JP2007520372A - インクジェット印刷方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)所定の位置に固定されているプリントヘッドアレイ(「固定アレイ」)を備えた、デジタルデータ信号に応答するインクジェットプリンタを提供する工程と、
(b)前記プリンタに基材を装填する工程と、
(c)染料と第1のビヒクルとを含む着色染料インクと、前記着色染料インクのための固着剤と第2のビヒクルとを含む少なくとも1つのフィクサーインクとを含むインクジェットインクセットを前記プリンタに装填する工程と、
(d)前記デジタルデータ信号に応答して前記基材を前記プリントヘッドアレイに通過させて前記インクジェットインクセットを用いて前記基材上に印刷する工程と、を含む、基材をインクジェット印刷する方法が提供され、前記フィクサーインクが前記染料インクの上に約125ms未満、好ましくは約100ms未満、より好ましくは約75ms未満の時間間隔の範囲内に、より好ましくは約0.1〜約50msの範囲内で適用されるように前記染料インクおよびフィクサーインクの両方が、順次に、前記基材上に実質的に同じ位置に適用される。
(a)所定の位置に固定されているプリントヘッドアレイであって、第1の着色染料インクと流体接続している第1の系列のノズルと、前記第1の着色染料インクを固着するための第1のフィクサーインクと流体接続している第2の系列のノズルとを備え、前記第2の系列のノズルが、前記第1の系列のノズルの下領域の位置にある、プリントヘッドアレイと、
(b)印刷される基材を前記プリントヘッドアレイに通過させるための手段と、を含む、デジタルデータ信号に応答して印刷するインクジェットプリンタが提供される。
本発明において使用するのに適したインクジェットプリンタは、デジタルデータ信号に応答すると共に、所定の位置に固定されているプリントヘッドアレイを備えている(固定アレイ)。プリントヘッドから吐出されたインク液滴はいずれの適した体積であってもよいが、好ましくは液滴は約10pL未満、より好ましくは約1〜約5pL、さらにより好ましくは約1〜約2pLの範囲である。プリンタは、例えば、米国特許公報(特許文献3)(その開示内容を、完全に記載するかのように全ての目的のために参照によって本願明細書に援用するものとする)に記載されたプリンタと同様であってもよい。このようなプリンタのためのプリントヘッドは、例えば、米国特許公報(特許文献4)および米国特許公報(特許文献5)(その開示内容もまた、完全に記載するかのように全ての目的のために参照によって本願明細書に援用するものとする)に記載されたプリントヘッドであってもよい。
本発明において使用するのに適した基材は、関連技術の当業者に公知のいずれの有用な基材であってもよい。例えば、基材は、一般的な電子写真複写機用紙などの普通紙であってもよい。基材はまた、微孔紙、ポリマーコーテッドペーパーおよびこの2つの混成物などの特殊媒体であってもよい。基材は、塩化ビニルおよびポリエステルなどのポリマーフィルムであってもよい。ポリマーフィルムは、標識、掲示板およびバナーなどのワイドフォーマットにおいて特に有用である。基材は、スパンボンドポリオレフィン(例えば本願特許出願人のティヴェク(Tyvek)(登録商標))などの不織布であってもよい。基材はまた、絹、木綿、ナイロンおよびポリエステルなどの織布であってもよい。
着色インクは、ビヒクル、好ましくは水性ビヒクルと、着色剤とを含む。着色剤はインクビヒクル中に可溶性であるか(染料)または分散されてもよい(顔料)(これらの混合物も同様に含有される)。
フィクサーインクは、着色インクの上および/または下に噴射されて色彩または耐久性の性質を強めるインクである。概して、染料インクのためのフィクサーは、耐水性を増すように設計され、顔料のためのフィクサーは、彩度および/または光学濃度を増すように設計される。しかしながら、フィクサーはまた、他のおよび/または付加的な有益な効果を有することがある。
ビヒクルは好ましくは、水または水と少なくとも1つの水可溶性有機溶剤(補助溶剤)との混合物を意味する「水性ビヒクル」である。適した混合物の選択は、所望の表面張力および粘度、選択された着色剤、インクの乾燥時間、およびインクが印刷される基材のタイプなど、特定の適用の要求条件に依存する。選択されてもよい水可溶性有機溶剤の代表例は、米国特許公報(特許文献8)(その開示内容を、完全に記載するかのように全ての目的のために参照によって本願明細書に援用するものとする)に開示されている。
他の成分は、このような他の成分がインクの安定性および噴射適性を妨げない程度までインクジェットインク(着色またはフィクサー)に調合されてもよく、日常試験によって容易に確認できる。このような他の成分は、一般的な意味において本技術分野に公知である。
上述の成分を配合して、概述したように、および当業者によって一般に認識されるように所望のインク性質を達成するために様々な比率および組合せにおいてインクを作製することができる。特定の最終用途にインクを最適にするために特定の実験が必要であることがあるが、このような最適化は一般に本技術分野の通常の技術の範囲内である。
液滴速度、液滴の分離長さ、液滴サイズおよび流れ安定性は、表面張力およびインクの粘度によって非常に影響を与えられる。インクジェットインクは一般的に、25℃において約20ダイン/cm〜約70ダイン/cmの範囲の表面張力を有する。粘度は25℃において最高30cPであってもよいが、一般的にいくらかもっと低い。インクは、物理的性質が吐出条件およびプリントヘッド設計に調整されている。インクは、インクジェット装置内でかなりの程度まで詰まらないように長時間のすぐれた貯蔵安定性を有するのがよい。さらに、インクは、それが接触するインクジェット印刷デバイスの一部を腐蝕しないのがよく、それが本質的に無臭および無毒性であるのがよい。
用語「インクセット」は、インクジェットプリンタが噴射するために備えている全ての流体を指す。これらの流体は、全ての着色インクおよび全てのフィクサーインクを包含する。例えば、着色およびフィクサーインクの全ての後に適用される耐久性または光沢増強成分を含有する付加的な無色のインク(「トップコート」)など、他のインク(または流体)もまた、印刷画像の耐磨耗性および/または光沢を増加させるために存在してもよい。
別の態様において、本発明は、規定された本発明の方法によってインクを供給するように構成された固定アレイプリントヘッドを有するインクジェットプリンタに関する。1つのこのような構成は図1に示される。
印刷される基材を印刷領域に通過させるための手段は、いずれの公知の手段、およびそれに対する同等物であってもよい。インクジェットプリンタ以外のプリンタを含めて、プリンタ内の基材操作手段は一般に本技術分野に公知であり、多数の商用の例が存在する。
カーボンブラック(デグサ(Degussa)製のFW−18、表面積260m2/g)を、(特許文献7)に記載された方法によってオゾンで酸化した。回収後に、水に溶かした自己分散型カーボンブラック顔料の17重量パーセントの分散系が粘度6.4cps(25℃)で得られた。中央粒度は90nmであり、酸価(官能基化度(degree of functionalization))は2.8μmol/m2未満であった。
2つのインクを表1に示された成分で調合した。インクAは、シアン染料DB199を3%で含有した。インクBは、カーボンブラック顔料分散系を含有した。成分は、インクの全重量の重量パーセントである。
フィクサー流体は、以下の処方によって成分を一緒に混合することによって調製された。
インクの印刷は、基材が取り付けられる回転ドラムの上の固定位置に設けられた2つのエプソン(Epson)850ピエゾインクジェットプリントヘッドからなる印刷装置で行なわれた。2つのプリントヘッドを整列して基材の同じ領域の上に印刷し、それらの間に固定間隙があり、2つの流体の印刷の間の時間間隔は、所望の間隔を提供するために必要とされる時に変えることができるドラム速度によって制御された。プリントヘッドは約1cm幅であり、同じ幅のストライプを生じた。ピエゾ素子駆動信号を変えることによって液滴サイズを変化させることができる。インクとフィクサー流体の印刷の間の時間間隔は、特に記載しない限り、概して50ミリセカンド(ms)であった。必要な場合、ドラム方向を逆にし、2つの流体の印刷の順序を変えた。
全ての印刷試験において用いられた基材は、ゼロックス(Xerox)4024(X4024)普通紙であった。
ODおよび彩度をグレイタグ・マクベス・スペクトロアイ(Greytag−Macbeth SpectroEye)(スイス、レーゲンスドルフのグレイタグ・マクベスAG(Greytag−Macbeth AG,Regensdorf,Switzerland))を用いて測定した。
印刷の水堅牢度を測定するために、基材を垂直に対して45度の角度に保持して、印刷された領域の上に2mLの脱イオン水を滴らせ、水をラインに垂直な方向に重力によってパターンの上に流れさせた。印刷が行なわれた10秒後に水を適用した。水堅牢度を以下の尺度によって目視検査した。
(A)着色剤の移動がない(良好)
(B)着色剤のわずかな移動(可)
(C)着色剤の著しい移動(好ましくない)
汚れは、蛍光ペンで印刷ストライプに交差して2つのストロークを重ね合わせることによって試験された。適した蛍光ペンは、例えば、エイブリィ・デニソン・コーポレーション(Avery Dennison Corporation)製の商標ハイ・ライター(Hi−Liter)(登録商標)ハイライティング・マーカー(Highlighting Marker)およびハイ・ライター(登録商標)蛍光マーカー(Fluorescent Marker)として入手可能である。この試験は、印刷した1分および10分後に試験パターンの異なった部分で繰り返された。ストライプは、以下の尺度による目視検査によって汚れ堅牢度について評価された。
(A)着色剤の移動がない(良好)
(B)着色剤のわずかな移動(可)
(C)着色剤の著しい移動(好ましくない)
以下の表の結果は、重ね刷りの利点を示す。両方の場合のインクとフィクサーとの間の時間間隔は50msであった。
インクAは、異なった時間間隔においてフィクサーで下刷りされた。光学濃度の結果を以下の表に記載する。
Claims (13)
- 基材上にインクジェット印刷する方法であって、
(a)所定の位置に固定されているプリントヘッドアレイを備えた、デジタルデータ信号に応答するインクジェットプリンタを提供する工程と、
(b)前記プリンタに基材を装填する工程と、
(c)前記プリンタにインクジェットインクセットを装填する工程と、
(d)前記デジタルデータ信号に応答して前記基材を前記プリントヘッドアレイに通過させて前記インクジェットインクセットを用いて前記基材上に印刷する工程と、を含み、
前記インクジェットインクセットが、(i)第1の染料と第1のビヒクルとを含む第1の着色染料インクと、(ii)前記第1の着色染料インクのための第1の固着剤と第2のビヒクルとを含む第1のフィクサーインク(fixer ink)とを含み、前記第1のフィクサーインクが前記第1の染料インクの上に約125ms未満の時間間隔の範囲内に適用されるように前記第1の染料インクおよび前記第1のフィクサーインクの両方が、順次に、前記基材上に実質的に同じ位置に適用されることを特徴とする、方法。 - 前記第1および第2のビヒクルが水性ビヒクルであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記インクセットが、少なくとも2つの他の着色染料インクを含み、前記少なくとも2つの他の着色インクが、
(iii)第2の染料と第3のビヒクルとを含む第2の着色染料インクと、
(iv)第3の染料と第4のビヒクルとを含む第3の着色染料インクと、を含み、
前記第1、第2および第3の着色染料インクの各々が異なって着色され、任意の順および任意の組合せにおいて適用された前記第1、第2および第3の着色染料インクが、約125ms未満の時間間隔の範囲内に前記第1のフィクサーインクで重ね刷りされることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記第1、第2、第3および第4のビヒクルが水性ビヒクルであることを特徴とする、請求項3に記載の方法。
- 前記インクセットが、第1の顔料と第5のビヒクルとを含む第1の着色顔料インクをさらに含み、前記第1の着色顔料インクが、約125ms以下の時間間隔の範囲内に前記第1のフィクサーインクで下刷りされることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記インクセットが、第1の顔料と第5のビヒクルとを含む第1の着色顔料インクと、前記第1の着色顔料インクのための第2の固着剤と第6のビヒクルとを含む第2のフィクサーインクとをさらに含み、前記第1の着色顔料インクが、約125ms以下の時間間隔の範囲内に前記第2のフィクサーインクで下刷りされることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記プリントヘッドアレイが、約1〜約10pLの範囲の体積を有するインクの液滴を吐出することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記プリントヘッドアレイが、約1〜約5pLの範囲の体積を有するインクの液滴を吐出することを特徴とする、請求項7に記載の方法。
- 前記プリントヘッドアレイが、約1〜約2pLの範囲の体積を有するインクの液滴を吐出することを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 前記着色インクと前記フィクサーインクとの間の時間間隔が約0.1〜約50msの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- デジタルデータ信号に応答して印刷するインクジェットプリンタであって、
(a)所定の位置に固定されているプリントヘッドアレイと、
(b)印刷される基材を前記プリントヘッドアレイに通過させるための手段と、を含み、前記プリントヘッドアレイが、第1の着色染料インクと流体接続している第1の系列のノズルと、前記第1の着色染料インクを固着するための第1のフィクサーインクと流体接続している第2の系列のノズルとを備え、前記第2の系列のノズルが、前記第1の系列のノズルに対して下領域の位置にあることを特徴とする、インクジェットプリンタ。 - 前記プリントヘッドアレイが、第1の顔料インクと流体接続している第3の系列のノズルをさらに含み、前記第2の系列のノズルが、前記第3の系列のノズルに対して上領域の位置にあることを特徴とする、請求項11に記載のインクジェットプリンタ。
- 前記プリントヘッドアレイが、第1の顔料インクと流体接続している第3の系列のノズルと、前記第1の顔料インクを固着するための第2のフィクサーインクと流体接続している第4の系列のノズルとをさらに含み、前記第4の系列のノズルが、前記第3の系列のノズルに対して上領域の位置にあることを特徴とする、請求項11に記載のインクジェットプリンタ。
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