時間をT1[sec]、駆動シーケンスの時間をT[sec]としたとき、T1[sec]及びT[sec]は、T/10<T1<T/2を満たすことが好ましい。T/10<T1である場合、循環経路中の沈殿成分を十分に取り除くことができる。
F1としては、0.2Hz~5Hzが好ましく、0.5Hz~2Hzがより好ましい。0.2Hz以上であると、沈降している顔料等をより速く浮かび上がらせることができる。5Hz以下であると、インクの流動と停止がより明確になり、乱流が生じやすくなる。これにより、再分散にかかる時間を減らすことができる。
F2としては、0.5Hz以下であることが好ましく、0.2Hz以下であることがより好ましい。0.5Hz以下であると、送液停止となる回数を減らすことができ、再分散にかかる時間を減らすことができる。
本実施形態では、駆動シーケンス中、循環手段の駆動の時間と循環手段の非駆動の時間との割合を駆動比率としたとき、初期動作期間の駆動比率D1と初期動作期間以外の駆動比率D2は、D1<D2を満たすことが好ましい。
本実施形態では、送液シーケンスを送液動作の開始から前半部、中盤部、後半部の3つの時系列に分けたとき、前半部の駆動周波数>中盤部の駆動周波数>後半部の駆動周波数を満たすことが好ましい。例えば、図4の実施例2では、期間A(前半部)、期間B(中盤部)、期間C(後半部)の順に駆動周波数が小さくなっている。この場合、循環時の流れの特性の種類を更に増やすことができ、更に効率的な循環が期待できる。
本実施形態では、初期動作期間の後、F1と同程度の周波数値の駆動周波数と、F1よりも低い周波数値の駆動周波数とを交互に繰り返す期間が存在することが好ましい。例えば、図4の実施例3では、期間A(初期動作期間)の後、F1と同程度の周波数値の駆動周波数と、F1よりも低い周波数値の駆動周波数とを交互に繰り返す期間Bが存在している。この場合、循環時の流れの特性の種類を更に増やすことができ、更に効率的な循環が期待できる。
本実施形態では、初期動作期間の後、徐々に駆動周波数が低くなることが好ましい。例えば、図4の実施例4では、時系列に沿って期間A~Dが存在し、期間A~Dでは徐々に駆動周波数が低くなっている。この場合、循環時の流れの特性の種類を更に増やすことができ、更に効率的な循環が期待できる。
上述のように、本実施形態の液体を吐出する方法は、吐出手段により液体を吐出する吐出工程と、前記吐出手段と連通する循環経路に前記液体を循環させる循環工程と、を有し、前記循環工程は、前記循環経路中の液体を移動させる送液動作を繰り返し、前記送液動作の周期を駆動周波数としたとき、周波数値の異なる複数の前記駆動周波数を有する。本実施形態の液体を吐出する方法によれば、装置が長期間静置された後においても、液体の吐出を安定に行うことができる。
<インク>
以下、インクに用いる有機溶剤、水、顔料、樹脂、添加剤等について説明する。
<有機溶剤>
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず用いることができる。その中でも極性溶媒が好ましく、例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2-ペンタンジオール、1,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,3-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6-ヘキサントリオール、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、エチル-1,2,4-ブタントリオール、1,2,3-ブタントリオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、ペトリオール等の多価アルコール類、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ブチルエーテル、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、テトラエチ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等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、2-ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、N-ヒドロキシエチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ε-カプロラクタム、γ-ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロピオンアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物も好適に使用される。炭素数8以上のポリオール化合物の具体例としては、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールなどが挙げられる。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、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ブチルエーテル、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、テトラエチ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等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類などが挙げられる。
炭素数8以上のポリオール化合物、及びグリコールエーテル化合物は、記録媒体として紙を用いた場合に、インクの浸透性を向上させることができる。
有機溶剤のインク中における含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、15質量%以上80質量%以下がより好ましく、20質量%以上70質量%以下がさらに好ましい。
<水>
水系インクをして使用する場合には、インク中に水を使用する。水系インク中の水の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%~60質量%がより好ましい。
<顔料>
本発明において、インクを画像形成用途に用いる場合には、顔料を使用することが好ましい。顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、混晶を使用しても良い。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンダ顔料、シアン顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料として、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、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、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましく用いられる。
顔料の具体例として、黒色用としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、または銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、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(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、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、等がある。
白色用としては、顔料としては無機顔料あるいは有機樹脂粒子を使用することができ、単独あるいは2種以上併用することができる。無機顔料としては、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化ケイ素、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。有機樹脂粒子としては、樹脂粒子中に上記無機顔料を分散してなるものや樹脂中空粒子が挙げられる。これらの中で、隠蔽性やインク中での分散安定性の観点から、酸化チタン、酸化ケイ素が好ましい。また、無機顔料粒子として、中空の粒子も使用することができる。
メタリック用としては、金属光沢等の機能を有するものであれば特に限定されない。例えば、アルミニウム、銀、金、白金、ニッケル、クロム、錫、亜鉛、インジウム、チタン、銅、およびこれらの金属を有する合金を挙げることができる。これらの中でも、コストの観点及び優れた金属光沢を確保する観点から、アルミニウム、銀、およびこれらの金属を有する合金が好ましい。さらに、水系インクに使用する場合には、安定性および安全性の観点から銀、および銀を有する合金が好ましい。
また、染料を併用することも可能である。
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、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記染料として、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 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
インク中の色材の含有量は、画像濃度の向上、良好な定着性や吐出安定性の点から、0.1質量%以上15質量%以下が好ましく、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。
顔料を分散してインクを得るためには、顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法、顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法、分散剤を用いて分散させる方法、などが挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加することで、水中に分散可能とする方法が挙げられる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能とする方法が挙げられる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等を使用することが可能である。
竹本油脂社製RT-100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
<顔料分散体>
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを得ることが可能である。また、顔料と、その他水や分散剤などを混合して顔料分散体としたものに、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを製造することも可能である。
前記顔料分散体は、水、顔料、顔料分散剤、必要に応じてその他の成分を混合、分散し、粒径を調整して得られる。分散は分散機を用いると良い。
顔料分散体における顔料の粒径については特に制限はないが、顔料の分散安定性が良好となり、吐出安定性、画像濃度などの画像品質も高くなる点から、最大個数換算で最大頻度が20nm以上500nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。顔料の粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
前記顔料分散体における顔料の含有量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、良好な吐出安定性が得られ、また、画像濃度を高める点から、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、0.1質量%以上30質量%以下がより好ましい。
前記顔料分散体は、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
<樹脂>
インク中に含有する樹脂の種類としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン-ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。前記樹脂粒子としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
樹脂粒子の体積平均粒径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、良好な定着性、高い画像硬度を得る点から、10nm以上1,000nm以下が好ましく、10nm以上200nm以下がより好ましく、10nm以上100nm以下が特に好ましい。
前記体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
樹脂の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、定着性、インクの保存安定性の点から、インク全量に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下がより好ましい。
インク中の固形分の粒径については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、吐出安定性、画像濃度などの画像品質を高くする点から、最大個数換算で最大頻度が20nm以上1000nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。固形分は樹脂粒子や顔料の粒子等が含まれる。粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave-UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
<添加剤>
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
<界面活性剤>
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤には特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができる。中でも高pHでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。前記パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH、NHCHCHOH、NH(CHCHOH)、NH(CHCHOH)等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
ノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
アニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、などが挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
前記シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサンなどが挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤が水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。
このような界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学などから入手できる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一般式(S-1)式で表わされる、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
(但し、一般式(S-1)式中、m、n、a、及びbは、それぞれ独立に、整数を表わし、Rは、アルキレン基を表し、R’は、アルキル基を表す。)
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、例えば、KF-618、KF-642、KF-643(信越化学工業株式会社)、EMALEX-SS-5602、SS-1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ-2105、FZ-2118、FZ-2154、FZ-2161、FZ-2162、FZ-2163、FZ-2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK-33、BYK-387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などが挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換した炭素数が2~16の化合物が好ましく、フッ素置換した炭素数が4~16である化合物がより好ましい。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物などが挙げられる。これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が少ないため好ましく、特に一般式(F-1)及び一般式(F-2)で表わされるフッ素系界面活性剤が好ましい。
上記一般式(F-1)で表される化合物において、水溶性を付与するためにmは0~10の整数が好ましく、nは0~40の整数が好ましい。
一般式(F-2)
2n+1-CH2CH(OH)CH2-O-(CH2CH2O)-Y
上記一般式(F-2)で表される化合物において、YはH、又はCmF2m+1でmは1~6の整数、又はCHCH(OH)CH-CmF2m+1でmは4~6の整数、又はCpH2p+1でpは1~19の整数である。nは1~6の整数である。aは4~14の整数である。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。この市販品としては、例えば、サーフロンS-111、S-112、S-113、S-121、S-131、S-132、S-141、S-145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC-93、FC-95、FC-98、FC-129、FC-135、FC-170C、FC-430、FC-431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF-470、F-1405、F-474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN-100、FSN、FSO-100、FSO、FS-300、UR、キャプストーンFS-30、FS-31、FS-3100、FS-34、FS-35(いずれも、Chemours社製);FT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF-136A,PF-156A、PF-151N、PF-154、PF-159(オムノバ社製)、ユニダインDSN-403N(ダイキン工業株式会社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、Chemours社製のFS-3100、FS-34、FS-300、株式会社ネオス製のFT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150、FT-400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF-151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN-403Nが特に好ましい。
インク中における界面活性剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、濡れ性、吐出安定性に優れ、画像品質が向上する点から、0.001質量%以上5質量%以下が好ましく、0.05質量%以上5質量%以下がより好ましい。
<消泡剤>
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡剤などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
<防腐防黴剤>
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オンなどが挙げられる。
<防錆剤>
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
<pH調整剤>
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
以下、実施例を示して本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、以下「部」とあるのは「質量部」を表し、「%」とあるのは「質量%」を表す。
<酸化チタン顔料分散液の調製>
ビーカー中でアクリルコポリマー(DISPERBYK-2008:BYK製、有効成分60質量%)37.0gを高純水100.0gに溶解させ、酸化チタン(JR-600A:テイカ製(一次粒子径250nm)30.0gを添加し、ホモジナイザー(日本精機製作所製エクセルオートホモジナイザー)を用いて5000rpmで30分間分散を行い、次いで10000rpmで30分間分散を行った。得られた酸化チタン顔料分散液を水冷しながら超音波ホモジナイザー(日本精機製作所製US-300T(チップφ26))にて200μAで1時間分散を行った。その後、5μmのメンブランフィルター(セルロースアセテート膜)にて濾過を行い、酸化チタン顔料が18.0質量%の[酸化チタン顔料分散液]を得た。
<ポリカーボネート系ウレタン樹脂エマルジョンの調製>
撹拌機、還流冷却管及び温度計を挿入した反応容器に、ポリカーボネートジオール(1,6-ヘキサンジオールとジメチルカーボネートの反応生成物)1500g、2,2-ジメチロールプロピオン酸(DMPA)220g、及び、N-メチルピロリドン(NMP)1347gを窒素気流下で仕込み、60℃に加熱してDMPAを溶解させた。
次いで、反応容器に、4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートを1445g、ジブチルスズジラウリレート(触媒)を2.6g加えて90℃まで加熱し、5時間かけてウレタン化反応を行い、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを得た。次いで、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含む反応混合物を80℃まで冷却し、これにトリエチルアミン151gを添加・混合したものの中から4340gを抜き出して、強撹拌しつつ高純水5100g及びトリエチルアミン14gの混合溶液の中に加えた。次いで、高純水にて作成した氷1800gを投入し、35質量%の2-メチル-1,5-ペンタンジアミン水溶液626gを加えて鎖延長反応を行い、固形分濃度が30質量%となるように溶媒を留去して、[ポリカーボネート系ウレタン樹脂エマルジョン]を得た。
(実施例1)
<白インクの調製>
ビーカー内に以下を投入し、1時間撹拌を行い、均一に混合した。
・界面活性剤(ソフタノールEP-5035) 1.9部
・1,4-ブタンジオール 14.2部
・防腐防黴剤(アビシア社製プロキセルLV) 0.1部
・下記一般式(I)で示されるアミド化合物 1.7部
・高純水 14.2部
Figure 0007486016000003
その後、以下の処方で[酸化チタン顔料分散液]と[ポリカーボネート系ウレタン樹脂エマルジョン]をビーカーに添加し、1時間攪拌反することで、均一な分散混合液を作製した。
・酸化チタン顔料分散液 45.4部
・ポリカーボネート系ウレタン樹脂エマルジョン 25.0部
得られた分散混合液を0.2μmポリプロピレンフィルターにて加圧濾過し、[白インク1]を作製した。
次いで、図1~図3に示す液体を吐出する装置において、インクジェットヘッドを備えるインクジェット装置とし、作製した[白インク1]を装置に充填し、循環経路をインクで満たした状態にし、3日間静置した。3日後、装置の電源を入れ、初期動作として図4及び下記表1に示される循環ポンプの駆動シーケンスのようにインクの循環を実施した。その後、全面白ベタの画像を1枚印字出力した。
(実施例2~4、比較例1)
実施例1における循環ポンプの駆動シーケンスを図4及び下記表1のように変更した以外は、実施例1と同様にして画像を出力した。
上記実施例及び比較例における駆動シーケンスの詳細を表1、表2に示す。なお、表2中、T1、F1、D1は、それぞれ表1中のTa、Fa、Daと同じである。また、表2中、F2、D2は、表1中のFb~Fdの平均値、Db~Ddの平均値である。
Figure 0007486016000004
Figure 0007486016000005
(評価)
実施例1~4の循環ポンプ駆動シーケンス後の印字では、問題なく印字できたのに対し、比較例1の循環ポンプ駆動シーケンス後の印字では、印字が進むに従い、ベタ画像にスジが見られるようになり画像品質上問題があるものとなった。
1 液体吐出ヘッド
10 キャリッジ
13 キャリッジ走査レール
14 排気部
15 保持部
16 支持部材
17 プラテン移動台
18 メンテナンスユニット
19 プラテン移動レール
22 装置本体
24 カートリッジホルダ
26 カートリッジ
30 操作部
40 循環経路
44a、44b 供給側フィルター
46 循環側フィルター
48 三方継手
52 循環手段
54 循環ポンプモータ
56 アンブレラ弁
60 ローリング式ピストンポンプ
特開2018-103616号公報

Claims (14)

  1. 液体を吐出する吐出手段と、
    前記吐出手段と連通し、前記液体が循環する循環経路と、
    前記循環経路中の液体を循環させる循環手段と、を備え、
    前記循環手段は、駆動と非駆動を繰り返す送液動作を行い、該送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数において周波数値の異なる複数の前記周波数を有し、
    前記循環手段が所定時間前記送液動作をしなかった後、前記送液動作を開始する場合において、前記送液動作を開始してから再び所定時間前記送液動作をしなくなるまでの期間を駆動シーケンスとし、かつ、前記送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数を駆動周波数とし、前記駆動シーケンス中の初期の期間を初期動作期間とし、前記初期動作期間における前記駆動周波数をF1、前記駆動シーケンス中の前記初期動作期間以外の期間における前記駆動周波数をF2としたとき、F1>F2を満たし、
    前記初期動作期間の時間をT1[sec]、前記駆動シーケンスの時間をT[sec]としたとき、前記T1[sec]及び前記T[sec]は、T/10<T1<T/2を満たすことを特徴とする液体を吐出する装置。
    ただし、前記初期動作期間以外の期間において、周波数値が異なる前記駆動周波数が複数あるときは、前記F2はこれらの平均値とする。
  2. 液体を吐出する吐出手段と、
    前記吐出手段と連通し、前記液体が循環する循環経路と、
    前記循環経路中の液体を循環させる循環手段と、を備え、
    前記循環手段は、駆動と非駆動を繰り返す送液動作を行い、該送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数において周波数値の異なる複数の前記周波数を有し、
    前記循環手段が所定時間前記送液動作をしなかった後、前記送液動作を開始する場合において、前記送液動作を開始してから再び所定時間前記送液動作をしなくなるまでの期間を駆動シーケンスとし、かつ、前記送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数を駆動周波数とし、前記駆動シーケンス中の初期の期間を初期動作期間とし、前記初期動作期間における前記駆動周波数をF1、前記駆動シーケンス中の前記初期動作期間以外の期間における前記駆動周波数をF2としたとき、F1>F2を満たし、
    前記F1は、0.2Hz~5Hzであることを特徴とする液体を吐出する装置。
    ただし、前記初期動作期間以外の期間において、周波数値が異なる前記駆動周波数が複数あるときは、前記F2はこれらの平均値とする。
  3. 液体を吐出する吐出手段と、
    前記吐出手段と連通し、前記液体が循環する循環経路と、
    前記循環経路中の液体を循環させる循環手段と、を備え、
    前記循環手段は、駆動と非駆動を繰り返す送液動作を行い、該送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数において周波数値の異なる複数の前記周波数を有し、
    前記循環手段が所定時間前記送液動作をしなかった後、前記送液動作を開始する場合において、前記送液動作を開始してから再び所定時間前記送液動作をしなくなるまでの期間を駆動シーケンスとし、かつ、前記送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数を駆動周波数とし、前記駆動シーケンス中の初期の期間を初期動作期間とし、前記初期動作期間における前記駆動周波数をF1、前記駆動シーケンス中の前記初期動作期間以外の期間における前記駆動周波数をF2としたとき、F1>F2を満たし、
    前記F2は、0.5Hz以下であることを特徴とする液体を吐出する装置。
    ただし、前記初期動作期間以外の期間において、周波数値が異なる前記駆動周波数が複数あるときは、前記F2はこれらの平均値とする。
  4. 液体を吐出する吐出手段と、
    前記吐出手段と連通し、前記液体が循環する循環経路と、
    前記循環経路中の液体を循環させる循環手段と、を備え、
    前記循環手段は、駆動と非駆動を繰り返す送液動作を行い、該送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数において周波数値の異なる複数の前記周波数を有し、
    前記循環手段が所定時間前記送液動作をしなかった後、前記送液動作を開始する場合において、前記送液動作を開始してから再び所定時間前記送液動作をしなくなるまでの期間を駆動シーケンスとし、かつ、前記送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数を駆動周波数とし、前記駆動シーケンス中の初期の期間を初期動作期間とし、前記初期動作期間における前記駆動周波数をF1、前記駆動シーケンス中の前記初期動作期間以外の期間における前記駆動周波数をF2としたとき、F1>F2を満たし、
    前記駆動シーケンスを前記送液動作の開始から前半部、中盤部、後半部の3つの時系列に分けたとき、前記前半部の前記駆動周波数>前記中盤部の前記駆動周波数>前記後半部の前記駆動周波数を満たすことを特徴とする液体を吐出する装置。
    ただし、前記初期動作期間以外の期間において、周波数値が異なる前記駆動周波数が複数あるときは、前記F2はこれらの平均値とする。
  5. 液体を吐出する吐出手段と、
    前記吐出手段と連通し、前記液体が循環する循環経路と、
    前記循環経路中の液体を循環させる循環手段と、を備え、
    前記循環手段は、駆動と非駆動を繰り返す送液動作を行い、該送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数において周波数値の異なる複数の前記周波数を有し、
    前記循環手段が所定時間前記送液動作をしなかった後、前記送液動作を開始する場合において、前記送液動作を開始してから再び所定時間前記送液動作をしなくなるまでの期間を駆動シーケンスとし、かつ、前記送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数を駆動周波数とし、前記駆動シーケンス中の初期の期間を初期動作期間とし、前記初期動作期間における前記駆動周波数をF1、前記駆動シーケンス中の前記初期動作期間以外の期間における前記駆動周波数をF2としたとき、F1>F2を満たし、
    前記初期動作期間の後、徐々に前記駆動周波数が低くなることを特徴とする液体を吐出する装置。
    ただし、前記初期動作期間以外の期間において、周波数値が異なる前記駆動周波数が複数あるときは、前記F2はこれらの平均値とする。
  6. 前記初期動作期間の時間をT1[sec]、前記駆動シーケンスの時間をT[sec]としたとき、前記T1[sec]及び前記T[sec]は、T/10<T1<T/2を満たすことを特徴とする請求項2~5のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
  7. 前記F1は、0.2Hz~5Hzであることを特徴とする請求項1、3、4又は5に記載の液体を吐出する装置。
  8. 前記F2は、0.5Hz以下であることを特徴とする請求項1、2、4又は5に記載の液体を吐出する装置。
  9. 前記駆動シーケンスを前記送液動作の開始から前半部、中盤部、後半部の3つの時系列に分けたとき、前記前半部の前記駆動周波数>前記中盤部の前記駆動周波数>前記後半部の前記駆動周波数を満たすことを特徴とする請求項1、2、3又は5に記載の液体を吐出する装置。
  10. 前記初期動作期間の後、徐々に前記駆動周波数が低くなることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
  11. 前記初期動作期間の後、前記F1と同程度の周波数値の前記駆動周波数と、前記F1よりも低い周波数値の前記駆動周波数とを交互に繰り返す期間が存在することを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
  12. 前記液体は、シルバー又は白色の色材を含むことを特徴とする請求項1~11のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
  13. 前記吐出手段は、インクジェットヘッドであることを特徴とする請求項1~12のいずれかに記載の液体を吐出する装置。
  14. 吐出手段により液体を吐出する吐出工程と、
    循環手段を用いて、前記吐出手段と連通する循環経路に前記液体を循環させる循環工程と、を有し、
    前記循環工程は、前記循環手段の駆動と非駆動を繰り返す送液動作を行い、該送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数において周波数値の異なる複数の前記周波数を有し、
    前記循環手段が所定時間前記送液動作をしなかった後、前記送液動作を開始する場合において、前記送液動作を開始してから再び所定時間前記送液動作をしなくなるまでの期間を駆動シーケンスとし、かつ、前記送液動作における駆動と非駆動の繰り返しの周波数を駆動周波数とし、前記駆動シーケンス中の初期の期間を初期動作期間とし、前記初期動作期間における前記駆動周波数をF1、前記駆動シーケンス中の前記初期動作期間以外の期間における前記駆動周波数をF2としたとき、F1>F2を満たし、
    前記初期動作期間の時間をT1[sec]、前記駆動シーケンスの時間をT[sec]としたとき、前記T1[sec]及び前記T[sec]は、T/10<T1<T/2を満たすことを特徴とする液体を吐出する方法。
    ただし、前記初期動作期間以外の期間において、周波数値が異なる前記駆動周波数が複数あるときは、前記F2はこれらの平均値とする。
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