JP2023046744A - Inkjet ink and inkjet printer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、インクジェット用インク及びインクジェットプリンタに関する。 Embodiments of the present invention relate to inkjet inks and inkjet printers.
近年、インクジェット画像形成技術の急速な進歩に伴い、写真画像に匹敵する高画質の画像が出力できるようになってきた。インクジェットは非接触で、適正量のインクを所定の位置に正確に滴下できることが特徴で、様々なアプリケーションへの応用が進んでいる。それとともに、記録媒体やインクは多種多様となり、使用するアプリケーションに応じて変化する。そのような中で記録媒体表面の凹凸に応じて、インクジェットヘッドの吐出ノズル面と記録媒体表面の距離を広げる、即ちギャップを広げて印字する要求が増加している。 2. Description of the Related Art In recent years, with the rapid progress of ink-jet image forming technology, it has become possible to output high-quality images comparable to photographic images. Inkjet technology is non-contact and is characterized by being able to accurately drop an appropriate amount of ink onto a predetermined position, and is being applied to various applications. At the same time, recording media and inks are diversified and varied depending on the application used. Under such circumstances, there is an increasing demand for widening the distance between the ejection nozzle surface of the ink jet head and the surface of the recording medium, that is, widening the gap for printing in accordance with the unevenness of the surface of the recording medium.
低速度印刷やギャップが小さい場合、記録媒体表面へのインクの着弾に関し、メイン液滴の着弾位置とミストやサテライトの着弾位置はほぼ同じであるため、従来において、メイン液滴の着弾位置に対するミストやサテライトの着弾位置のズレは問題とならなかった。しかしながら、高速度印刷化やギャップが広がるにつれ、メイン液滴の着弾位置とミストやサテライトの着弾位置との間に大きなズレが生じるようになり、これが要因となって印刷画質としての劣悪性が問題視されることがある。 In low-speed printing or when the gap is small, the landing position of the main droplet and the landing position of the mist or satellite are almost the same. And the deviation of the landing position of the satellite was not a problem. However, as the printing speed increases and the gap widens, a large deviation occurs between the landing position of the main droplet and the landing position of the mist or satellite, and this causes the problem of poor print quality. may be viewed.
それを改善する技術として、インクの静的表面張力を高くする手法がある。インクの静的表面張力を高くするに従い、ミストやサテライトの発生、即ち、メイン液滴の着弾位置に対するミストやサテライトの着弾位置のズレを低減できることが一般的に知られている。しかし、インクの静的表面張力を高くしてミストやサテライトの発生を低減しようとする場合、インクの連続吐出時に液滴不吐出などが生じやすくなる問題がある。この現象は、インクの静的表面張力が高すぎることにより、インク滴がヘッドより吐出される際、不安定な吐出状態となることが要因と考えられている。 As a technique for improving it, there is a method of increasing the static surface tension of the ink. It is generally known that as the static surface tension of ink is increased, the generation of mist and satellites, that is, the deviation of the landing positions of mist and satellites from the landing positions of main droplets, can be reduced. However, if the static surface tension of the ink is increased to reduce the generation of mist and satellites, there is a problem that droplets are more likely to fail to be ejected during continuous ink ejection. This phenomenon is considered to be caused by the static surface tension of the ink being too high, resulting in an unstable ejection state when ink droplets are ejected from the head.
水系インクジェット用インクにおいて、所望とする性能を改善するために、動的表面張力を調節する技術がこれまで報告されている。しかしながら、表面に凹凸のある記録媒体に対し、インクジェットヘッドと記録媒体表面との距離（ギャップ）を広げた場合にも、インクの吐出安定性を維持しつつ、インクの着弾位置のズレによるミストやサテライトの発生を抑制することを可能としたインクジェット用インクはこれまで提案されていない。 Techniques for adjusting dynamic surface tension in water-based inkjet inks have been reported to improve desired performance. However, even when the distance (gap) between the inkjet head and the surface of the recording medium is widened for a recording medium with an uneven surface, mist or mist caused by misalignment of the ink landing position can be maintained while maintaining the stability of ink ejection. No inkjet ink has been proposed so far that can suppress the generation of satellites.
本発明が解決しようとする課題は、インクジェットヘッドから記録媒体までのギャップが大きい場合にも、インクの安定した吐出性を維持しつつ、ミストやサテライトの発生を抑制することができ、表面に凹凸のある記録媒体に対しても高品質の画像を形成することが可能なインクジェット用インク及びインクジェットプリンタを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that even when the gap between the inkjet head and the recording medium is large, it is possible to suppress the generation of mist and satellites while maintaining stable ink ejection performance, thereby improving the surface roughness. To provide an inkjet ink and an inkjet printer capable of forming a high-quality image even on a certain recording medium.
第１実施形態によると、着色剤と樹脂とを含有し、水の含有率が１０質量％未満であり、かつ最大泡圧法により２５℃において測定される表面寿命０．０１５秒における動的表面張力をγ１とし、表面寿命１．２秒における動的表面張力をγ２としたとき、下式で表される１秒間当たりの動的表面張力の変化量Ｘが１５ｍＮ／ｍ以上であるインクジェット用インクが提供される。
Ｘ＝（γ１－γ２）／（１．２―０．０１５）
According to the first embodiment, it contains a coloring agent and a resin, has a water content of less than 10% by mass, and has a dynamic surface tension at a surface life of 0.015 seconds measured at 25°C by the maximum bubble pressure method. is γ1, and the dynamic surface tension at a surface life of 1.2 seconds is γ2. provided.
X = (γ1-γ2)/(1.2-0.015)
第２実施形態によると、記録媒体へ向けてインクを吐出するインクジェットヘッドと、上記インクジェットヘッドに対向して上記記録媒体を保持する媒体保持機構とを備え、上記インクが上記実施形態に係るインクジェット用インクであるインクジェットプリンタが提供される。 According to the second embodiment, an inkjet head that ejects ink toward a recording medium and a medium holding mechanism that holds the recording medium facing the inkjet head are provided, and the ink is the inkjet head according to the embodiment. An ink jet printer is provided.
以下、実施形態について詳細に説明する。
なお、「ミスト」と「サテライト」は、区別して扱われることもあるが、区別されずに扱われることもある。すなわち、「ミスト」とは、インクジェットプリンタのヘッドから滴下されたメイン液滴から分離して霧状となったインクのことをいい、「サテライト」とは、メイン液滴から分離してなお液滴状を保持しているインクのことをいう、上述のように区別して扱われることもあるが、区別されずに上記現象の総称として扱われることも多い。本明細書では、「ミスト」及び「サテライト」なる用語を厳格には区別することなく、当初狙っていた部分以外に着弾してしまう液滴、すなわち、メイン液滴から分離した液滴であって、メイン液滴からずれて着弾する液滴の総称として、「ミスト」及び「サテライト」なる用語を使用する。
＜インクジェット用インク＞
第１実施形態に係るインクジェット用インクは、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドから吐出されることが意図されるインクジェット用インクである。
本実施形態に係るインクジェット用インクは、最大泡圧法により２５℃において測定される表面寿命０．０１５秒における動的表面張力をγ１とし、表面寿命１．２秒における動的表面張力をγ２としたとき、下記式Ｉで表される１秒間当たりの動的表面張力の変化量Ｘが１５ｍＮ／ｍ以上であるインクジェット用インクである。
Ｘ＝（γ１－γ２）／（１．２―０．０１５） （式Ｉ）
Hereinafter, embodiments will be described in detail.
"Mist" and "satellite" are sometimes treated separately, but sometimes treated without distinction. In other words, "mist" refers to ink that has separated from the main droplets dropped from the head of an inkjet printer and has become a mist, and "satellite" refers to droplets that have separated from the main droplets. It refers to ink that retains its shape, and although it is sometimes treated separately as described above, it is often treated as a generic term for the above phenomenon without being distinguished. In this specification, the terms "mist" and "satellite" are not strictly distinguished, and droplets that land in areas other than the originally targeted portion, that is, droplets separated from the main droplet. , the terms "mist" and "satellite" are used as generic terms for droplets that land with a deviation from the main droplet.
<Inkjet ink>
The inkjet ink according to the first embodiment is an inkjet ink intended to be ejected from an inkjet head of an inkjet printer.
In the inkjet ink according to the present embodiment, the dynamic surface tension at a surface life of 0.015 seconds measured at 25° C. by the maximum bubble pressure method was set to γ1, and the dynamic surface tension at a surface life of 1.2 seconds was set to γ2. The ink for inkjet is 15 mN/m or more in dynamic surface tension variation X per second represented by the following formula I.
X = (γ1-γ2)/(1.2-0.015) (Formula I)
ここで、動的表面張力は、最大泡圧法により２５℃において測定した値であり、例えば、動的表面張力計（ＳＩＴＡ ｐｒｏ ｌｉｎｅ ｔ１５）（SITA Messtechnik GmbH社製）を用いて測定することができる。そして、「表面寿命」とは、「バブルライフタイム」（bubble life time; B.L.Time）ともいい、最大泡圧法において発生させた気泡の寿命であり、動的表面張力計のプローブ先端内で新しい界面が生成した時点から最大泡圧となるまでの時間を指す。 Here, the dynamic surface tension is a value measured at 25° C. by the maximum bubble pressure method, and can be measured using, for example, a dynamic surface tension meter (SITA pro line t15) (manufactured by SITA Messtechnik GmbH). . "Surface life" is also called "bubble life time" (B.L.Time), and is the life of bubbles generated in the maximum bubble pressure method. It refers to the time from when is generated to when the maximum bubble pressure is reached.
式（Ｉ）により算出される動的表面張力の変化量Ｘは、表面寿命が０．０１５秒から１．２秒の間における動的表面張力の１秒間当たりの変化量であり、換言すると、表面寿命が０．０１５秒から１．２秒の間における動的表面張力値の傾きである。ここで、表面寿命の「０．０１５秒」は、次の段落で説明する理由により、動的表面張力計において測定可能な最小の表面寿命の観点から選定されたものである。一方、表面寿命の「１．２秒」は、動的表面張力値が時間の経過に伴い平衡に向かっていく中で、静的表面張力値と近似する値となる時の表面寿命として選定された。 The amount of change X in dynamic surface tension calculated by formula (I) is the amount of change in dynamic surface tension per second when the surface life is between 0.015 seconds and 1.2 seconds, in other words, The slope of dynamic surface tension values for surface lifetimes between 0.015 seconds and 1.2 seconds. Here, the surface life of "0.015 seconds" is selected from the viewpoint of the minimum measurable surface life in the dynamic surface tensiometer for the reason explained in the next paragraph. On the other hand, the surface life of "1.2 seconds" is selected as the surface life when the dynamic surface tension value approaches the static surface tension value as time elapses toward equilibrium. rice field.
表面寿命として、動的表面張力計において測定可能な最小の表面寿命の観点から「０．０１５秒」を選定した理由は以下の通りである。
インクジェットヘッドからのインク吐出時における液滴の表面張力が高い程、液滴が一つにまとまり易くなり、液滴が少量飛散した現象のミストやサテライトが減少すると考えられる。インクジェットヘッドからのインクの吐出は駆動周波数が高く、マイクロ秒（μｓ）単位で液滴を形成し吐出させるため、吐出時に形成された液滴の瞬時表面張力値は、動的表面張力の表面寿命がμｓ単位と非常に短いことが予想される。そして、この一瞬の状態の表面張力が吐出液滴のまとまりに関与すると考えられるが、μｓ単位まで動的表面張力を計測できる動的表面張力計は現状存在しない。このため上記の通り、測定可能な最小の表面寿命（０．０１５秒）をμｓ単位の表面寿命に替えることとした。
The reason for selecting "0.015 seconds" as the surface life from the viewpoint of the minimum measurable surface life in the dynamic surface tensiometer is as follows.
It is believed that the higher the surface tension of the droplets when the ink is ejected from the inkjet head, the easier it is for the droplets to gather together, and the mist and satellites caused by the scattering of a small amount of droplets are reduced. The ejection of ink from an inkjet head requires a high drive frequency, and droplets are formed and ejected in units of microseconds (μs). is expected to be very short, on the order of μs. It is thought that this momentary surface tension contributes to the formation of ejected droplets, but there is currently no dynamic surface tension meter capable of measuring dynamic surface tension to the order of μs. Therefore, as described above, the minimum measurable surface lifetime (0.015 seconds) was replaced with a surface lifetime in μs units.
表面寿命０．０１５秒と１．２秒の動的表面張力を測定し、静的（１．２秒）から動的（０．０１５秒）の表面張力値の傾き（１秒間当たりの変化量）が、サテライトやミストの発生を抑制し、高画質の画像を形成することを可能とするインクジェット用インクのパラメータとして使えることを見出し、本発明を完成するに至った。つまり、この変化量Ｘが１５ｍＮ／ｍ以上の場合、インクジェットヘッドからのインク吐出時における液滴の表面張力が十分に高く、液滴が一つにまとまり易くなり、液滴が少量飛散した現象のミストやサテライトの発生を抑制することができる。 The dynamic surface tension was measured at a surface life of 0.015 seconds and 1.2 seconds, and the slope of the surface tension value from static (1.2 seconds) to dynamic (0.015 seconds) (amount of change per second) ) can be used as a parameter for an inkjet ink that suppresses the generation of satellites and mist and enables the formation of high-quality images, leading to the completion of the present invention. That is, when the amount of change X is 15 mN/m or more, the surface tension of the droplets is sufficiently high when the ink is discharged from the inkjet head, and the droplets are easily gathered into one droplet, and a small amount of droplets are scattered. It is possible to suppress the generation of mist and satellites.
本実施形態において、表面寿命０．０１５秒と１．２秒の間における１秒間当たりの動的表面張力の変化量Ｘは、上記の通り１５ｍＮ／ｍ以上であり、高い方が好ましい。その上限値は技術の具体的適用に伴う設計的事項であり、ここで特に設定されるものではない。 In this embodiment, the change amount X of the dynamic surface tension per second between 0.015 seconds and 1.2 seconds of the surface life is 15 mN/m or more as described above, and is preferably as high as possible. The upper limit is a design matter associated with the specific application of technology, and is not particularly set here.
本実施形態に係るインクジェット用インクは、静的表面張力を高くすることなくミストやサテライトの発生を抑制することが可能であるため、吐出安定性にも優れる。本実施形態において、インクジェット用インクの静的表面張力は、例えば、２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下の範囲内にあればよい。本実施形態における静的表面張力は、ウイルヘルミー法により２５℃において測定される値である。 The inkjet ink according to the present embodiment can suppress the generation of mist and satellites without increasing the static surface tension, and thus has excellent ejection stability. In the present embodiment, the static surface tension of the inkjet ink may be, for example, within the range of 20 mN/m or more and 40 mN/m or less. The static surface tension in this embodiment is a value measured at 25° C. by the Wilhelmy method.
以下に、本実施形態に係るインクジェット用インクに含有される成分について説明する。
本実施形態に係るインクジェット用インクは、少なくとも着色剤と、樹脂とを含有し、基本的には溶媒を更に含有する。本実施形態に係るインクジェット用インクは、この溶媒として少なくとも有機溶剤を含有し、一方、水は含有してもよいし、含有しなくてもよい。ここで、「水を含有しない」とは、水を意図的に含有させずに製造されたインクジェット用インクであることを意味する。例えば大気中に含有される水蒸気や添加剤に含有される水などに起因してインク中に含有される水のように、製造者が意図しない原因によりインク中に含有されてしまう水は、溶媒としての水に該当せず、「水を含有しない」こととして扱う。この場合の水の含有率は「０質量％」とする。
The components contained in the inkjet ink according to this embodiment are described below.
The inkjet ink according to this embodiment contains at least a colorant and a resin, and basically further contains a solvent. The inkjet ink according to the present embodiment contains at least an organic solvent as the solvent, and may or may not contain water. Here, "water-free" means an inkjet ink produced without intentionally containing water. Water contained in the ink due to reasons not intended by the manufacturer, such as water contained in the ink due to water vapor contained in the atmosphere or water contained in additives, is a solvent. It does not correspond to water as a substance, and is treated as “not containing water”. In this case, the content of water is "0% by mass".
本実施形態に係るインクジェット用インクにおいて、水の含有率は、インクの全質量を基準として１０質量％未満である。ここで、水の含有率に関する「１０質量％未満」には、上述した意味で「水を含有しない」場合も含まれ、故に本実施形態に係るインクジェット用インクにおいて、水の含有率は０質量％以上１０質量％未満である。本実施形態に係るインクジェット用インクにおいて、水の含有率は、０質量％以上５質量％以下であることがより好ましい。 In the inkjet ink according to this embodiment, the content of water is less than 10% by weight based on the total weight of the ink. Here, "less than 10% by mass" with respect to the water content includes the case of "not containing water" in the above-described sense. Therefore, in the inkjet ink according to the present embodiment, the water content is 0 mass % or more and less than 10% by mass. In the inkjet ink according to this embodiment, the water content is more preferably 0% by mass or more and 5% by mass or less.
なお、本実施形態に係るインクジェット用インクに含有される成分としては、上述した式Ｉで表される動的表面張力の変化量Ｘが１５ｍＮ／ｍ以上である限り、インクジェット用インクにおいて一般的に使用される着色剤及び樹脂、並びに他の任意成分を、目的に応じて適宜使用することができる。そして、動的表面張力の調整は、インクジェット用インクに含有される成分の選択、その配合量などにより、適宜調整することが可能である。一般的に、表面張力の大きい成分は動的表面張力へ及ぼす影響が大きい傾向がみられる。したがって、例えば、水は有機溶媒や紫外線硬化樹脂よりも表面張力が高いため、水を使用する場合にはその配合比に留意して動的表面張力を調整することなどが考えられる。 As components contained in the inkjet ink according to the present embodiment, as long as the amount of change X in the dynamic surface tension represented by the above formula I is 15 mN/m or more, generally Colorants and resins used, as well as other optional components can be used as appropriate depending on the purpose. The dynamic surface tension can be appropriately adjusted by selecting the components contained in the inkjet ink, their blending amounts, and the like. In general, components with high surface tension tend to have a large effect on dynamic surface tension. Therefore, for example, since water has a higher surface tension than an organic solvent or an ultraviolet curable resin, it is conceivable to adjust the dynamic surface tension by paying attention to the compounding ratio when water is used.
（着色剤）
本実施形態に係るインクジェット用インクが含有する着色剤としては、顔料が好適に使用される。顔料としては、一般に顔料として知られている色材であって、所望される光学的な発色又は着色機能を有し、インク中に分散可能なものであれば、いずれの顔料でも構わない。顔料は、例えば、無機顔料、有機顔料、又はガラス粒子等であってよい。また、顔料は、熱示温顔料（サーモクロミック顔料）のような性質を有するものであってもよく、また、発色及び着色性に加えて、磁性、蛍光性、導電性あるいは誘電性等のような他の性質をさらに示すものであってもよい。この場合には、画像に様々な機能を付与することができる。更に、耐熱性や物理的強度を向上させる粉体を加えることもできる。
(coloring agent)
A pigment is preferably used as the colorant contained in the inkjet ink according to the present embodiment. As the pigment, any pigment may be used as long as it is a coloring material generally known as a pigment, has a desired optical color development or coloring function, and is dispersible in the ink. Pigments may be, for example, inorganic pigments, organic pigments, or glass particles. In addition, the pigment may have properties such as thermochromic pigments, and in addition to color development and coloring properties, it may have properties such as magnetism, fluorescence, conductivity, or dielectric properties. It may further exhibit other properties. In this case, various functions can be given to the image. Furthermore, powders that improve heat resistance and physical strength can be added.
使用可能な無機顔料の例としては、カーボンブラックや鉱物粉砕物として得られるものであって、酸化チタン、炭酸カルシウム、カオリン、アルミニウム、セラミック類、ガラスなどが挙げられる。また、合成無機顔料なども使用することができ、酸化鉄赤、カドミウム黄、ニッケルチタン黄、ストロンチウム黄、含水酸化クロム、酸化クロム、アルミ酸コバルト、合成ウルトラマリン青などが挙げられる。 Examples of usable inorganic pigments include those obtained as carbon black and mineral pulverized products such as titanium oxide, calcium carbonate, kaolin, aluminum, ceramics and glass. Synthetic inorganic pigments can also be used, such as iron oxide red, cadmium yellow, nickel titanium yellow, strontium yellow, hydrous chromium oxide, chromium oxide, cobalt aluminate, and synthetic ultramarine blue.
使用可能な有機顔料の例としては、多環顔料として、フタロシアニン顔料類やアントラキノン顔料類などが挙げられる。具体的にはイソインドリノン、イソインドリン、アゾメチン、アントラキノン、アントロン、キサンテン、ジケトピロロピロール、ペリレン、アントラキノン（アントロン）、ペリノン、キナクリドン、インジゴイド、キナクリドン、ジケトピロロピロール、アントラキノン、ペリレン、ペリノン、インジゴイド、ジオキサジン、キナクリドン、ペリレン、インジゴイド、アントラキノン（アントロン）、キサンテン、フタロシアニン、アントラキノン、インジゴイド、フタロシアニン、アゾメチン、ペリレンなどが挙げられる。また、アゾ顔料類、レーキ顔料類、蛍光顔料類なども使用できる。 Examples of usable organic pigments include polycyclic pigments such as phthalocyanine pigments and anthraquinone pigments. Specifically, isoindolinone, isoindoline, azomethine, anthraquinone, anthrone, xanthene, diketopyrrolopyrrole, perylene, anthraquinone (anthrone), perinone, quinacridone, indigoid, quinacridone, diketopyrrolopyrrole, anthraquinone, perylene, perinone, Examples include indigoids, dioxazines, quinacridones, perylenes, indigoids, anthraquinones (anthrones), xanthenes, phthalocyanines, anthraquinones, indigoids, phthalocyanines, azomethines, and perylenes. Azo pigments, lake pigments, fluorescent pigments and the like can also be used.
使用可能なガラス粒子の例としては、着色ガラス粒子、無色ガラス粒子などが挙げられ、熱処理によってガラス化する有色又は無色のガラス組成混合物粒子であってもよい。 Examples of glass particles that can be used include colored glass particles, colorless glass particles, and the like, and may be colored or colorless glass composition mixture particles that are vitrified by heat treatment.
本実施形態に係るインクジェット用インクに含有される顔料の粒子径は、インクジェット吐出可能で、機能発現が可能な限り小さいことが好ましい。
顔料の平均粒子径は、例えば、０．０１μｍ以上５μｍ以下の範囲内であることが好ましく、０．０１μｍ以上１μｍ以下の範囲内であることがより好ましい。ここで、顔料の平均粒子径は、キュムラント解析によるキュムラント平均粒子径である。例えば、顔料の平均粒子径は、インク試料を５００倍程度に溶媒に希釈し、この希釈した試料について動的光散乱粒度測定装置を用いて動的光散乱法によって粒子径測定を行い、キュムラント解析によりキュムラント平均粒子径を算出することができる。
The particle size of the pigment contained in the inkjet ink according to the present embodiment is preferably as small as possible so that the inkjet ink can be ejected and the function can be exhibited.
The average particle size of the pigment is, for example, preferably in the range of 0.01 μm or more and 5 μm or less, and more preferably in the range of 0.01 μm or more and 1 μm or less. Here, the average particle size of the pigment is the cumulant average particle size obtained by cumulant analysis. For example, the average particle size of a pigment can be obtained by diluting an ink sample about 500 times with a solvent, measuring the particle size of the diluted sample by the dynamic light scattering method using a dynamic light scattering particle size measuring device, and performing cumulant analysis. The cumulant average particle size can be calculated by
また、顔料は、体積累積粒子径Ｄ９０が１μｍ以下であることが好ましく、体積累積粒子径Ｄ５０が０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。ここで、体積累積粒子径Ｄ９０とは、顔料の粒度分布において、小粒子側からある粒子径までの間で積算した粒子の合計体積を、粒子全体の体積に対する百分率で表したときに、その値が９０％となるときの粒子径であり、体積累積粒子径Ｄ５０とは、この百分率が５０％となるときの粒子径である。体積累積粒子径Ｄ９０と体積累積粒子径Ｄ５０は、動的光散乱法によって測定される。 The pigment preferably has a volume cumulative particle diameter D90 of 1 μm or less, and preferably has a volume cumulative particle diameter D50 of 0.1 μm or more and 0.5 μm or less. Here, the volume cumulative particle diameter D90 is the value of the total volume of particles integrated from the small particle side to a certain particle diameter in the particle size distribution of the pigment, expressed as a percentage of the volume of the entire particle. D50 is the particle diameter when the percentage is 90%, and the volume cumulative particle diameter D50 is the particle diameter when this percentage is 50%. The volume cumulative particle diameter D90 and the volume cumulative particle diameter D50 are measured by a dynamic light scattering method.
本実施形態に係るインクジェット用インクに含有される顔料は、上述した通り、キュムラント平均粒子径が一例によると０．０１μｍ以上５μｍ以下の範囲内、他の例によると０．０１μｍ以上１μｍ以下であるか、体積累積粒子径Ｄ９０が１μｍ以下であるか、体積累積粒子径Ｄ５０が０．１μｍ以上０．５μｍ以下の範囲内であることが好ましく、すべてを満たすことがより好ましい。 As described above, the pigment contained in the inkjet ink according to the present embodiment has a cumulant average particle size of 0.01 μm or more and 5 μm or less in one example, and 0.01 μm or more and 1 μm or less in another example. Alternatively, the volume cumulative particle diameter D90 is preferably 1 μm or less, or the volume cumulative particle diameter D50 is preferably in the range of 0.1 μm or more and 0.5 μm or less, and more preferably all of them are satisfied.
顔料の含有率は、インクの全質量を基準として１質量％以上３０質量％以下の範囲内とすることが好ましい。顔料の含有率が１質量％未満の場合には、その後の加工で色材とした場合の充分な色濃度を確保することが困難となる場合がある。一方、３０質量％を超えると、安定性が低下する場合がある。顔料の含有率は、インクの全質量を基準として１質量％以上１０質量％以下の範囲内とすることがより好ましい。但し、一般的にホワイトインクの顔料として使用される酸化チタンなどは比重が高いので、その場合には上記より多くの割合で顔料を処方する場合もある。 The pigment content is preferably in the range of 1% by mass or more and 30% by mass or less based on the total mass of the ink. If the pigment content is less than 1% by mass, it may be difficult to ensure sufficient color density when used as a coloring material in subsequent processing. On the other hand, if it exceeds 30% by mass, the stability may decrease. More preferably, the pigment content is in the range of 1% by mass or more and 10% by mass or less based on the total mass of the ink. However, titanium oxide or the like, which is generally used as a pigment for white ink, has a high specific gravity, so in that case, the pigment may be prescribed at a higher ratio than the above.
本実施形態に係るインクジェット用インクは、色彩を調整するために、顔料の補助成分として染料を含有してよい。染料の例としては、アゾイック染料、硫化（建材）染料、分散染料、蛍光増白剤、油溶染料のような、酸性、塩基性が低く、溶媒に対して溶解性の高い染料が通常用いられる。なかでもアゾ系、トリアリールメタン系、アントラキノン系、アジン系などの油溶染料が好適に用いられる。 The inkjet ink according to this embodiment may contain a dye as an auxiliary component of the pigment in order to adjust the color. Examples of dyes include azoic dyes, sulfide (building material) dyes, disperse dyes, fluorescent brighteners, and oil-soluble dyes. . Among them, azo-based, triarylmethane-based, anthraquinone-based, and azine-based oil-soluble dyes are preferably used.
（樹脂）
本実施形態に係るインクジェット用インクに含有される樹脂としては、特に限定はなく、インクに配合される後述する有機溶剤に対して溶解又は分散するものであればよく、媒体の種類によって適宜選択することができる。樹脂の例としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド、ポリビニルブチラール、セルロースアセテートブチレート、ニトロセルロース樹脂、ポリウレタン、塩化ビニル－酢酸ビニル共重合体などを挙げることができる。これらは、単独で、または２種以上混合して使用することができる。
(resin)
The resin contained in the inkjet ink according to the present embodiment is not particularly limited as long as it dissolves or disperses in an organic solvent (described later) that is blended in the ink, and is appropriately selected according to the type of medium. be able to. Examples of resins include acrylic resins, polyester resins, phenol resins, polyamides, polyvinyl butyral, cellulose acetate butyrate, nitrocellulose resins, polyurethanes, and vinyl chloride-vinyl acetate copolymers. These can be used alone or in combination of two or more.
また、本実施形態に係るインクジェット用インクにおいて、紫外線硬化樹脂を使用してもよく、あるいは熱硬化樹脂を使用してもよい。
紫外線硬化樹脂は、紫外線が照射された際、ラジカル性の重合開始剤により重合するラジカル重合性化合物であればよく、例えば、アクリル酸オリゴマーやアクリル酸モノマー、Ｎ－ビニル化合物、ビニルエステル類、アクリルアミド類、芳香族ビニル類、アリル化合物などが挙げられる。具体的には、紫外線硬化樹脂として、ウレタンアクリレート、アクリル樹脂アクリレート、エポキシアクリレート、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２－エチルヘキシル、アクリル酸２－ジメチルアミノエチル、アクリル酸２－ヒドロキシエチルなどが挙げられる。
Moreover, in the inkjet ink according to the present embodiment, an ultraviolet curable resin may be used, or a thermosetting resin may be used.
The UV curable resin may be a radically polymerizable compound that polymerizes with a radical polymerization initiator when irradiated with UV rays. Examples include acrylic acid oligomers, acrylic acid monomers, N-vinyl compounds, vinyl esters, and acrylamide. , aromatic vinyls, allyl compounds, and the like. Specifically, UV-curable resins include urethane acrylate, acrylic resin acrylate, epoxy acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-dimethylaminoethyl acrylate, 2- hydroxyethyl and the like.
光重合開始剤としては、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾフェノン、クロロチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、アセトフェノンジエチルケタール、α－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２－ヒドロキシ－２－メチル－フェニルプロパンなどが挙げられる。 Photopolymerization initiators include benzoin isopropyl ether, benzophenone, chlorothioxanthone, benzyl dimethyl ketal, acetophenone diethyl ketal, α-hydroxycyclohexylphenyl ketone, 2-hydroxy-2-methyl-phenylpropane and the like.
熱硬化樹脂は、加熱することにより硬化するものであればよく、特に限定されない。例えば、イソシアネート化合物や、エポキシ化合物とアミン類、アミン誘導体との混合物などが挙げられる。 The thermosetting resin is not particularly limited as long as it is cured by heating. Examples thereof include isocyanate compounds and mixtures of epoxy compounds with amines and amine derivatives.
（有機溶媒）
本実施形態に係るインクジェット用インクに含有される有機溶媒としては、特に制限されないが、腐食を引き起こす虞のないものを使用することが好ましい。このような有機溶媒として、例えば、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、有機酸エステル、エーテル、ケトンなどを挙げることができる。安全性および樹脂などの溶解性の観点からは、有機溶媒として有機酸エステル類が好ましく、具体的には、例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル－３－エトキシプロピオネート、３－メトキシブチルアセテート、３－メチル－３－メトキシブチルアセテートなどの酢酸エステル類が入手しやすく好適である。また、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどの水溶性エステル類は、油性インクおよび水性インクの何れにも使用可能なため好適である。
(organic solvent)
The organic solvent contained in the inkjet ink according to the present embodiment is not particularly limited, but it is preferable to use one that does not cause corrosion. Examples of such organic solvents include aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, organic acid esters, ethers and ketones. Organic acid esters are preferable as the organic solvent from the viewpoint of safety and solubility of resins. Acetates such as ethyl ether acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate are readily available and preferred. Further, water-soluble esters such as propylene glycol monomethyl ether acetate and ethylene glycol monoethyl ether acetate are suitable for both oil-based inks and water-based inks.
（分散剤）
本実施形態に係るインクジェットインクにおいては、必要に応じて分散剤を用いてもよい。分散剤としては、例えば、従来公知の溶剤型のインク組成物において用いられている任意の分散剤を用いることができる。分散剤としては、高分子分散剤（樹脂）を用いるとよい。こうした分散剤としては、主鎖がポリエステル系、ポリアクリル系、ポリウレタン系、ポリアミン系、ポリカプロラクトン系などからなり、側鎖としてアミノ基、カルボキシル基、スルホン基、ヒドロキシル基などの極性基を有するものである。
(dispersant)
In the inkjet ink according to this embodiment, a dispersant may be used as necessary. As the dispersant, for example, any dispersant used in conventionally known solvent-based ink compositions can be used. A polymer dispersant (resin) is preferably used as the dispersant. Such a dispersant has a main chain of polyester, polyacrylic, polyurethane, polyamine, polycaprolactone, etc., and has a polar group such as an amino group, a carboxyl group, a sulfone group, or a hydroxyl group as a side chain. is.
（界面活性剤）
本実施形態に係るインクジェット用インクにおいては、必要に応じて界面活性剤を用いてもよい。界面活性剤としては、アニオン系、カチオン系、両性又は非イオン系のいずれの界面活性剤も用いることができ、添加目的に合わせて適宜選択することができる。例えば、ノズル部やチューブ内等の機器内での溶剤型のインク組成物の揮発抑制、固化防止、又、固化した際の再溶解性を目的として、室温、大気圧下で液状の非イオン性ポリオキシエチレン誘導体を添加してもよい。
(Surfactant)
A surfactant may be used in the inkjet ink according to the present embodiment, if necessary. Any of anionic, cationic, amphoteric or nonionic surfactants can be used as the surfactant, and can be appropriately selected according to the purpose of addition. For example, for the purpose of suppressing volatilization and solidification of solvent-based ink compositions in devices such as nozzles and tubes, and resolubilizing when solidified, nonionic liquids at room temperature and atmospheric pressure A polyoxyethylene derivative may be added.
（その他の添加剤）
本実施形態に係るインクジェット用インクは、必要に応じて、更に、従来公知の添加剤を含んでもよい。そのような添加剤としては、例えば、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、表面張力調整剤、分散補助剤、増感剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、防腐剤、防黴剤、電荷調整剤、湿潤剤等が挙げられる。
(Other additives)
The inkjet ink according to the present embodiment may further contain conventionally known additives, if necessary. Examples of such additives include viscosity modifiers, pH modifiers, surface tension modifiers, dispersing aids, sensitizers, leveling agents, antifoaming agents, antioxidants, preservatives, antifungal agents, charge Adjustment agents, wetting agents, and the like can be mentioned.
本実施形態に係るインクジェット用インクは、インクジェットプリンタにおけるヘッドノズルからの吐出に適切な粘度を有することが必要である。このため本実施形態に係るインクジェット用インクは、吐出時における粘度が、一例によれば５ｍＰａ・ｓ以上１５ｍＰａ・ｓ以下であり、他の例によれば７ｍＰａ・ｓ以上１１ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。 The inkjet ink according to this embodiment needs to have a viscosity suitable for ejection from the head nozzles of an inkjet printer. For this reason, the ink for inkjet according to the present embodiment has a viscosity at the time of ejection of 5 mPa·s or more and 15 mPa·s or less according to one example, and 7 mPa·s or more and 11 mPa·s or less according to another example. is preferred.
＜インクジェットプリンタ＞
以下、第２実施形態に係るインクジェットプリンタについて、図面を参照しながら詳細に説明する。同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
<Inkjet printer>
The inkjet printer according to the second embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. Components having the same or similar functions are given the same reference numerals throughout the drawings, and duplicate descriptions are omitted.
本実施形態に係るインクジェットプリンタは、記録媒体へ向けてインクを吐出するインクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドに対向して上記記録媒体を保持する媒体保護機構とを備え、上記インクとして第１実施形態に係るインクジェット用インクが使用される。 An inkjet printer according to this embodiment includes an inkjet head that ejects ink toward a recording medium, and a medium protection mechanism that holds the recording medium facing the inkjet head. Such inkjet ink is used.
図１は、第２実施形態に係るインクジェットプリンタが備えるインクジェットヘッドの概略構成を示す斜視図である。図１に示すインクジェットヘッド１は、インクジェットプリンタのヘッドキャリッジに搭載して使用するオンデマンド型である。以下の説明では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交座標系を用いる。図中の矢印の指し示す方向を便宜上プラス方向とする。Ｘ軸方向は印刷幅方向に対応する。Ｙ 軸方向は記録媒体が搬送される方向に対応する。Ｚ軸プラス方向は記録媒体に対向する方向である。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an inkjet head provided in an inkjet printer according to a second embodiment. The
インクジェットヘッド１は、インクマニホールド１０、アクチュエータ基板２０、フレーム４０、及びノズルプレート５０を備えている。
The
アクチュエータ基板２０は、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形をなしている。アクチュエータ基板２０の材料としては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及びチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）等が挙げられる。
The
アクチュエータ基板２０は、インクマニホールド１０の開口端を塞ぐようにインクマニホールド１０の上に重ねられている。インクマニホールド１０は、インク供給管１１及びインク戻し管１２を介してインクカートリッジに接続される。
The
アクチュエータ基板２０上には、フレーム４０が取り付けられている。フレーム４０上には、ノズルプレート５０が取り付けられている。ノズルプレート５０には、Ｙ軸に沿って２列を形成するように、複数のノズルＮがＸ軸方向に沿って所定の間隔をあけて設けられている。
A
図２は、インクジェットヘッド１の部分的な概略構成を示す分解斜視図であり、具体的には、アクチュエータ基板２０、フレーム４０及びノズルプレート５０の分解斜視図である。このインクジェットヘッド１は、いわゆるせん断モードシェアードウォールのサイドシューター型である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a partial schematic configuration of the
アクチュエータ基板２０には、Ｙ軸方向の中央部で列を形成するように、複数のインク供給口２１がＸ軸方向に沿って間隔をあけて設けられている。また、アクチュエータ基板２０には、インク供給口２１の列に対してＹ軸プラス方向及びＹ軸マイナス方向においてそれぞれ列を形成するように、複数のインク排出口２２がＸ軸方向に沿って間隔をあけて設けられている。
A plurality of
中央のインク供給口２１の列と一方のインク排出口２２の列との間には、複数のアクチュエータ３０が設けられている。これらアクチュエータ３０は、Ｘ軸方向に延びた列を形成している。また、中央のインク供給口２１の列と他方のインク排出口２２の列との間にも、複数のアクチュエータ３０が設けられている。これらアクチュエータ３０も、Ｘ軸方向に延びた列を形成している。
A plurality of
複数のアクチュエータ３０からなる列の各々は、アクチュエータ基板２０上に積層された第１の圧電体及び第２の圧電体で構成されている。第１及び第２の圧電体の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）等が挙げられる。第１及び第２の圧電体は、厚さ方向に沿って互いに逆向きに分極されている。
Each row of
第１及び第２の圧電体からなる積層体には、Ｙ軸方向に各々が延び、Ｘ軸方向に配列した複数の溝が設けられている。これら溝は、第２の圧電体側で開口しており、第２の圧電体の厚さよりも大きな深さを有している。以下、この積層体のうち、隣り合った溝に挟まれた部分をチャネル壁という。これらチャネル壁は、Ｙ軸方向に各々が延び、Ｘ軸方向に配列している。なお、隣り合った２つのチャネル壁の間の溝が、インクが流通するインクチャネルである。 A plurality of grooves extending in the Y-axis direction and arranged in the X-axis direction are provided in the laminate composed of the first and second piezoelectric bodies. These grooves are open on the side of the second piezoelectric body and have a depth greater than the thickness of the second piezoelectric body. Hereinafter, a portion of this laminate sandwiched between adjacent grooves will be referred to as a channel wall. These channel walls each extend in the Y-axis direction and are aligned in the X-axis direction. A groove between two adjacent channel walls is an ink channel through which ink flows.
インクチャネルの側壁及び底には、電極が形成されている。これら電極は、Ｙ軸方向に沿って延びた配線パターン３１に接続されている。
Electrodes are formed on the sidewalls and bottom of the ink channel. These electrodes are connected to a
後述するフレキシブルプリント基板との接続部を除き、電極及び配線パターン３１を含むアクチュエータ基板２０の表面には、図示しない保護膜が形成されている。保護膜は、例えば複数層の無機絶縁膜及び有機絶縁膜を含む。
A protective film (not shown) is formed on the surface of the
フレーム４ は、開口部を有している。この開口部は、アクチュエータ基板２０よりも小さく、かつ、アクチュエータ基板２０のうち、インク供給口２１、アクチュエータ３０、及びインク排出口２２が設けられた領域よりも大きい。フレーム４０は、例えばセラミックスからなる。フレーム４０は、例えば接着剤によりアクチュエータ基板２０に接合される。
Frame 4 has an opening. This opening is smaller than the
ノズルプレート５０は、ノズルプレート基板と、その媒体対向面（ノズルＮからインクを吐出する面）に設けられた図示しない撥液膜とを含んでいる。ノズルプレート基板は、例えば、ポリイミドフィルムなどの樹脂フィルムからなる。
The
ノズルプレート５０は、フレーム４０の開口部よりも大きい。ノズルプレート５０は、例えば接着剤によってフレーム４０に接合される。
ノズルプレート５０には、複数のノズルＮが設けられている。これらノズルＮは、インクチャネルに対応して２つの列を形成している。ノズルＮは、記録媒体対向面からインクチャネルの方向に進むに従って径が大きくなっている。ノズルＮの寸法は、インクの吐出量に応じて所定の値に設定される。ノズルＮは、例えば、エキシマレーザーを用いたレーザー加工を施すことによって形成することができる。
A plurality of nozzles N are provided on the
アクチュエータ基板２０、フレーム４０及びノズルプレート５０は、図１に示すように一体化されており、中空構造を形成している。アクチュエータ基板２０、フレーム４０及びノズルプレート５０によって囲まれた領域は、インク流通室である。インクは、インクマニホールド１０からインク供給口２１を通してインク流通室に供給され、インクチャネルを通過し、余剰のインクがインク排出口２２からインクマニホールド１０へ戻るように循環する。インクの一部は、インクチャネルを流れる間にノズルＮから吐出されて印刷に用いられる。
The
配線パターン３１には、アクチュエータ基板２０上であってフレーム４０の外側の位置でフレキシブルプリント基板６０が接続されている。フレキシブルプリント基板６０には、アクチュエータ３０を駆動する駆動回路６１が搭載されている。
A flexible printed
以下、アクチュエータ３０の動作を説明する。ここでは、隣り合う３つのインクチャネルのうち中央のインクチャネルに着目して動作を説明する。隣り合う３つのインクチャネルに対応する電極をＡ、Ｂ及びＣとする。チャネル壁に直交する方向に電界を印加していない場合には、チャネル壁は直立した状態である。
The operation of the
例えば、中央の電極Ｂに、両隣の電極Ａ及びＣの電位よりも高い電位の電圧パルスを印加して、チャネル壁に直交する方向に電界を生じさせる。こうして、チャネル壁をせん断モードで駆動させ、中央のインクチャネルを挟む１対のチャネル壁を、中央のインクチャネルの体積を拡張するように変形させる。 For example, a voltage pulse is applied to the central electrode B with a potential higher than that of the adjacent electrodes A and C to generate an electric field perpendicular to the channel walls. Thus, the channel walls are driven in a shear mode and the pair of channel walls sandwiching the central ink channel are deformed to expand the volume of the central ink channel.
次に、両隣の電極Ａ及びＣに、中央の電極Ｂの電位よりも高い電位の電圧パルスを印加して、チャネル壁に直交する方向に電界を生じさせる。こうして、チャネル壁をせん断モードで駆動させ、中央のインクチャネルを挟む１対のチャネル壁を、中央のインクチャネルの体積を縮小するように変形させる。この動作により、中央のインクチャネル内のインクに圧力を加え、このインクチャネルに対応するノズルＮからインクを吐出させて記録媒体に着弾させる。例えば、すべてのノズルを３つの群に分けて、上で説明した駆動操作を時分割制御して３サイクル行い、記録媒体への印刷を行う。 Next, a voltage pulse with a potential higher than that of the central electrode B is applied to the adjacent electrodes A and C to generate an electric field perpendicular to the channel wall. Thus, the channel walls are driven in shear mode and the pair of channel walls sandwiching the central ink channel are deformed to reduce the volume of the central ink channel. By this operation, pressure is applied to the ink in the central ink channel, and the ink is ejected from the nozzle N corresponding to this ink channel and landed on the recording medium. For example, all the nozzles are divided into three groups, and the driving operation described above is performed in three cycles by time-division control to print on a recording medium.
図３に、第２実施形態に係るインクジェットプリンタの模式図を示す。図３に示すインクジェットプリンタ１００は、排紙トレイ１１８が設けられた筐体を含んでいる。筐体内には、カセット１０１ａ及び１０１ｂ、供紙ローラ１０２及び１０３、搬送ローラ対１０４及び１０５、レジストローラ対１０６、搬送ベルト１０７、ファン１１９、負圧チャンバ１１１、搬送ローラ対１１２、１１３及び１１４、インクジェットヘッド１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ及び１１５Ｂｋ、インクカートリッジ１１６Ｃ、１１６Ｍ、１１６Ｙ及び１１６Ｂｋ、並びに、チューブ１１７Ｃ、１１７Ｍ、１１７Ｙ及び１１７Ｂｋが設置されている。インクジェットヘッド１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ及び１１５Ｂｋの各々は、図１及び図２を参照しながら説明したインクジェットヘッド１である。
FIG. 3 shows a schematic diagram of an inkjet printer according to the second embodiment. The
カセット１０１ａ及び１０１ｂは、サイズの異なる記録媒体Ｐを収容している。供紙ローラ１０２又は１０３は、選択された記録媒体のサイズに対応した記録媒体Ｐをカセット１０１ａ又は１０１ｂから取り出し、搬送ローラ対１０４及び１０５並びにレジストローラ対１０６へ搬送する。
The
搬送ベルト１０７は、駆動ローラ１０８と２本の従動ローラ１０９とによって張力が与えられている。搬送ベルト１０７の表面には、所定間隔で穴が設けられている。搬送ベルト１０７の内側には、記録媒体Ｐを搬送ベルト１０７に吸着させるための、ファン１１９に連結された負圧チャンバ１１１が設置されている。搬送ベルト１０７の搬送方向下流には、搬送ローラ対１１２、１１３及び１１４が設置されている。なお、搬送ベルト１０７から排紙トレイ１１８までの搬送経路には、記録媒体Ｐ上に形成された印刷層を加熱するヒータを設置することができる。
The
搬送ベルト１０７の上方には、画像データに応じてインクを記録媒体Ｐに吐出する４つのインクジェットヘッドが配置されている。具体的には、シアン（Ｃ）インクを吐出するインクジェットヘッド１１５Ｃ（１）、マゼンタ（Ｍ）インクを吐出するインクジェットヘッド１１５Ｍ（１）、イエロー（Ｙ）インクを吐出するインクジェットヘッド１１５Ｙ（１）、及びブラック（Ｂｋ）インクを吐出するインクジェットヘッド１１５Ｂｋ（１）が、上流側からこの順に配置されている。上記の通り、これら４つのインクジェットヘッドの各々は、図１及び図２を参照しながら説明したインクジェットヘッド１である。以下において、インクジェットヘッド１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ及び１１５Ｂｋをまとめてインクジェットヘッド１と言うことがある。
Four inkjet heads for ejecting ink onto the recording medium P according to image data are arranged above the conveying
インクジェットヘッド１１５Ｃ（１）、１１５Ｍ（１）、１１５Ｙ（１）及び１１５Ｂｋ（１）の上方には、これらに対応した本実施形態に係るインクをそれぞれ収容した、シアン（Ｃ）インクカートリッジ１１６Ｃ、マゼンタ（Ｍ）インクカートリッジ１１６Ｍ、イエロー（Ｙ）インクカートリッジ１１６Ｙ、及びブラック（Ｂｋ）インクカートリッジ１１６Ｂｋが設置されている。これらカートリッジ１１６Ｃ、１１６Ｍ、１１６Ｙ及び１１６Ｂｋは、それぞれ、チューブ１１７Ｃ、１１７Ｍ、１１７Ｙ及び１１７Ｂｋによって、インクジェットヘッド１１５Ｃ（１）、１１５Ｍ（１）、１１５Ｙ（１）及び１１５Ｂｋ（１）に連結されている。
Above the inkjet heads 115C(1), 115M(1), 115Y(1) and 115Bk(1), cyan (C)
インクジェットプリンタ１００は、インクジェットヘッド１と、インクジェットヘッド１に対向して記録媒体Ｐを保持する媒体保持機構とを備えている。媒体保持機構は、記録媒体Ｐを移動させる記録用紙移動機構としての機能も有している。媒体保持機構は、搬送ベルト１０７、駆動ローラ１０８、従動ローラ１０９、負圧チャンバ１１１、及びファン１１９を含んでいる。
The
以下、このインクジェットプリンタ１００の画像形成動作について説明する。
まず、画像処理手段（図示しない）が、記録のための画像処理を開始し、画像データに対応した画像信号を生成するとともに、各種ローラや負圧チャンバ１１１などの動作を制御する制御信号を生成する。
The image forming operation of the
First, an image processing means (not shown) starts image processing for recording, generates an image signal corresponding to the image data, and generates a control signal for controlling the operation of various rollers, the
供紙ローラ１０２又は１０３は、画像処理手段による制御のもと、カセット１０１ａ又は１０１ｂから、選択されたサイズの記録媒体Ｐを１枚ずつ取り出し、搬送ローラ対１０４及び１０５並びにレジストローラ対１０６へ搬送する。レジストローラ対１０６は、記録媒体Ｐのスキューを補正し、所定のタイミングで記録媒体Ｐを搬送する。
The
負圧チャンバ１１１は、搬送ベルト１０７の穴を介して空気を吸い込んでいる。従って、記録媒体Ｐは、搬送ベルト１０７に吸着された状態で、搬送ベルト１０７の移動に伴い、インクジェットヘッド１１５Ｃ（１）、１１５Ｍ（１）、１１５Ｙ（１）及び１１５Ｂｋ（１）の下方の位置へと順次搬送される。
The
インクジェットヘッド１１５Ｃ（１）、１１５Ｍ（１）、１１５Ｙ（１）及び１１５Ｂｋ（１）は、画像処理手段による制御のもと、記録媒体Ｐが搬送されるタイミングに同期してインクを吐出する。これにより、記録媒体Ｐの所望の位置に、カラー画像が形成される。 The inkjet heads 115C(1), 115M(1), 115Y(1), and 115Bk(1) eject ink in synchronization with the timing at which the recording medium P is conveyed under the control of the image processing means. Thus, a color image is formed at a desired position on the recording medium P. FIG.
インクジェットプリンタ１００において、媒体保持機構により保持される記録媒体Ｐとインクジェットヘッド１との距離（ギャップ）は、一例によれば、２ｍｍ以上であってよく、他の例によれば３ｍｍ以上であってよく、更に他の例によれば５ｍｍ以上であってよい。
In the
インクジェットヘッドと記録媒体とのギャップが広がると、それに伴いインクの着弾位置精度が低下し、サテライトやミストが発生しやすくなるため、画像品質の観点からは一般にギャップは広く設定できない。例えば、特許文献１には、インクジェットヘッドと記録媒体とのギャップを１ｍｍに設定することが記載されている（段落００２９）。本発明者らは、ギャップが１ｍｍの場合はミストやサテライトの問題のなかったインクジェット用インクが、ギャップが２ｍｍを超えるとミストやサテライトが目立つようになる現象がみられることが少なくないこと確認している。本実施形態によれば、上記式（１）で表される動的表面張力Ｘが１５ｍＮ／ｍ以上である本実施形態に係るインクジェット用インクを使用するため、インクジェットヘッドと記録媒体とのギャップを広くとっても着弾位置精度が低下せず、画像品質に優れた印刷物を得ることができる。このため本実施形態に係るインクジェット用インク及びこれを使用したインクジェットプリンタは、表面に凹凸のある記録媒体の印刷に特に優れている。表面に凹凸のある記録媒体の例としては、表面が粗い布地や壁紙、表面に凹凸模様のある玩具やプラスチック製品、表面にエンボスやアンジュレーションのあるシート状素材などが挙げられる。
As the gap between the inkjet head and the recording medium widens, the accuracy of the ink landing position decreases, and satellites and mist tend to occur. Therefore, from the viewpoint of image quality, a wide gap cannot generally be set. For example,
ここで、インクジェットヘッド１と記録媒体Ｐとのギャップとは、インクジェットヘッドの下面（ノズルプレート５０の表面）から、この下面の垂線と記録媒体とが交わる位置までの距離を意味する。記録媒体が表面に凹凸を有するものであるとき、インクジェットヘッド１と記録媒体Ｐとのギャップは、最短距離を意味する。本実施形態において、インクジェットヘッド１と記録媒体Ｐとのギャップは、記録媒体Ｐにおける表面の凹凸状況に応じて適宜設定することができ、上記の通り、一例によれば２ｍｍ以上に設定され、他の例によれば３ｍｍ以上に設定され、更に他の例によれば５ｍｍ以上に設定される。
Here, the gap between the
カラー画像を形成した後、搬送ローラ対１１２、１１３及び１１４は、画像が形成された記録媒体Ｐを排紙トレイ１１８へ排紙する。搬送ベルト１０７から排紙トレイ１１８までの搬送経路にヒータを設置した場合、記録媒体Ｐ上に形成された印刷層をヒータによって加熱してもよい。ヒータによる加熱を行うと、特に、記録媒体Ｐが非浸透性である場合に、記録媒体Ｐに対する印刷層の密着性を高めることができる。
After forming the color image, transport roller pairs 112 , 113 and 114 discharge the recording medium P on which the image is formed to a
本実施形態に係るインクジェット用インクによれば、インクジェットヘッドから記録媒体までの距離が大きい場合にも、インクの安定した吐出性を維持しつつ、サテライトやミストの発生を抑制することができ、表面に凹凸のある記録媒体に対しても高品質の画像を形成することが可能となる。 According to the inkjet ink according to the present embodiment, even when the distance from the inkjet head to the recording medium is large, it is possible to suppress the generation of satellites and mist while maintaining stable ejection properties of the ink. It is possible to form a high-quality image even on a recording medium having an uneven surface.
＜インク試料＞
インク試料として後掲の表１に示す１３種のインクＡ～Ｍを準備した。これらインクは、顔料、アクリル酸オリゴマー及び/又はアクリル酸モノマー、紫外線重合開始剤又は増感剤、及び適宜に重合禁止剤、分散助剤を添加した紫外線硬化インクであるものと、有機溶剤に樹脂、および分散剤を溶解又は分散させて、更に顔料を分散させて得られる溶剤型インクのいずれかである。具体的な顔料、アクリル酸オリゴマー、アクリル酸モノマー、紫外線重合開始剤、増感剤、有機溶剤、樹脂及び分散助剤としては、紫外線硬化型、及び溶剤型のインクジェット用インクにおいて、一般的に使用される材料が用いられている。
<Ink sample>
As ink samples, 13 kinds of inks A to M shown in Table 1 below were prepared. These inks are ultraviolet curable inks containing pigments, acrylic acid oligomers and/or acrylic acid monomers, ultraviolet polymerization initiators or sensitizers, and appropriate polymerization inhibitors and dispersing aids. , and solvent-based inks obtained by dissolving or dispersing a dispersant and further dispersing a pigment. Specific pigments, acrylic acid oligomers, acrylic acid monomers, UV polymerization initiators, sensitizers, organic solvents, resins and dispersion aids are commonly used in UV-curable and solvent-based inkjet inks. The material used is
インクＡ～Ｍにおける上記成分の配合比に関しても、一般的な範囲の中で調整されている。参考用に、インクＡ～Ｍの中から１種の紫外線硬化インクの配合比を以下に示す。
下記原料成分を下記配合比において混合し分散させることによりインクを調製した。
（原料成分の配合比の一例）
顔料 ５質量部
アクリル酸オリゴマー ２５質量部
アクリル酸モノマー ５５質量部
紫外線重合開始剤 １０質量部
分散補助剤 ５質量部
The compounding ratio of the above components in inks A to M is also adjusted within a general range. For reference, the compounding ratio of one type of UV curable ink among the inks A to M is shown below.
An ink was prepared by mixing and dispersing the following raw material components in the following compounding ratio.
(Example of mixing ratio of raw material components)
Pigment 5 parts by mass Acrylic acid oligomer 25 parts by mass Acrylic acid monomer 55 parts by mass
［測定］
各インク試料について、以下の方法で静的表面張力と動的表面張力を測定した。
＜静的表面張力の測定＞
各インク試料の静的表面張力は、ウイルヘルミー型表面張力計（ＤＹ－５００、協和界面化学社製）を使用し測定した。装置の測定セルにインクを入れ、２５℃にて白金プレートをインク液面に浸し、インクが白金プレートに対してぬれ上がる。このとき、白金プレートがインクに引き込まれる力を読み取り、これを静的表面張力値として測定した。測定値を表１に示す。
[measurement]
For each ink sample, static surface tension and dynamic surface tension were measured by the following methods.
<Measurement of static surface tension>
The static surface tension of each ink sample was measured using a Wilhelmy surface tensiometer (DY-500, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). Ink is put into the measurement cell of the device, and the platinum plate is immersed in the ink liquid surface at 25° C., and the ink is wetted to the platinum plate. At this time, the force with which the platinum plate was drawn into the ink was read and measured as a static surface tension value. Table 1 shows the measured values.
＜動的表面張力の測定＞
各インク試料の動的表面張力は、最大泡圧法を利用して、動的表面張力計（ＳＩＴＡ ｐｒｏ ｌｉｎｅ ｔ１５、ＳＩＴＡ Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ社製）を使用し測定した。装置のニードルを容器中のインクに入れ、２５℃にてニードルから気泡の生成速度(表面寿命)を０．０１５秒から１．２秒まで変化させて気泡を発生させ、表面寿命に応じた気泡の最大圧力から動的表面張力を測定した。表面寿命０．０１５秒における動的表面張力γ１及び表面寿命１．２秒における動的表面張力γ２と、下式で表される１秒間当たりの動的表面張力の変化量Ｘを表１に示す。
Ｘ＝（γ１－γ２）／（１．２―０．０１５）
<Measurement of dynamic surface tension>
The dynamic surface tension of each ink sample was measured using a dynamic surface tensiometer (SITA pro line t15, manufactured by SITA Messtechnik GmbH) using the maximum bubble pressure method. The needle of the device is put into the ink in the container, and the bubble generation speed (surface life) from the needle is changed from 0.015 seconds to 1.2 seconds at 25 ° C. to generate bubbles. The dynamic surface tension was measured from the maximum pressure of Table 1 shows the dynamic surface tension γ1 at a surface life of 0.015 seconds, the dynamic surface tension γ2 at a surface life of 1.2 seconds, and the amount of change X in dynamic surface tension per second expressed by the following equation. .
X = (γ1-γ2)/(1.2-0.015)
＜粘度＞
各インク試料について粘度を測定した。粘度の測定には、「ＬＶＤＶ３Ｔ コーンプレート型」（ＢＲＯＯＫＦＩＥＬＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＬＡＢＯＲＡＴＯＲＩＥＳ,ＩＮＣ.社製）を使用した。ＣＰＡ－４２Ｚのコーンスピンドルを用いて、吐出時の温度にて、トルクが３０～５０％前後になる回転数（ｒｐｍ）の条件で行った。測定値を表１に示す。
<Viscosity>
Viscosity was measured for each ink sample. "LVDV3T Cone Plate Type" (manufactured by BROOKFIELD ENGINEERING LABORATORIES, INC.) was used for viscosity measurement. Using a cone spindle of CPA-42Z, it was carried out under the conditions of rotation speed (rpm) at which the torque was about 30 to 50% at the temperature at the time of ejection. Table 1 shows the measured values.
［評価］
シェアモードタイプのインクジェットヘッド（商品名「ＣＦ１」、東芝テック社製、ノズル密度（３００）ｄｐｉ）を備えた、ドロップ数１～７ドロップ、駆動周波数４．８～１３ｋＨｚの範囲で調整可能な評価用インクジェットプリンタを用意した。このインクジェットプリンタを使用し、以下の方法で吐出安定性、並びに、ミスト及びサテライトの発生状態を評価した。評価結果を表１に示す。
[evaluation]
Equipped with a share mode type inkjet head (trade name “CF1”, manufactured by Toshiba Tec Corporation, nozzle density (300) dpi), the number of drops is 1 to 7 drops, and the drive frequency is adjustable in the range of 4.8 to 13 kHz. I prepared an inkjet printer for Using this inkjet printer, ejection stability and generation of mist and satellites were evaluated by the following methods. Table 1 shows the evaluation results.
＜吐出安定性＞
記録媒体としてＥＰＳＯＮ社製スーパーファイン用紙を使用し評価を行った。印字条件としてインクジェットヘッドの吐出ノズル面と記録媒体の表面との距離（ギャップ）を１ｍｍとし、インクジェットヘッドの駆動電圧は７ドロップ吐出時のインク体積が４２ｐｌ（４２×１０３μｍ３）となる電圧で、全ノズル（３１８ノズル）から５分間インクを吐出させた。その直後に上記記録媒体に印字させ、印字物の印字抜けを観察し、３１８ノズル中、ノズル抜け１か所に対して１本の抜けとカウントした。これを５回繰り返し実施して１０分間当たりの抜け本数を統計的に求めた。すなわち、（５回の抜け本数の合計）×（１０／２５）により抜け本数を求めた。判定基準としては１０分間当たりの抜け本数が１．０本以下を吐出安定性良好と判断した。評価結果を表１に示す。
<Ejection stability>
Evaluation was performed using super fine paper manufactured by EPSON as a recording medium. As printing conditions, the distance (gap) between the ejection nozzle surface of the inkjet head and the surface of the recording medium is set to 1 mm, and the driving voltage of the inkjet head is a voltage at which the ink volume when ejecting 7 drops is 42 pl (42×10 3 μm 3 ). Then, ink was ejected from all nozzles (318 nozzles) for 5 minutes. Immediately after that, printing was performed on the above recording medium, and print defects in the printed matter were observed. This was repeated 5 times, and the number of pullouts per 10 minutes was statistically determined. That is, the number of missing threads was obtained by (total number of missing threads in 5 times)×(10/25). As a criterion for determination, ejection stability was judged to be good when the number of missing lines per 10 minutes was 1.0 or less. Table 1 shows the evaluation results.
＜ミスト／サテライトの発生状態＞
記録媒体として三菱製紙社製光沢紙ＩＪ－ＲＣ－ＵＦ１７０を使用し評価を行った。印字条件として、インクジェットヘッドの吐出ノズル面と記録媒体の表面との距離（ギャップ）を３ｍｍとし、インクジェットヘッドの駆動電圧は７ドロップ吐出時のインク体積が４２ｐｌ（４２×１０３μｍ３）となる電圧で、１ドロップ、２ドロップ及び３ドロップの３パターンでインクを吐出させ、ドロップ毎に上記印字媒体に着弾したメイン液滴の周囲のミスト／サテライトの着弾状態を顕微鏡で観察し判定した。
<Mist/satellite generation status>
Glossy paper IJ-RC-UF170 manufactured by Mitsubishi Paper Mills Ltd. was used as a recording medium for evaluation. As printing conditions, the distance (gap) between the ejection nozzle surface of the inkjet head and the surface of the recording medium is 3 mm, and the driving voltage of the inkjet head is such that the ink volume when ejecting 7 drops is 42 pl (42×10 3 μm 3 ). Ink was ejected in three patterns of 1 drop, 2 drops, and 3 drops at a voltage, and the landing state of the mist/satellite around the main droplet landed on the printing medium was observed with a microscope for each drop and judged.
図４は、記録媒体上のミスト又はサテライトの発生状態の評価方法を説明するための模式的な上面図である。図４（ａ）と図４（ｂ）を比較したとき、図４（ｂ）より図４（ａ）の方がメイン液滴ｄ１から着弾位置がずれたミスト又はサテライトｄ２の数が少なく、画像品質が優れていることを示す。本評価方法では、メイン液滴ｄ１に対し、ミスト又はサテライトｄ２がまったく観られない印字物を１００点とし、ミスト又はサテライトｄ２が増えるに従い評価点が下がるものとしてドロップ毎に評価点をつけた。インク試料毎に１ドロップ、２ドロップ及び３ドロップの評価点の平均点を算出し、下記基準で評価した。評価Ａ及びＢ（平均点が８０点超）が、ミストやサテライトの発生が抑制され、画像品質に優れていることを示す。評価結果を表１に示す。
Ａ：平均点が９０点超１００以下
Ｂ：平均点が８０超９０以下
Ｃ：平均点が７０超８０以下
Ｄ：平均点が６０超７０以下
Ｅ：平均点が６０以下
FIG. 4 is a schematic top view for explaining a method of evaluating the state of occurrence of mist or satellites on a recording medium. When FIG. 4(a) and FIG. 4(b) are compared, the number of mists or satellites d2 whose landing positions are shifted from the main droplets d1 is smaller in FIG. 4(a) than in FIG. 4(b). Indicates superior quality. In this evaluation method, a printed matter in which no mist or satellites d2 were observed with respect to the main droplets d1 was given a score of 100, and as the amount of mists or satellites d2 increased, the evaluation score decreased for each drop. The average score of the evaluation points of 1 drop, 2 drops and 3 drops was calculated for each ink sample and evaluated according to the following criteria. Evaluations A and B (average score of more than 80 points) indicate that the generation of mist and satellites is suppressed and the image quality is excellent. Table 1 shows the evaluation results.
A: Average score is over 90 and 100 or less B: Average score is over 80 and 90 or less C: Average score is over 70 and 80 or less D: Average score is over 60 or less and 70 or less E: Average score is 60 or less
表１に示す結果から、平均寿命０．０１５秒と１．２秒の間における１秒間当たりの動的表面張力の変化量が１５ｍＮ／ｍ以上である本実施形態に係る例１乃至例５のインクジェット用インクは、インクジェットヘッドと記録媒体との距離が広い場合にも、優れた吐出安定性を有しつつ、ミストやサテライトの発生が少なく高品質の画像を形成することが可能なことがわかる。 From the results shown in Table 1, the amount of change in dynamic surface tension per second between 0.015 seconds and 1.2 seconds of average life is 15 mN/m or more for Examples 1 to 5 according to the present embodiment. It can be seen that even when the distance between the inkjet head and the recording medium is large, the inkjet ink can form high-quality images with less mist and satellites while maintaining excellent ejection stability. .
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
１…インクジェットヘッド、１０…インクマニホールド、１１…インク供給管、１２…インク戻し管、２０…アクチュエータ基板、２１…インク供給口、２２…インク排出口、３０…アクチュエータ、３１…配線パターン、４０…フレーム、５０…ノズルプレート、６０…フレキシブルプリント基板、６１…駆動回路、１００…インクジェットプリンタ、１０１ａ、１０１ｂ…カセット、１０２、１０３…供紙ローラ、１０４、１０５…搬送ローラ対、１０６…レジストローラ対、１０７…搬送ベルト、１１１…負圧チャンバ、１１２、１１３、１１４…搬送ローラ対、１１５Ｃ（１）、１１５Ｍ（１）、１１５Ｙ（１）、１１５Ｂｋ（１）…インクジェットヘッド、１１６Ｃ、１１６Ｍ、１１６Ｙ、１１６Ｂｋ…インクカートリッジ、１１７Ｃ、１１７Ｍ、１１７Ｙ、１１７Ｂｋ…チューブ、１１８…排紙トレイ、１１９…ファン、Ｎ…ノズル、Ｐ…記録媒体、ｄ１…メイン液滴、ｄ２…ミスト又はサテライト
Claims (5)
Ｘ＝（γ１－γ２）／（１．２―０．０１５） It contains a coloring agent and a resin, and has a water content of less than 10% by mass. An inkjet ink having a dynamic surface tension variation X per second expressed by the following formula of 15 mN/m or more, where γ2 is the dynamic surface tension for 2 seconds.
X = (γ1-γ2)/(1.2-0.015)
前記インクジェットヘッドに対向して前記記録媒体を保持する媒体保持機構と
を備え、前記インクが請求項１乃至３の何れか１項に記載のインクジェット用インクであるインクジェットプリンタ。 an inkjet head that ejects ink toward a recording medium;
An inkjet printer comprising a medium holding mechanism that holds the recording medium facing the inkjet head, wherein the ink is the inkjet ink according to any one of claims 1 to 3.
5. The inkjet printer according to claim 4, wherein the medium holding mechanism holds the recording medium such that the distance between the inkjet head and the recording medium is 2 mm or more.
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