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JP2009001741A - 記録用インク及びその製造方法、並びにインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents

記録用インク及びその製造方法、並びにインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置 Download PDF

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JP2009001741A
JP2009001741A JP2007166215A JP2007166215A JP2009001741A JP 2009001741 A JP2009001741 A JP 2009001741A JP 2007166215 A JP2007166215 A JP 2007166215A JP 2007166215 A JP2007166215 A JP 2007166215A JP 2009001741 A JP2009001741 A JP 2009001741A
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Japan
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mass
recording ink
antifoaming agent
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JP2007166215A
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Yuki Yokohama
佑樹 横濱
Akihiko Goto
明彦 後藤
Shigeru Higeta
茂 日下田
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

【課題】泡立ちが少なく、保存安定性及び吐出安定性に優れている記録用インク及び該記録用インクの製造方法並びに該記録用インク等の提供。
【解決手段】少なくとも、顔料、水、フッ素系界面活性剤、下記一般式(1)で表される化合物、ポリマー微粒子、及び消泡剤を含有してなり、ポリマー微粒子がウレタン系ポリマー微粒子であり、該ウレタン系ポリマー微粒子の記録用インクにおける含有量が0.1質量%〜10質量%であり、消泡剤が体積平均粒径10μm以下のシリコーン消泡剤であり、シリコーン消泡剤の記録用インクにおける含有量が0.005質量%〜3質量%であり、録用インクが、ガラス繊維を含有するフィルターでろ過して調製される記録用インクである。
Figure 2009001741

は炭素数1〜20のアルキル基、アリル基、及びアラルキル基のいずれかを表す。Lは0〜7の整数を表す。nは20〜200の整数を表す。
【選択図】なし

Description

本発明は、インクジェット記録方式に好適な記録用インク及び該記録用インクの製造方法、並びに該記録用インクを用いたインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置に関する。
インクジェット記録方式を用いたインクジェットプリンターは、小型で価格が安く、カラー化が容易であることから、急速に普及している。近年では、高画質なインク記録物を高速で記録することが求められており、この要求に答えるため、インクジェット記録方式に用いる記録用インクは、様々な特性を満たしていなければならない。例えば、普通紙で高画質に記録するためには、普通紙に着弾したインクが滲まないように、高浸透性の記録用インクが適している。また、高速記録に対応するためには、記録用インクに高浸透性及び速乾性が求められる。更に、高い信頼性を確保するためには、分散乃至溶解安定性、保存安定性、及び吐出安定性の良好な記録用インクが求められる。これらの中でも、吐出安定性においては、記録用インクに発生する気泡を抑制することが重要である。更に、記録用インクは、カートリッジへの充填時、ヘッドへのカートリッジ装着時及び装着後のインク吸引時、記録中、記録休止時に気泡が発生し易く、吐出不良を引き起こし易いという問題がある。
これらの問題点を解決するため、本願出願人は、先に、下記一般式(1)で表されるノニオン系界面活性剤を分散剤として含有してなり、画像鮮明性、吐出安定性、及びインク保存性などに優れたインクジェット記録用インクについて提案している(特許文献1参照)。
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(1)中、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、アリル基、及びアラルキル基のいずれかを表す。Lは、0〜7の整数を表す。nは、20〜200の整数を表す。
しかし、前記インクジェット記録用インクの吐出安定性は、該インクを搭載したインクジェットプリンターを一定環境下で放置した後の吐出状態を述べたものであって、泡立ちについては何ら開示されておらず、顔料の分散に界面活性剤を使用しているため、泡立ち易いという問題がある。
また、本願出願人は、既に、上記一般式(1)で表される化合物と、シリコーンオイルエマルジョンとを含有してなり、画像彩度、及びインク保存性に優れたインクジェット記録用インクについて提案している(特許文献2参照)。しかし、この提案においても、シリコーンオイルエマルジョンは顔料の凝集防止、彩度向上を目的としたものであって、泡立ち易いという問題がある。
そこで、泡立ちによるインクの吐出不良を解決する方法として、様々な組成のインクが提案されている。例えば、JIS K3362−1970による5分間後の泡の安定度が0mmであるインクジェット記録用インクが提案されている(特許文献3参照)。しかし、この提案では、炭素数が5以下の低級アルキルアルコール、及びノニオン系界面活性剤の少なくとも1種を含有しており、紙に対する浸透性が低いため、高速での記録に適さないという問題がある。
また、特定のアセチレングリコール系の界面活性剤を含有してなり、浸透性が高く、かつ泡立ちの少ないインクが提案されている(特許文献4参照)。しかし、特定のアセチレングリコール系の界面活性剤は、着色剤の種類によっては、着色剤と疎水性相互作用を生じるため、乾燥速度が向上せず、着色剤としてカーボンブラック等の顔料を用いた場合には、該顔料が凝集しやすく、ノズルの目詰まりの発生、及びインク噴射方向の曲がりなどが発生しやすいという問題がある。
また、フッ素系界面活性剤と、シリカを含有するシリコーン消泡剤とを含有してなるインク組成物が提案されている(特許文献5参照)。しかし、このインク組成物は非水系インクであり、水系インクについては開示されていない。
また、自己乳化型又はエマルジョン型のシリコーン消泡剤を含有するインク組成物が提案されている(特許文献6参照)。しかし、インク組成物の着色剤として顔料を使用する場合には、自己分散型顔料又は顔料を含有するポリマー微粒子であることに限定されており、分散剤として界面活性剤を使用することは開示されていない。また、前記インク組成物をフィルターでろ過すると、シリコーン消泡剤がフィルター通過時に減少して、インク中のシリコーン消泡剤の量が減少するので、泡立ち易い。一方、フィルターを使用しないとノズルの目詰まりが発生して、吐出不良を引き起こしてしまうことがある。
したがって現在までのところ、分散剤として界面活性剤を使用した記録用インク及びその関連技術において、保存安定性及び吐出安定性に優れ、泡立ちの問題を解決した組成のインクは未だ提供されていないのが現状である。
特開2006−45436号公報 特開2004−238573号公報 特公平7−260149号公報 特開2000−144026号公報 特開2002−526631号公報 特開2004−59913号公報
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、泡立ちが少なく、保存安定性及び吐出安定性に優れている記録用インク及び該記録用インクの製造方法、並びに該記録用インクを用いたインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 少なくとも、顔料、水、フッ素系界面活性剤、下記一般式(1)で表される化合物、ポリマー微粒子、及び消泡剤を含有する記録用インクであって、
前記ポリマー微粒子がウレタン系ポリマー微粒子であり、該ウレタン系ポリマー微粒子の前記記録用インクにおける含有量が0.1質量%〜10質量%であり、
前記消泡剤が体積平均粒径10μm以下のシリコーン消泡剤であり、該シリコーン消泡剤の前記記録用インクにおける含有量が0.005質量%〜3質量%であり、
前記記録用インクが、ガラス繊維を含有するフィルターでろ過して調製されることを特徴とする記録用インクである。
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(1)中、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、アリル基、及びアラルキル基のいずれかを表す。Lは、0〜7の整数を表す。nは、20〜200の整数を表す。
<2> ウレタン系ポリマー微粒子が、アニオン性自己乳化型エーテル系である前記<1>に記載の記録用インクである。
<3> シリコーン消泡剤が、コンパウンド型シリコーン消泡剤、エマルジョン型シリコーン消泡剤、及び自己乳化型シリコーン消泡剤のいずれかである前記<1>から<2>のいずれかに記載の記録用インクである。
<4> フッ素系界面活性剤が、下記一般式(2)で表される化合物を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の記録用インクである。
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、mは0〜10の整数、nは0〜40の整数を表す。
<5> フッ素系界面活性剤の記録用インクにおける含有量が、0.1質量%〜10質量%である前記<1>から<4>のいずれかに記載の記録用インクである。
<6> ガラス繊維を含有するフィルターの孔径が0.5μm〜6μmである前記<1>から<5>のいずれかに記載の記録用インクである。
<7> 少なくとも、顔料と、水と、フッ素系界面活性剤と、下記一般式(1)で表される化合物と、ウレタン系ポリマー微粒子と、体積平均粒径10μm以下のシリコーン消泡剤とを混合してなるインクを、ガラス繊維を含有するフィルターでろ過して調製することを特徴とする記録用インクの製造方法である。
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(1)中、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、アリル基、及びアラルキル基のいずれかを表す。Lは、0〜7の整数を表す。nは、20〜200の整数を表す。
<8> ウレタン系ポリマー微粒子が、アニオン性自己乳化型エーテル系である前記<7>に記載の記録用インクの製造方法である。
<9> シリコーン消泡剤が、コンパウンド型シリコーン消泡剤、エマルジョン型シリコーン消泡剤、及び自己乳化型シリコーン消泡剤のいずれかである前記<7>から<8>のいずれかに記載の記録用インクの製造方法である。
<10> フッ素系界面活性剤が、下記一般式(2)で表される化合物を含有する前記<7>から<9>のいずれかに記載の記録用インクの製造方法である。
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、mは0〜10の整数、nは0〜40の整数を表す。
<11> フッ素系界面活性剤の記録用インクにおける含有量が、0.1質量%〜10質量%である前記<7>から<10>のいずれかに記載の記録用インクの製造方法である。
<12> ガラス繊維を含有するフィルターの孔径が0.5μm〜6μmである前記<7>から<11>のいずれかに記載の記録用インクの製造方法である。
<13> 前記<1>から<6>のいずれかに記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも含むことを特徴とするインクジェット記録方法である。
<14> 刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である前記<13>に記載のインクジェット記録方法である。
<15> 前記<1>から<6>のいずれかに記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段を少なくとも有することを特徴とするインクジェット記録装置である。
<16> 刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である前記<15>に記載のインクジェット記録装置である。
本発明の記録用インクは、少なくとも、顔料、水、フッ素系界面活性剤、上記一般式(1)で表される化合物、ポリマー微粒子、及び消泡剤を含有してなり、
前記ポリマー微粒子がウレタン系ポリマー微粒子であり、該ウレタン系ポリマー微粒子の前記記録用インクにおける含有量が0.1質量%〜10質量%であり、
前記消泡剤が体積平均粒径10μm以下のシリコーン消泡剤であり、該シリコーン消泡剤の前記記録用インクにおける含有量が0.005質量%〜3質量%であり、
前記記録用インクが、ガラス繊維を含有するフィルターでろ過して調製されるので、泡立ちが少なく、保存安定性及び吐出安定性に優れている。
本発明の記録用インクの製造方法は、少なくとも、顔料と、水と、フッ素系界面活性剤と、上記一般式(1)で表される化合物と、ウレタン系ポリマー微粒子と、体積平均粒径10μm以下のシリコーン消泡剤とを混合してなるインクを、ガラス繊維を含有するフィルターでろ過して調製されるので、泡立ちが少なく、保存安定性及び吐出安定性に優れた記録用インクを効率よく製造することができる。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明の前記記録用インクにエネルギーを印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも含んでなる。本発明のインクジェット記録方法においては、前記インク飛翔工程において、本発明の前記記録用インクにエネルギーを印加し、該記録用インクを飛翔させて画像が記録される。その結果、泡立ちが少なく、保存安定性及び吐出安定性に優れ、高品位な画像記録が可能である。
本発明のインクジェット記録装置は、本発明の前記記録用インクにエネルギーを印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段を少なくとも有してなる。該インクジェット記録装置においては、前記インク飛翔手段が、本発明の前記記録用インクにエネルギーを印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録する。その結果、泡立ちが少なく、保存安定性及び吐出安定性に優れ、高品位な画像記録が可能である。
本発明によると、従来における問題を解決することができ、泡立ちが少なく、保存安定性及び吐出安定性に優れている記録用インク及び該記録用インクの製造方法、並びに該記録用インクを用いたインクジェット記録方法及びインクジェット記録装置を提供することができる。
(記録用インク及び記録用インクの製造方法)
本発明の記録用インクは、少なくとも、顔料、水、フッ素系界面活性剤、下記一般式(1)で表される化合物、ポリマー微粒子、及び消泡剤を含有してなり、湿潤剤、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(1)中、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、アリル基、及びアラルキル基のいずれかを表す。Lは、0〜7の整数を表す。nは、20〜200の整数を表す。
前記記録用インクは、ガラス繊維を含有するフィルターでろ過して調製される。
本発明の記録用インクの製造方法は、少なくとも、顔料と、水と、フッ素系界面活性剤と、上記一般式(1)で表される化合物と、ウレタン系ポリマー微粒子と、体積平均粒径10μm以下のシリコーン消泡剤とを混合してなるインクを、ガラス繊維を含有するフィルターでろ過して調製する。
本発明の記録用インクは、本発明の記録用インクの製造方法により製造される。
以下、本発明の記録用インクの説明を通じて、本発明の記録用インクの製造方法の詳細についても説明する。
本発明の記録用インクは、ガラス繊維を含有するフィルターで濾過して調製される。一般的に、記録用インクの濾過に使用されるフィルターの材質としては、ガラス繊維の他に、ポリプロピレン、ポリエチレン、四フッ化ポリエチレン、ポリエステルなどがある。濾過によって、前記記録用インク中の粗大粒子、不純物、ごみなどが取り除かれる割合は、濾過フィルターの材質及び孔径に左右される。この際、前記記録用インクと濾過フィルターの溶解性パラメーターが近い場合には、前記記録用インクが濾過フィルターに吸着して取り除かれてしまうことがある。
また、シリコーン消泡剤を含む記録用インクを調合した後、濾過して不純物、ごみなどを取り除く場合には、記録用インク中のシリコーン消泡剤も一部取り除かれてしまうことがある。特にシリコーン消泡剤にシリカ粒子が含まれていると、濾過によって粒径の大きなシリカ粒子が取り除かれてしまい記録用インクの消泡性が低下する。更に、シリコーン消泡剤中のシリカ粒子以外の、シリコーンオイル、シリコーンエマルジョンも、濾過フィルターの材質によってはフィルターに吸着してインク中から取り除かれ、消泡性が低下する。
したがって濾過フィルターの材質として、前記記録用インクに使用されるシリコーン消泡剤がフィルターへの吸着によって取り除かれ難い点から、ガラス繊維が用いられる。
このようなガラス繊維を含有するフィルターとしては、例えばアドバンテック東洋株式会社製ガラス繊維フィルター、日本ポール株式会社製のガラス繊維フィルターなどが挙げられる。
前記濾過フィルターの孔径は、0.5μm〜6μmが好ましく、1.0μm〜3μmがより好ましい。前記孔径が0.5μm未満であると、記録用インク中のシリコーン消泡剤が濾過フィルターによって取り除かれてしまい、また必要以上に粒子が取り除かれて、濾過フィルターの寿命が短くなることがある。一方、前記孔径が6μmを超えると、記録用インク中の不純物やごみを取り除けず、記録用インクをヘッドから吐出する際にノズルで目詰まりが発生することがある。
−一般式(1)で表される化合物−
本発明で使用される着色剤としての顔料は、下記一般式(1)で示される化合物で分散されている。下記一般式(1)で示される化合物を分散剤として用いることにより、平均粒径が小さく、保存安定性に優れた水系顔料分散体、及び水系顔料インクを得ることができる。
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(1)中、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、アリル基、及びアラルキル基のいずれかを表す。Lは、0〜7の整数を表す。nは、20〜200の整数を表す。
前記一般式(1)において、nは、20〜200の整数であり、20〜100が好ましく、30〜50がより好ましい。前記nが、20未満であると、分散安定性が低下する傾向があり、平均粒径が大きい顔料を含むインクとなるため満足な彩度が得られないことがあり、200を超えると、インクの粘度が高くなり、インクジェット記録方式での記録が困難になることがある。
このような親水基としてポリオキシエチレン基を含むことにより、顔料表面の電荷を良好に維持することができる。
における炭素数1〜20のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、などが挙げられる。
におけるアラルキル基としては、例えばベンジル、フェネチル、2−メチルベンジル、3−メチルベンジル、4−メチルベンジルなどが挙げられる。
前記一般式(1)で表される化合物としては、ポリオキシエチレン(n=20)β−ナフチルエーテル、ポリオキシエチレン(n=40)β−ナフチルエーテル、ポリオキシエチレン(n=60)β−ナフチルエーテルなどが挙げられる。これらの中でも、ポリオキシエチレン(n=40)β−ナフチルエーテルが特に好ましい。
前記一般式(1)で表される化合物の含有量は、質量基準で、前記記録用インクにおける顔料1に対して0.1〜2.0が好ましく、0.1〜1.0がより好ましい。該含有量範囲において、平均粒径の小さいインクを提供できる。前記含有量が0.1未満であると、顔料の分散が不十分となることがあり、2.0を超えると、インクの粘度が高すぎてインクジェット方式での記録が困難になることがある。
−フッ素系界面活性剤−
前記フッ素系界面活性剤が記録用インク中に含有されていると、該記録用インクが紙等の記録媒体上に着弾した際の浸透性が高くなり、記録媒体上での色境界にじみを防止できる。一般的に、フッ素系界面活性剤は浸透性が高く、印字品質を向上できるが、泡立ち易い。そこで、本発明に用いることで、高い印字品質を維持しながら、泡立ちの少ない記録用インクを得ることができる。
前記フッ素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、例えばパーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物、下記一般式(2)で表される化合物、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、下記一般式(2)で表される化合物が信頼性の高い点から特に好ましい。
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、mは0〜10の整数、nは0〜40の整数を表す。
前記フッ素系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、該市販品としては、例えばS−144、S−145(いずれも、旭硝子株式会社製);FC−170C、FC−430、フロラード−FC4430(いずれも、住友スリーエム株式会社製);FSO、FSO−100、FSN、FSN−100、FS−300(いずれも、DuPont社製);FT−250、251(ネオス株式会社製)、などが挙げられる。これらの中でも、良好な印字品質、及び保存性の点からDuPont社製のFSO、FSO−100、FSN、FSN−100、FS−300が特に好ましい。
前記フッ素系界面活性剤の前記記録用インクにおける含有量は、0.1質量%〜10質量%が好ましく、0.1質量%〜5質量%がより好ましい。前記含有量が、0.1質量%未満であると、浸透性の向上に顕著な効果が得られないことがあり、10質量%を超えると、高温下で保存した時に粘度上昇、凝集等が起こり、吐出安定性に問題が生じることがある。
−ポリマー微粒子−
前記ポリマー微粒子は、インクが紙のような記録媒体に着弾した際、増粘乃至凝集する性質を持ち、紙への定着を促進する効果を有する。また、ポリマー微粒子の種類によっては紙上で皮膜を形成し、印刷物の耐擦性をも向上させる効果を有する。更に、ポリマー微粒子を添加することで顔料の分散安定性が向上する。
前記ポリマー微粒子としては、ウレタン系ポリマー微粒子が用いられる。該ウレタン系ポリマー微粒子を、顔料インクの原料として使用する際、又はインク作製後において、O/W型のエマルジョンとして存在する。
前記ウレタン系ポリマー微粒子のエマルジョンには、比較的親水性の通常のウレタン系ポリマー微粒子を外部に乳化剤を使用してエマルジョン化したものと、ウレタン系ポリマー微粒子自体に乳化剤の働きをする官能基を共重合等の手段で導入したアニオン性自己乳化型のエマルジョンとがある。本発明においてはいずれも実施可能であるが、顔料及び分散剤との各種組み合わせにおいて、常に分散安定性に優れている点からアニオン性自己乳化型ウレタン系ポリマー微粒子のエマルジョンが好ましい。この場合、顔料の固着性及び分散安定性の面でポリエステル型、又はポリカーボネート型よりもエーテル型である方が好ましい。その理由は定かではないが、非エーテル型は耐溶剤性に弱いものが多く、インクの高温保存時に増粘し凝集しやすいことが考えられる。
前記ウレタン系ポリマー微粒子の平均粒径(D50)は、200nm以下であることが好ましく、100nm以下がより好ましく、80nm以下が更に好ましい。前記平均粒径が200nmを超えると、インクジェット記録装置のノズルに目詰まりが生じて吐出不良が発生し易くなることがある。
前記平均粒径は、例えば23℃、55%RHの環境下、日機装株式会社製のマイクロトラックUPAで動的光散乱法により測定することができる。
前記ウレタン系ポリマー微粒子としては、市販品を使用することができ、該市販品としては、例えば、SF460、SF460S、SF420、SF110、SF300、SF361(日本ユニカー株式会社製);W5025、W5661(いずれも、三井化学ポリウレタン株式会社製)、などが挙げられる。
前記ウレタン系ポリマー微粒子の前記記録用インクにおける含有量は、0.1質量%〜10質量%であり、0.1質量%〜1質量%が好ましい。前記含有量が、0.1質量%未満であると、記録媒体へ着弾した後、ポリマー微粒子が顔料を覆う量が不十分で、耐擦過効果が小さくなることがあり、10質量%を超えると、インクの保存安定性、吐出安定性に問題が生じることがある。
−消泡剤−
前記消泡剤としては、シリコーン消泡剤を用いる。前記シリコーン消泡剤には、コンパウンド型シリコーン消泡剤、エマルジョン型シリコーン消泡剤、自己乳化型シリコーン消泡剤、などが挙げられる。前記コンパウンド型シリコーン消泡剤は、オイル型シリコーン消泡剤にシリカ、アルミナ等の微粒子を分散させて消泡性を上げたものである。前記エマルジョン型シリコーン消泡剤は、前記コンパウンド型消泡剤を乳化剤によってO/W型のエマルジョンにして水への分散性を上げたものである。前記自己乳化型シリコーン消泡剤は、シリコーンオイルとシリカを含み、水に希釈すると容易にO/W型のエマルジョンになるものである。
本発明の記録用インクにおいては、フッ素系界面活性剤を使用しているため、インクの表面張力が低くなり泡立ち易い。そのため、前記のシリコーン消泡剤の中でも、消泡性に優れたシリカ粒子を含むコンパウンド型シリコーン消泡剤、エマルジョン型シリコーン消泡剤、自己乳化型シリコーン消泡剤が好ましい。
前記シリコーン消泡剤の体積平均粒径は、10μm以下であり、1μm〜10μmが好ましい。前記体積平均粒径が10μmを超えると、インク調合時の濾過工程において前記記録用インク中からシリコーン消泡剤が取り除かれてしまうことがある。また、インク調合時の濾過工程で孔径の大きなフィルターを使用して体積平均粒径が10μmより大きなシリコーン消泡剤がインク中に残っていると、インクジェット記録装置から前記記録用インクを吐出する際に、ヘッドの一般的なノズル径が20μm〜30μmであるので、目詰まりが発生して吐出不良を引き起こしてしまうことがある。
更に、体積平均粒径が10μm以下の前記シリコーン消泡剤を孔径6μm以下のガラス繊維含有フィルターでろ過する際に、シリコーン消泡剤中の粒径6μmより大きなシリカはフィルターにより取り除かれるが、粒径6μm以下のシリカはフィルターを通過してインクの消泡性を改善する。また、シリコーン消泡剤中のシリカ以外の粒径が6μmより大きなシリコーンオイル及びシリコーンエマルジョンもフィルターを通過してインクの消泡性を改善する。その理由は定かではないが、シリコーンオイル及びシリコーンエマルジョンは固体のシリカとは異なり、その形状を変形することでフィルターの通過が可能になると考えられる。
また、同様の原理に基づき、シリコーン消泡剤中のシリコーンオイル及びシリコーンエマルジョンは、粒径6μmより大きくても10μmより小さければ、ヘッドのノズルの目詰まりは起こりにくいと推定される。
前記シリコーン消泡剤の体積平均粒径は、例えば23℃、55%RHの環境下、日機装株式会社製のマイクロトラックUPAで動的光散乱法により測定することができる。
前記シリコーン消泡剤としては、市販品を使用することができ、該市販品としては、例えば、KS−508、KS−531、KM−72、KM−72F、KM−90、KM−98(いずれも、信越化学工業株式会社製);SF−8427、SF−8428、SH−3749、SH−8400、FZ−2101、FZ−2104、FZ−2118、FZ−2203、FZ−2207(いずれも、東レ・ダウコーニング株式会社製);BYK−345、BYK−346、BYK−348(ビッグケミー・ジャパン株式会社製)、などが挙げられる。
前記シリコーン消泡剤の前記記録用インクにおける含有量は、0.005質量%〜3質量%であり、0.01質量%〜0.5質量%が好ましい。前記含有量が、0.005質量%未満であると、消泡効果の改善が不十分であり、3質量%を超えると、インクの保存安定性、吐出安定性に問題が生じることがある。
−顔料−
前記顔料としては、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、無機顔料、及び有機顔料のいずれであってもよい。
前記無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー、カーボンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックなどが好ましい。なお、前記カーボンブラックとしては、例えば、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ものが挙げられる。
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料などがより好ましい。
前記アゾ顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、などが挙げられる。
前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、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、キノフラロン顔料、などが挙げられる。
前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。
前記着色剤の色としては、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、黒色用のもの、カラー用のもの、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記黒色用のものとしては、例えば、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、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、などが挙げられる。
前記カーボンブラックとしては、ファーネス法、チャネル法で製造されたカーボンブラックで、一次粒径が、15nm〜40nm、BET法による比表面積が、50〜300m/g、DBP吸油量が、40〜150ml/100g、揮発分が0.5〜10%、pH値が2〜9を有するものが好ましい。このようなものとしては、例えば、No.2300、No.900、MCF−88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B(以上、三菱化学製)、Raven700、同5750、同5250、同5000、同3500、同1255(以上、コロンビア製)、Regal400R、同330R、同660R、MogulL、Monarch700、同800、同880、同900、同1000、同1100、同1300、Monarch1400(以上、キャボット製)、カラーブラックFW1、同FW2、同FW2V、同FW18、同FW200、同S150、同S160、同S170、プリンテックス35、同U、同V、同140U、同140V、スペシャルブラック6、同5、同4A、同4(以上、デグッサ製)などが挙げられる。
前記カラー用のものとして、イエローインクに使用できる顔料としては、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C.I.ピグメントイエロー1、同2、同3、同12、同13、同14、同16、同17、同73、同74、同75、同83、同93、同95、同97、同98、同114、同120、同128、同129、同138、同150、同151、同154、同155、同174、同180、などが挙げられる。
マゼンタインクに使用できる顔料としては、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C.I.ピグメントレッド5、同7、同12、同48(Ca)、同48(Mn)、同57(Ca)、同57:1、同112、同122、同123、同146、同168、同176、同184、同185、同202、ピグメントバイオレット19、などが挙げられる。
シアンインクに使用できる顔料としては、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C.I.ピグメントブルー1、同2、同3、同15、同15:3、同15:4、同15:34、同16、同22、同60、同63、同66、C.I.バットブルー4、同60、などが挙げられる。
また、本発明で使用する各インクに含有される顔料は、本発明のために新たに製造されたものでも使用可能である。
なお、イエロー顔料としてピグメントイエロー74、マゼンタ顔料としてピグメントレッド122、ピグメントバイオレッド19、シアン顔料としてピグメントブルー15を用いることにより、色調、耐光性が優れ、バランスの取れたインクを得ることができる。
前記顔料の前記記録用インク中における含有量は、0.1質量%以上、50.0質量%以下が好ましく、0.1質量%以上、20.0質量%以下がより好ましい。
前記顔料の平均粒径(D50)は、150nm以下が好ましく、100nm以下がより好ましい。なお、本発明における顔料の平均粒径は、23℃、55%RHの環境において、日機装株式会社製マイクロトラックUPAで動的光散乱法により測定した値を示す。これはノズルプレートに付着したインク中の顔料の粗大粒子量を減らすことにより、ワイピング時にインク中の粗大粒子の摩擦により撥インク層を損傷することを防止するからである。また、印字画像部の顔料粒子の乱反射を防ぎ、かつ濃度均一な印字画像を提供できるからである。
前記顔料は、上記一般式(1)で表される化合物で水中で分散させて水系顔料分散体として使用される。該水系顔料分散体は、例えば以下の方法によって作製することができる。最初に顔料と分散剤との比率を決定する。それは、顔料と水との混合物をサンドミル、ロールミル、ビーズミル、ナノマイザー、ホモジナイザー等の公知の分散機で分散しながら、分散剤を徐々に添加して、粒径が小さくなると同時に最も粘度の小さくなった比率に決定する。なお、ビーズミルで分散する場合に、泡の発生を抑制するために少量の消泡剤を添加することが好ましい。顔料平均粒径については、分散機へ入れるビーズの大きさや分散時間などによって制御することが可能であり、平均粒径を150nm以下にするには、ビーズは0.05〜1.0mm、分散時間は1〜100時間/Lで分散すればよい。
−湿潤剤−
本発明の記録用インクには、湿潤剤を含有することが好ましい。該湿潤剤が該記録用インク中に含有されていると、該記録用インクの保水と湿潤性を確保することができ、その結果、該記録用インクを長期間保存しても着色剤の凝集や粘度の上昇がなく、優れた保存安定性を実現できる。また、インクジェットプリンターのノズル先端等が開放状態に設置されても、乾燥物の流動性を長時間維持する記録用インクが実現できる。更に、印字中もしくは印字中断後の再起動時にノズルの目詰まりが発生することもなく、高い吐出安定性が得られる。
前記湿潤剤としては、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、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類、多価アルコールアリールエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上併用して使用してもよい。
前記多価アルコール類としては、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、ポ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、トリプロピレングリコール、ポリ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、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、3−メチル−1,3−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−メチル−2,4−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオール等が挙げられる。
前記多価アルコールアルキルエーテル類としては、例えば、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が挙げられる。
前記多価アルコールアリールエーテル類としては、例えば、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が挙げられる。
前記含窒素複素環化合物としては、例えば、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、2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタム等が挙げられる。
前記アミド類としては、例えば、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等が挙げられる。
前記アミン類としては、例えば、モノエタノ−ルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミンなどが挙げられる。
前記含硫黄化合物類としては、例えば、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール、チオジグリコール等が挙げられる。
これらの中でも、インクの乾燥による目詰まり防止、画像の彩度を向上させることができる点から、1,3−ブチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリンが特に好ましい。
前記湿潤剤の前記記録用インクにおける含有量は、0.1質量%〜50質量%が好ましく、5質量%〜40質量%がより好ましい。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、必要に応じて適宜選択することができ、例えば、pH調整剤、防腐防黴剤、キレート試薬、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤、などが挙げられる。
前記pH調整剤としては、調合される記録用インクに悪影響を及ぼさずにpHを7〜11に調整できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アルコールアミン類、アルカリ金属水酸化物、アンモニウム水酸化物、ホスホニウム水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、などが挙げられる。前記pHが7〜11を超えるとインクジェットのヘッドやインク供給ユニットを溶かし出す量が大きく、インクの変質や漏洩、吐出不良などの不具合が生じることがある。
前記防腐防黴剤としては、例えば、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、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、等が挙げられる。
前記キレート試薬としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等がある。
前記防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト、ベンゾトリアゾール、などが挙げられる。
前記酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む)、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、りん系酸化防止剤、などが挙げられる。
本発明の記録用インクは、顔料分散体、フッ素系界面活性剤、水、ポリマー微粒子、消泡剤と、更に必要に応じてその他の成分を添加し、20℃〜30℃で1〜3時間攪拌して製造する。前記分散は、例えば、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシャイカー、超音波分散機等により行うことができ、攪拌混合は通常の攪拌羽を用いた攪拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等で行うことができる。
本発明の記録用インクの物性としては、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、粗大粒子数、粘度、表面張力等が以下の範囲であることが好ましい。
前記記録用インクの粗大粒子数は、5.0μm以上の粗大粒子数が50個未満であることが好ましく、30個未満がより好ましい。本発明における粗大粒子数は、Particle Sizing Systems社製Accusizer780Aでインク5.0μl中の粗大粒子数を測定した値を示す。なお、前記粗大粒子数は、前記記録用インク中の水分が蒸発した状態でもこの範囲にあることが好ましい。
前記記録用インクの粘度は、25℃で、4mPa・s〜20mPa・sが好ましく、4mPa・s〜15mPa・sがより好ましい。前記粘度が20mPa・sを超えると、吐出安定性の確保が困難になることがある。
前記記録用インクの静的表面張力としては、25℃で、35mN/m以下が好ましく、30mN/m以下がより好ましい。
本発明の記録用インクの着色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどが挙げられる。これらの着色を2種以上併用したインクセットを使用して記録を行うと、多色画像を形成することができ、全色併用したインクセットを使用して記録を行うと、フルカラー画像を形成することができる。
本発明の記録用インクは、インクジェットヘッドとして、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの(特開平2−51734号公報参照)、あるいは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させるいわゆるサーマル型のもの(特開昭61−59911号公報参照)、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで,インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のもの(特開平6−71882号公報参照)などのいずれのインクジェットヘッドを搭載するプリンタにも良好に使用できる。
本発明の記録用インクは、インクジェット記録用インク、万年筆、ボールペン、マジックペン、サインペンなどの各種分野において好適に使用することができるが、特に、インクジェット記録方式による画像記録装置(プリンタ等)において好適に使用することができ、例えば、印字又は印字前後に被記録用紙及び前記記録用インクを50〜200℃で加熱し、印字定着を促進する機能を有するもののプリンタ等に使用することもでき、以下のインクカートリッジ、本発明のインクジェット記録装置、インクジェット記録方法に特に好適に使用することができる。
<インクカートリッジ>
前記インクカートリッジは、本発明の前記記録用インクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適に挙げられる。
(インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置)
本発明のインクジェット記録装置は、インク飛翔手段を少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、刺激発生手段、制御手段などを有してなる。
本発明のインクジェット記録方法は、インク飛翔工程を少なくとも含んでなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、刺激発生工程、制御工程などを含んでなる。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明のインクジェット記録装置により好適に実施することができ、前記インク飛翔工程は前記インク飛翔手段により好適に行うことができる。また、前記その他の工程は、前記その他の手段により好適に行うことができる。
−インク飛翔工程及びインク飛翔手段−
前記インク飛翔工程は、前記本発明の記録用インクに、刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を形成する工程である。
前記インク飛翔手段は、前記本発明の記録用インクに、刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を形成する手段である。該インク飛翔手段としては、特に制限はなく、例えば、インク吐出用の各種のノズル、などが挙げられる。
前記刺激は、例えば、前記刺激発生手段により発生させることができ、該刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱(温度)、圧力、振動、光、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
なお、前記刺激発生手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライト、などが挙げられ、具体的には、例えば、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータ、などが挙げられる。
前記記録用インクの飛翔の態様としては、特に制限はなく、前記刺激の種類等応じて異なり、例えば、前記刺激が「熱」の場合、記録ヘッド内の前記記録用インクに対し、記録信号に対応した熱エネルギーを例えばサーマルヘッド等を用いて付与し、該熱エネルギーにより前記記録用インクに気泡を発生させ、該気泡の圧力により、該記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。また、前記刺激が「圧力」の場合、例えば記録ヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓み、圧力室の容積が縮小して、前記記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。
前記飛翔させる前記記録用インクの液滴は、その大きさとしては、例えば、3pl〜40plとするのが好ましく、その吐出噴射の速さとしては5m/s〜20m/sとするのが好ましく、その駆動周波数としては1kHz以上とするのが好ましく、その解像度としては300dpi以上とするのが好ましい。
なお、前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
次に、図面を参照して本発明の記録用インクをインクカートリッジに収容し、このインクカートリッジをインクジェットプリンターに装着して、微細な吐出口より液滴として吐出、飛翔させ記録媒体に画像を形成する方法について説明する。
図1に示すインクジェット記録装置は、装置本体101と、装置本体101に装着した用紙を装填するための給紙トレイ102と装置本体101に装着され画像が記録された用紙をストックするための排紙トレイ103とを備えている。そして、装置本体101の上カバー111の上面は略平坦な面であり、装置本体101の前カバーの前面112が上面に対して斜め後方に傾斜し、この傾斜した前面112の下方側に、前方(手前側)に突き出した排紙トレイ103及び給紙トレイ102を備えている。更に、前面112の端部側には、前面112から前方側に突き出し、上カバー111よりも低くなった箇所にインクカートリッジ装填部104を有し、このインクカートリッジ装填部104の上面に操作キーや表示器などの操作部105を配置している。このインクカートリッジ装填部104にはインクカートリッジの脱着を行うための開閉可能な前カバー115を有している。
装置本体101内には図2及び図3に示すように、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド131とステー132とでキャリッジ133を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モーターによって、図3のキャリッジ走査方向に移動走査する。
キャリッジ133にはイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のインク滴を吐出する4個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド134を複数のインク吐出口を主走査方向と交差する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
記録ヘッド134を構成するヘッドとしては、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
また、キャリッジ133には、記録ヘッド134に各色のインクを供給するための各色のサブタンク135を搭載している。このサブタンク135に、図示しないインク供給チューブを介して、インクカートリッジ装填部104に装填されたインクカートリッジからインクが補充供給される。
一方、給紙トレイ102の用紙積載部(圧板)141上に積載した用紙142を給紙するための給紙部として、用紙積載部(圧板)141から用紙142を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)143及び給紙コロ143に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド144を備え、この分離パッド144は給紙コロ143側に付勢されている。
そして、この給紙部から給紙された用紙142を記録ヘッド134の下方側で搬送するための搬送部として、用紙142を静電吸着して搬送するための搬送ベルト151と、給紙部からガイド145を介して送られる用紙142を搬送ベルト151との間で挟んで搬送するためのカウンターローラ152と、略鉛直上方に送られる用紙142を略90°方向転換させて搬送ベルト151上に倣わせるための搬送ガイド153と、押さえ部材154で搬送ベルト151側に付勢された先端加圧コロ155とを備えている。また搬送ベルト151表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ156を備えている。
ここで、搬送ベルト151は、無端状ベルトであり、搬送ローラ157とテンションローラ158との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向に周回するように構成されている。この搬送ベルト151は、例えば,抵抗制御を行っていない純粋な厚み40μm程度の樹脂材、例えば、ETFEピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層(中抵抗層、アース層)とを有している。また、搬送ベルト151の裏側には、記録ヘッド134による印写領域に対応してガイド部材161を配置している。更に、記録ヘッド134で記録された用紙142を排紙するための排紙部として、搬送ベルト151から用紙142を分離するための分離爪171と、排紙ローラ172及び排紙コロ173とを備え、排紙ローラ172の下方に排紙トレイ103を備えている。
また、装置本体101の背面部には両面給紙ユニット181が着脱可能に装着されている。この両面給紙ユニット181は搬送ベルト151の逆方向回転で戻される用紙142を取りこんで反転させて再度カウンターローラ152と搬送ベルト151との間に給紙する。また、この両面給紙ユニット181の上面には手差し給紙部182を設けている。
このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙142が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙142はガイド145で案内され、搬送ベルト151とカウンターローラ152との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド153で案内されて先端加圧コロ155で搬送ベルト151に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
このとき、帯電ローラ156によって搬送ベルト151が帯電されており、用紙142は搬送ベルト151に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ133を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド134を駆動することにより,停止している用紙142にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙142を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙142の後端が記録領域に到達した信号を受け取ることにより、記録動作を終了して、用紙142を排紙トレイ103に排紙する。
そして、サブタンク135内のインクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジから所要量のインクがサブタンク135に補給される。
本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、などに特に好適に適用することができる。
次に、本発明のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドについて説明する。
図4は、本発明を適用したインクジェットヘッドの要素拡大図、図5は同ヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
このインクジェットヘッドは、図示してないインク供給口(図4の表面方向から奥方向(紙の裏面方向)に向かってインクを供給する)と共通液室12となる彫り込みを形成したフレーム10と、流体抵抗部21、加圧液室22となる彫り込みとノズル31に連通する連通口23を形成した流路板20と、ノズル31を形成するノズル板30と、凸部61、ダイヤフラム部62及びインク流入口63を有する振動板60と、振動板60に接着層70を介して接合された積層圧電素子50と、積層圧電素子50を固定しているベース40を備えている。ベース40はチタン酸バリウム系セラミックからなり、積層圧電素子50を2列配置して接合している。
積層圧電素子50は、厚み10〜50μm/1層のチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)の圧電層51と、厚み数μm/1層の銀・パラジューム(AgPd)からなる内部電極層52とを交互に積層している。内部電極層52は両端で外部電極53に接続する。
積層圧電素子50はハーフカットのダイシング加工により櫛歯上に分割され、1つ毎に駆動部56と支持部57(非駆動部)として使用する(図5参照)。
2つの外部電極53のうち一方〔図の表面方向又は奥方向(紙の裏面方向)で内部電極層52の一端に連なる〕の外側端はハーフカットのダイシング加工で分割されるように、切り欠き等の加工により長さを制限しており、これらは複数の個別電極54となる。他方はダイシングでは分割されずに導通しており、共通電極55となる。
駆動部の個別電極54にはFPC(80)が半田接合されている。また、共通電極55は積層圧電素子の端部に電極層を設けて回し込んでFPC(80)のGnd電極に接合している。FPC(80)には図示しないドライバICが実装されており、これにより駆動部56への駆動電圧印加を制御している。
振動板60は、薄膜のダイヤフラム部62と、このダイヤフラム部62の中央部に形成した駆動部56となる積層圧電素子50と接合する島状凸部(アイランド部)61と、図示してない支持部に接合する梁を含む厚膜部と、インク流入口63となる開口を電鋳工法によるNiメッキ膜を2層重ねて形成している。ダイヤフラム部の厚みは3μm、幅は35μm(片側)である。
この振動板60の島状凸部61と積層圧電素子50の可動部56、振動板60とフレーム10の結合は、ギャップ材を含んだ接着層70をパターニングして接着している。
流路板20はシリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部21、加圧液室22となる彫り込み、及びノズル31に対する位置に連通口23となる貫通口をエッチング工法でパターニングした。
エッチングで残された部分が加圧液室22の隔壁24となる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部21とした。
ノズル板30は金属材料、例えば電鋳工法によるNiメッキ膜等で形成したもので、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル31を多数形成している。このノズル31の内部形状(内側形状)は、ホーン形状(略円柱形状又は略円錘台形状でもよい)に形成している。また、このノズル31の径はインク滴出口側の直径で20μm〜35μmである。また各列のノズルピッチは150dpiとした。
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部56に駆動波形(10V〜50Vのパルス電圧)を印加することによって、駆動部56に積層方向の変位が生起し、振動板60を介して加圧液室22が加圧されて圧力が上昇し、ノズル31からインク滴が吐出される。
その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室22内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室22内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室12に流入し、共通液室12からインク流入口63を経て流体抵抗部21を通り、加圧液室22内に充填される。
流体抵抗部21は、吐出後の残留圧力振動の減衰に効果がある反面、表面張力による再充填(リフィル)に対して抵抗になる。流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスが取れ、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間(駆動周期)を短くできる。
<インク記録物>
前記インク記録物は、記録媒体上に本発明の前記記録用インクを用いて形成された画像を有してなる。
前記記録媒体としては、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、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記インク記録物は、高画質で滲みがなく、経時安定性に優れ、各種の印字乃至画像の記録された資料等として各種用途に好適に使用することができる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
下記実施例及び比較例において、シリコーン消泡剤の体積平均粒径は、23℃、55%RHの環境下、日機装株式会社製のマイクロトラックUPAで動的光散乱法により測定した。
(製造例1)
−顔料分散液の作製−
下記の組成をプレミックスした後、ディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製、KDL型、メディア:直径0.3mmのジルコニアボール使用)で循環分散して、顔料分散液を作製した。
・C.I.ピグメントブルー15:3(大日本精化株式会社製、シアニンブルーA−292)・・・15質量部
・下記一般式(1)で表される分散剤(ポリオキシエチレンβ−ナフチルエーテル)・・・12質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(1)中、L=0、nは40を表す。
・イオン交換水・・・残量
(製造例2)
−顔料分散液の作製−
シアン顔料としてC.I.ピグメントブルー15:3を低温プラズマ処理し、カルボン酸基を導入した顔料を作製した。これをイオン交換水に分散したものを、限外濾過膜にて脱塩濃縮し、顔料濃度15質量%のシアン顔料分散液とした。
(実施例1)
−記録用インク1の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次にイオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られたインクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク1を作製した。
(実施例2)
−記録用インク2の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=1〜9、n=0〜25である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5025、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次にイオン交換水を添加し、30分撹拌した後に、顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク2を作製した。
(実施例3)
−記録用インク3の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=1〜9、n=0〜25である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(SF460S、日本ユニカー株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリカーボネート系、平均粒径=30μm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次にイオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク3を作製した。
(実施例4)
−記録用インク4の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次にイオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径0.45μmのガラス繊維フィルター(MCG−045、アドバンテック東洋株式会社製)でろ過し、記録用インク4を作製した。
(実施例5)
−記録用インク5の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=1〜9、n=0〜25である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径7.5μm)・・・0.01質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク5を作製した。
(実施例6)
−記録用インク6の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・10質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径7.5μm)・・・0.5質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク6を作製した。
(実施例7)
−記録用インク7の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・12質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径7.5μm)・・・2質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク7を作製した。
(比較例1)
−記録用インク8の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=1〜9、n=0〜25である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製、エマルジョン型、体積平均粒径=17.4μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク8を作製した。
(比較例2)
−記録用インク9の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・シリコーン消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製、エマルジョン型、体積平均粒径=17.4μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク9を作製した。
(比較例3)
−記録用インク10の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=1〜9、n=0〜25である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製、エマルジョン型、体積平均粒径=17.4μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径1.5μmのポリプロピレンフィルター(プロファイル・スター、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク10を作製した。
(比較例4)
−記録用インク11の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.001質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク11を作製した。
(比較例5)
−記録用インク12の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=1〜9、n=0〜25である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・4質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク12を作製した。
(比較例6)
−記録用インク13の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.05質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク13を作製した。
(比較例7)
−記録用インク14の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=1〜9、n=0〜25である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・20質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク14を作製した。
(比較例8)
−記録用インク15の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・スチレン−アクリル系ポリマー微粒子(J−450、ジョンソンポリマー社製、平均粒径=60nm)・・・2質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、スチレン−アクリル系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク15を作製した。
(比較例9)
−記録用インク16の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=1〜9、n=0〜25である。
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク16を作製した。
(比較例10)
−記録用インク17の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径1.5μmのポリプロピレンフィルター(プロファイル・スター、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク17を作製した。
(比較例11)
−記録用インク18の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=1〜9、n=0〜25である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径0.50μmの親水性PTFEメンブレンフィルター(H050A047、アドバンテック東洋株式会社製)でろ過し、記録用インク18を作製した。
(比較例12)
−記録用インク19の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られた調合インクを孔径5.0μmの親水性PTFEメンブレンフィルター(JMWP04700、日本ミリポア株式会社製)でろ過し、記録用インク19を作製した。
(比較例13)
−記録用インク20の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=1〜9、n=0〜25である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次に、イオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌して、記録用インク20を作製した。
(比較例14)
−記録用インク21の作製−
・製造例1の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次にイオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られたインクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク21を作製した。
(比較例15)
−記録用インク22の作製−
・製造例2の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・0.5質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次にイオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られたインクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク22を作製した。
(比較例16)
−記録用インク23の作製−
・製造例2の顔料分散液・・・39質量部
・グリセリン・・・10質量部
・ジエチレングリコール・・・20質量部
・下記一般式(2)で表されるフッ素系界面活性剤・・・2質量部
Figure 2009001741
ただし、前記一般式(2)中、m=6〜8、n=26以上である。
・ウレタン系ポリマー微粒子(W5661、三井化学ポリウレタン株式会社製、アニオン性自己乳化型ポリエーテル系、平均粒径=10nm)・・・12質量部
・シリコーン消泡剤(KM−90、信越化学工業株式会社製、自己乳化型、体積平均粒径=7.5μm)・・・0.1質量部
・イオン交換水・・・残量(合計:100質量部)
まず、グリセリン及びジエチレングリコールにフッ素系界面活性剤を添加した。次に、ウレタン系ポリマー微粒子を添加し、次にイオン交換水を添加し、30分間撹拌した後に顔料分散液とシリコーン消泡剤を添加し、1時間撹拌した。得られたインクを孔径3μmのガラス繊維フィルター(ウルチポアGFプラス、日本ポール株式会社製)でろ過し、記録用インク23を作製した。
次に、得られた実施例1〜7及び比較例1〜16の各記録用インクについて、以下のようにして、諸特性を評価した。結果を表1に示す。
<泡立ち試験>
25℃の環境下で、各記録用インクを試験管(内径10mm、全長160mm)に5ml入れ、10秒間で30回上下に振とうし、静置5分間後の泡高さを以下の基準で評価した。
〔評価基準〕
A:泡高さが3cm未満
B:泡高さが3cm以上、6cm未満
C:泡高さが6cm以上
<保存試験>
各記録用インクを密閉容器に入れて50℃の環境下に30日間保存した。保存前後のインク粘度を測定して、以下の基準で評価した。なお、インク粘度はR型粘度計(東機産業株式会社製)を用いて、25℃で測定した。
〔評価基準〕
A:保存前後の粘度変化率が5%未満
B:保存前後の粘度変化率が5%以上10%未満
C:保存前後の粘度変化率が10%以上
<吐出安定性試験>
各記録用インクを、図1〜3に示したようなインクジェットプリンター(株式会社リコー製、IPSiO G707)に充填し、下記の印刷パターンチャートを20,000枚印字後、吐出不良の有無を以下の基準で評価した。なお、印刷パターンは、画像領域中、印字面積が、紙面全面積中、各色印字面積が5%であるチャートを前記インクジェットプリンターの「普通紙、はやいモード」で印字した。
〔評価基準〕
A:不吐出のノズルが5個未満かつクリーニングで不吐出のノズルが全て回復した
B:不吐出のノズルが5個以上20個未満かつクリーニングで不吐出のノズルが全て回復した
C:不吐出のノズルが20個以上あるいはクリーニングで不吐出が回復しないノズルが1個以上
Figure 2009001741
本発明の記録用インクは、泡立ちが少なく、保存安定性及び吐出安定性に優れているので、インクジェット方式の記録装置及び記録方法に好適に用いることができる。
本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、などに特に好適に適用することができる。
図1は、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す斜視説明図である。 図2は、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す概略構成図である。 図3は、本発明のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの一例を示す概略拡大図である。 図4は、本発明のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの一例を示す要素拡大図である。 図5は、本発明のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドの一例のチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
符号の説明
10 フレーム
12 共通液室
20 流路板
21 流体抵抗部
22 加圧液室
23 連通口
24 隔壁
30 ノズル板
31 ノズル
40 ベース
50 積層圧電素子
51 圧電層
52 内部電極層
53 外部電極
54 個別電極
55 共通電極
56 駆動部(可動部)
57 支持部
60 振動板
61 島状凸部
62 ダイヤフラム部
63 インク流入口
70 接着層
80 FPC
90 撥インク層
101 装置本体
102 給紙トレイ
103 排紙トレイ
104 インクカートリッジ装填部
105 操作部
111 上カバー
112 前面
115 前カバー
131 ガイドロッド
132 ステー
133 キャリッジ
134 記録ヘッド
135 サブタンク
141 用紙載置部
142 用紙
143 給紙コロ
144 分離パッド
145 ガイド
151 搬送ベルト
152 カウンタローラ
153 搬送ガイド
154 押さえ部材
155 先端加圧コロ
156 帯電ローラ
157 搬送ローラ
158 テンションローラ
161 ガイド部材
171 分離爪
172 排紙ローラ
173 排紙コロ
181 両面給紙ユニット
182 手差し給紙部

Claims (12)

  1. 少なくとも、顔料、水、フッ素系界面活性剤、下記一般式(1)で表される化合物、ポリマー微粒子、及び消泡剤を含有する記録用インクであって、
    前記ポリマー微粒子がウレタン系ポリマー微粒子であり、該ウレタン系ポリマー微粒子の前記記録用インクにおける含有量が0.1質量%〜10質量%であり、
    前記消泡剤が体積平均粒径10μm以下のシリコーン消泡剤であり、該シリコーン消泡剤の前記記録用インクにおける含有量が0.005質量%〜3質量%であり、
    前記記録用インクが、ガラス繊維を含有するフィルターでろ過して調製されることを特徴とする記録用インク。
    Figure 2009001741
    ただし、前記一般式(1)中、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、アリル基、及びアラルキル基のいずれかを表す。Lは、0〜7の整数を表す。nは、20〜200の整数を表す。
  2. ウレタン系ポリマー微粒子が、アニオン性自己乳化型エーテル系である請求項1に記載の記録用インク。
  3. シリコーン消泡剤が、コンパウンド型シリコーン消泡剤、エマルジョン型シリコーン消泡剤、及び自己乳化型シリコーン消泡剤のいずれかである請求項1から2のいずれかに記載の記録用インク。
  4. フッ素系界面活性剤が、下記一般式(2)で表される化合物を含有する請求項1から3のいずれかに記載の記録用インク。
    Figure 2009001741
    ただし、前記一般式(2)中、mは0〜10の整数、nは0〜40の整数を表す。
  5. フッ素系界面活性剤の記録用インクにおける含有量が、0.1質量%〜10質量%である請求項1から4のいずれかに記載の記録用インク。
  6. ガラス繊維を含有するフィルターの孔径が0.5μm〜6μmである請求項1から5のいずれかに記載の記録用インク。
  7. 少なくとも、顔料と、水と、フッ素系界面活性剤と、下記一般式(1)で表される化合物と、ウレタン系ポリマー微粒子と、体積平均粒径10μm以下のシリコーン消泡剤とを混合してなるインクを、ガラス繊維を含有するフィルターでろ過して調製することを特徴とする記録用インクの製造方法。
    Figure 2009001741
    ただし、前記一般式(1)中、Rは、炭素数1〜20のアルキル基、アリル基、及びアラルキル基のいずれかを表す。Lは、0〜7の整数を表す。nは、20〜200の整数を表す。
  8. ガラス繊維を含有するフィルターの孔径が0.5μm〜6μmである請求項7に記載の記録用インクの製造方法。
  9. 請求項1から6のいずれかに記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
  10. 刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である請求項9に記載のインクジェット記録方法。
  11. 請求項1から6のいずれかに記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段を少なくとも有することを特徴とするインクジェット記録装置。
  12. 刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である請求項11に記載のインクジェット記録装置。
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