JP2017136848A - 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
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Abstract
Description
近年、記録媒体の搬送方向の幅(最大用紙幅)の全幅にわたってインクを吐出する吐出口(ノズル)が配置されたライン型の記録ヘッド(以下、「ラインヘッド」とも記す)を採用した記録装置が開発されている。ラインヘッドを用いる場合には次のような利点がある。すなわち、ラインヘッドでは、記録ヘッドを往復移動させる必要がなく、最大用紙幅に対応した数のノズルが存在する。したがって、記録媒体の単位領域が記録ヘッド直下を1回のみ通過する、すなわち「1パス」で画像を記録可能であり、記録に要する時間を短縮化することができる。また、高速で記録した場合であっても1ノズル当たりの吐出回数を減少させることができる。したがって、吐出周波数を低く抑えることができるため、記録ヘッドの1のノズルの使用頻度や、熱エネルギーを利用する吐出方式の場合の温度上昇をシリアルヘッドに比して抑制することができる。
本発明のインクジェット記録方法では、インクジェット方式のラインヘッドから水性インクを吐出して記録媒体に画像を記録する工程を有する。水性インクとして、顔料を含有するブラックインクと、顔料を含有するカラーインクとを用いる。水性インクを吐出するインクジェット方式のラインヘッドを備えたインクジェット記録装置を使用して、インクを記録媒体に付与することができる。インクをインクジェット方式のラインヘッドから吐出する方式としては、インクに熱エネルギー又は力学的エネルギーを付与する方法を挙げることができる。本方法においては、インクに熱エネルギーを付与してインクジェット方式のラインヘッドからインクを吐出する方式を採用することが好ましい。本発明で用いるインクは、いわゆる「硬化型インク」である必要はない。したがって、本発明で用いるインクは、外部エネルギーの付加により重合しうる重合性モノマーなどの化合物を含有しなくてもよい。
水性インク(ブラックインク及びカラーインク)に用いられる顔料としては、インクジェット用のインクに使用可能な公知の無機顔料や有機顔料をいずれも使用することができる。インク中での顔料の分散方法としては、分散剤として樹脂を用いる樹脂分散タイプの顔料や、顔料粒子の表面にイオン性基が直接又は他の原子団を介して結合した自己分散タイプの顔料(自己分散顔料)を挙げることができる。これらの顔料の1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることが可能であり、分散方法の異なる顔料を併用することも可能である。
ブラックインク及びカラーインクには、界面活性剤を含有させることができる。ブラックインク及びカラーインクに界面活性剤を含有させることで、各インクの動的表面張力を調整することが可能である。本発明のインクジェット記録方法では、ブラックインクの寿命時間10m秒における動的表面張力が、カラーインクの寿命時間10m秒における動的表面張力よりも大きい関係となるように両インクの動的表面張力を調整する必要がある。界面活性剤の種類としては、公知のアニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、及びカチオン性界面活性剤を使用することができる。特にノニオン性界面活性剤が好適に用いられる。これらの界面活性剤は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
ブラックインク及びカラーインクには、水、又は水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。ブラックインク及びカラーインクはいずれも、水性媒体として少なくとも水を含有する水性インクである。水としては、脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。ブラックインク及びカラーインクのそれぞれについて、インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、40.00質量%以上95.00質量%以下であることが好ましい。さらには、60.00質量%以上95.00質量%以下であることが好ましく、75.00質量%以上95.00質量%以下であることが好ましい。
ブラックインク及びカラーインクには、上記成分の他に、尿素、尿素誘導体、トリメチロールプロパン、及びトリメチロールエタンなどの常温で固体の水溶性有機化合物を含有させてもよい。また、ブラックインク及びカラーインクには、必要に応じて所望の物性値を有するインクとするために、樹脂、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、及び還元防止剤などの種々の添加剤を含有させてもよい。但し、ブラックインクに樹脂を使用する場合、その含有量は少量とすることが好ましい。具体的には、インク中の樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.50質量%以下であることが好ましく、0.10質量%以下であることがさらに好ましい。一方、カラーインクには、顔料の樹脂分散剤や添加樹脂などとして、樹脂を使用することが好ましい。具体的には、インク中の樹脂の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.10質量%以上であることが好ましく、0.50質量%以上であることが好ましい。
本発明のインクジェット記録方法では、ブラックインクの寿命時間10m秒における動的表面張力が、カラーインクの寿命時間10m秒における動的表面張力よりも大きい関係にある、ブラックインク及びカラーインクを用いる。インクに含有させることが可能な界面活性剤や水溶性有機溶剤の種類及び含有量を適切に選択することで、上述のような動的表面張力の特性をインクに持たせることができる。
本発明のインクジェット記録方法として、インク(ブラックインク及びカラーインク)中の顔料を凝集させる反応液を用いることもできる。反応液を用いることは、耐ブリーディング性、耐白もや性、及び光学濃度の向上の観点から好ましい。反応液は、水性媒体として少なくとも水を含有する、水性の反応液であることが好ましい。
反応液は、水性媒体として少なくとも水を含有する、水性の反応液であることが好ましい。反応液には、水、又は水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を用いることができる。水としては、脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。反応液中の水の含有量(質量%)は、反応液全質量を基準として、40.00質量%以上95.00質量%以下であることが好ましい。
反応液には、上記成分の他に、上記のインクの説明で挙げた界面活性剤、樹脂、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、及び還元防止剤などの種々の添加剤を含有させてもよい。
本発明のインクジェット記録方法においては、画像を記録する際に、好ましくは画像を記録する以前に、ラインヘッドの吐出口と記録媒体との間を加湿する工程(以下、「加湿工程」とも記す。)を行う。加湿工程では、記録媒体が吸水する程度に加湿を行うことが好ましく、その方法としては、例えば、ラインヘッドの吐出口と記録媒体との間に加湿空気を供給する方法などを挙げることができる。なかでも、加湿工程を、ラインヘッドの吐出口と記録媒体との間に加湿空気を供給することで行い、ラインヘッドの吐出口と記録媒体との間を、温度35℃以下かつ絶対湿度0.013kg/kgDA以上の雰囲気とする条件で行うことが好ましい。ここで、前記絶対湿度は、質量絶対湿度のことであり、その単位kg/kgDAにより表されるように、乾き空気(Dry Air)の質量(kg)に対して、湿り空気中に含まれる水蒸気の質量(kg)を示す。温度の下限は15℃以上であることが好ましい。これらの前提条件として、相対湿度が100%未満であることが好ましい。
本発明のインクジェット記録装置は、顔料を含有する水性インクを吐出して記録媒体に付与するインクジェット方式のラインヘッドを備える。このインクジェット記録装置は、さらに、ラインヘッドの吐出口と記録媒体との間を加湿する加湿部を備える。そして、水性インクは、ブラックインク、及びカラーインクを有し、ブラックインクの寿命時間10m秒における動的表面張力が、カラーインクの寿命時間10m秒における動的表面張力より大きい関係にあるものである。このインクジェット記録装置に用いられるインクは、前述のインクジェット記録方法に用いられる水性インクと同様である。本発明のインクジェット記録装置は、前述のインクジェット記録方法に用いることができる。
(顔料分散液1)
5.5gの水に5gの濃塩酸を溶かした溶液に、5℃に冷却した状態で1.5gの4−アミノフタル酸(処理剤)を加えた。次に、この溶液の入った容器をアイスバスに入れて液を撹拌することにより溶液を常に10℃以下に保ち、これに5℃の水9gに1.8gの亜硝酸ナトリウムを溶かした溶液を加えた。この溶液をさらに15分間撹拌後、6gのカーボンブラック(比表面積220m2/g、DBP吸油量105mL/100gのもの)を撹拌下で加えた。その後、さらに15分間撹拌した。得られたスラリーをろ紙(商品名「標準用濾紙No.2」、アドバンテック製)でろ過し、粒子を十分に水冷し、110℃のオーブンで乾燥させた。その後、イオン交換法によりナトリウムイオンをカリウムイオンに置換して、顔料の含有量が10.0%となるようにして、分散液を得た。このようにして、顔料粒子の表面に、カウンターイオンがカリウムイオンであるフタル酸基が結合している自己分散顔料が水中に分散された状態の顔料分散液1を得た。
カーボンブラック(比表面積220m2/g、DBP吸油量105mL/100gのもの)15.0g及びイオン交換水500.0gを混合し、15,000rpmで30分間撹拌した。ここにイオン交換水4,485gを加え、高圧ホモジナイザーで分散させて、分散液を得た。得られた分散液を高圧容器に移し、圧力3.0MPaで加圧した後、オゾン濃度が100ppmであるオゾン水を導入することによって顔料のオゾン酸化処理を行い、分散液を得た。水酸化カリウムを用いて分散液のpHを10.0に調整した後、水を加えて顔料の含有量が30.0%となるようにして、分散液を得た。このようにして、顔料粒子の表面に、カウンターイオンがカリウムイオンであるカルボン酸基が結合している自己分散顔料が水中に分散された状態の顔料分散液2を得た。
カーボンブラック(比表面積220m2/g、DBP吸油量105mL/100gのもの)7.0g、((4−アミノベンゾイルアミノ)−メタン−1,1−ジイル)ビスホスホン酸の一ナトリウム塩14.0mmol、硝酸40.0mmol、及び純水200.0mLを混合した。顔料としては、C.I.ピグメントブルー15:3を用いた。そして、シルヴァーソン混合機を用いて、室温にて6,000rpmで混合した。30分後、この混合物に少量の水に溶解させた40.0mmolの亜硝酸ナトリウムをゆっくり添加した。亜硝酸ナトリウムを添加することによって混合物の温度は60℃に達した。この状態で1時間反応させた。その後、水酸化ナトリウム水溶液を用いて混合物のpHを10に調整した。30分後、純水20.0mLを加え、スペクトラムメンブランを用いてダイアフィルトレーションした。イオン交換水を用いて顔料の含有量を調整して、顔料分散液3を得た。顔料分散液3には、カウンターイオンがナトリウムである((ベンゾイルアミノ)−メタン−1,1−ジイル)ビスホスホン酸基が粒子表面に結合した自己分散顔料が含まれており、顔料の含有量は10.0%であった。
スチレン/アクリル酸共重合体(組成(質量)比26:74)を酸価に対して中和当量1となる水酸化ナトリウムを用いてイオン交換水に溶解させ、樹脂の含有量が20.0%である樹脂分散剤の水溶液を調製した。この共重合体の重量平均分子量は10,000であり、酸価は200mgKOH/gであった。カーボンブラック(比表面積220m2/g、DBP吸油量105mL/100gのもの)15.0部、樹脂分散剤の水溶液30.0部、水55.0部の混合物をサンドグラインダーに入れ、1時間分散処理を行った。その後、遠心分離処理を行って粗大粒子を除去し、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過を行い、水を加えて、顔料分散液4を得た。顔料分散液4中の顔料の含有量は15.0%、樹脂の含有量は6.0%であった。
顔料の種類をカーボンブラックからC.I.ピグメントブルー15:4に変更したこと以外は、顔料分散液4の調製方法と同様にして、顔料分散液5を得た。顔料分散液5中の顔料の含有量は15.0%、樹脂の含有量は6.0%であった。
顔料の種類をカーボンブラックからC.I.ピグメントレッド122に変更したこと以外は、顔料分散液4の調製方法と同様にして、顔料分散液6を得た。顔料分散液6中の顔料の含有量は15.0%、樹脂の含有量は6.0%であった。
顔料の種類をカーボンブラックからC.I.ピグメントイエロー74に変更したこと以外は、顔料分散液4の調製方法と同様にして、顔料分散液7を得た。顔料分散液7中の顔料の含有量は15.0%、樹脂の含有量は6.0%であった。
C.I.ピグメントブルー15:4の粒子表面に、ホスホン酸基が結合している自己分散顔料を含有する顔料分散液(キャボット製、商品名「CAB−O−JET450C」)を顔料分散液8として用いた。顔料分散液8中の顔料の含有量は15.0%であった。
表1の上段に示す各成分(単位:%)を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズが2.5μmであるポリプロピレンフィルター(ポール製)にて加圧ろ過を行って、各インクを調製した。各インクについて、寿命時間10m秒における動的表面張力を測定した。インクの動的表面張力は、前述の最大泡圧法により動的表面張力を測定する装置(商品名「Bubble Pressure Tesiometer BP2」、KRUSS製)を使用して測定した。表1中の樹脂粒子は、特許文献3の実施例で合成された「樹脂エマルジョン」(スチレン−ブチルアクリレート−メタクリル酸の質量比38.8:58.0:3.2の共重合体)である。アセチレノールE100は、川研ファインケミカル製のアセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物であり、エチレンオキサイド基の付加モル数が10の界面活性剤である。
表2の上段に示す各成分(単位:%)を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズが4.5μmであるポリプロピレンフィルター(ポール製)にて加圧ろ過を行って、各反応液を調製した。表2中のカチオーゲンES−OWは第一工業製薬製の第4級アルキルアンモニウム塩(オクチルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート)である。各反応液について、寿命時間10m秒における動的表面張力を測定した。反応液の動的表面張力は、前述の最大泡圧法により動的表面張力を測定する装置(商品名「Bubble Pressure Tesiometer BP2」、KRUSS製)を使用して測定した。
本実施例では、1/600インチ×1/600インチを1ピクセルと定義し、1ピクセルに20ngのインクを付与する条件で記録した画像を記録デューティが100%であると定義する。実施例9及び12以外の画像の記録には、上記で調製したブラックインク及びカラーインク、反応液、図1〜3を用いて説明した前述のラインヘッド、及び図4を用いて説明した前述の加湿部を備えたインクジェット記録装置を用いた。実施例9及び12の画像の記録には、反応液を用いない以外は同様のインクジェット記録装置を用いた。参考例1及び2の画像の記録には、前述のラインヘッドを、シリアルヘッド(インクジェット記録装置、商品名「PIXUS iP3100」と同様のもの)に置き換えた構成とする以外は同様のインクジェット記録装置を用いた。加湿工程を行う場合は、加湿空気の供給により、ラインヘッドの吐出口と記録媒体との間(紙間)の雰囲気が、温度35℃、絶対湿度0.015kg/kgDAの加湿空気の条件となるようにした。記録媒体としては、特に記載のない限り、普通紙(キヤノン製、商品名「PB PAPER」)を用いた。
上記で得られた各インクのうち、表3に示す、ブラックインク及びカラーインク、並びに実施例9及び12を除く例についてはさらに反応液を充填したインクカートリッジを、上記インクジェット記録装置にセットした。記録媒体に、記録デューティが100%である、縦2cm×横2cmのサイズのブラックのベタ画像と、記録デューティが70%である、縦2cm×横2cmのサイズのカラーのベタ画像とが隣接した画像を記録し、記録物を得た。そして、得られた記録物における各ベタ画像の境界部分を目視で確認して、以下に示す評価基準にしたがって、耐ブリーディング性(ブリーディングの抑制効果)の評価を行った。
AA:ブリーディングが生じていなかった。
A:ブリーディングがわずかに生じていた。
B:ブリーディングが生じていたが、境界は認識できた。
C:画像の境界がわからないほどブリーディングが生じていた。
上記で得られた各インクのうち、表3に示す、ブラックインク及びカラーインク、並びに実施例9及び12を除く例についてはさらに反応液を充填したインクカートリッジを、上記インクジェット記録装置にセットした。記録媒体に、記録デューティが100%である、縦0.5mm×横2cmのサイズのブラックのベタ画像と、記録デューティが100%である、縦2cm×横2cmのサイズのカラーのベタ画像(縦2cm×横2cm)とが隣接した画像を記録し、記録物を得た。そして、得られた記録物におけるブラックのベタ画像内の境界に近い部分を目視で確認して、以下に示す評価基準にしたがって、耐白もや性(白もやの発生を抑制する効果)の評価を行った。
AA:白もやが確認されなかった。
A:白もやがほとんど確認されなかった。
B:白もやが確認されたが、ほとんど目立たなかった。
C:白もやが目立った。
上記で得られた各ブラックインクのうちの表3に示すブラックインクと、実施例9及び12を除く例についてはさらに反応液を充填したインクカートリッジを、上記インクジェット記録装置にセットした。以下の3種の記録媒体(PPC用紙)に、記録デューティが100%である、縦2cm×横2cmのサイズのブラックのベタ画像を記録した記録物を作製した。
・商品名「PB PAPER」(キヤノン製)
・商品名「Business Multipurpose 4200 PAPER」(ゼロックス製)
・商品名「Bright White Inkjet Paper」(ヒューレッドパッカード製)
得られた記録物を1日放置した後、ベタ画像の光学濃度を反射濃度計(商品名「マクベスRD−918」、マクベス製)を用いて測定した。3種の記録媒体における光学濃度の平均値から、以下に示す評価基準にしたがって、光学濃度の評価を行った。
A:光学濃度の平均値が1.3以上であった。
B:光学濃度の平均値が1.2以上1.3未満であった。
C:光学濃度の平均値が1.2未満であった。
Claims (6)
- インクジェット方式のラインヘッドから、顔料を含有する水性インクを吐出して記録媒体に画像を記録する工程を有するインクジェット記録方法であって、
前記ラインヘッドの吐出口と前記記録媒体との間を加湿する工程を有し、
前記水性インクが、ブラックインク、及びカラーインクを有し、
前記ブラックインクの寿命時間10m秒における動的表面張力が、前記カラーインクの寿命時間10m秒における動的表面張力より大きいことを特徴とするインクジェット記録方法。 - 前記ブラックインクの顔料が、カルボン酸基を有する自己分散顔料である請求項1に記載のインクジェット記録方法。
- 前記ブラックインク及び前記カラーインクの前記記録媒体への付与順序が、前記記録媒体に前記ブラックインクを吐出して付与した後、前記カラーインクを吐出して付与する順序である請求項1又は2に記載のインクジェット記録方法。
- さらに、前記水性インク中の前記顔料を凝集させる反応液を前記記録媒体に付与する工程を有する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 前記反応液の寿命時間10m秒における動的表面張力が、前記ブラックインクの寿命時間10m秒における動的表面張力より小さい請求項4に記載のインクジェット記録方法。
- 顔料を含有する水性インクを吐出して記録媒体に付与するインクジェット方式のラインヘッドを備えるインクジェット記録装置であって、
さらに、前記ラインヘッドの吐出口と前記記録媒体との間を加湿する加湿部を備え、
前記水性インクが、ブラックインク、及びカラーインクを有し、
前記ブラックインクの寿命時間10m秒における動的表面張力が、前記カラーインクの寿命時間10m秒における動的表面張力より大きいことを特徴とするインクジェット記録装置。
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