JP6493655B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
本発明に係るインクジェット記録装置は、インクを吐出する吐出ヘッドを備える。以下では、吐出ヘッドを有するインクジェット記録装置200について例示的に説明するが、本発明に係るインクジェット記録装置は、係る態様に限定されない。本発明のインクジェット記録装置は、例示するインクジェット記録装置200の形状や構成に限定されず、適宜の構成とすることができるが、以下、一例としてインクジェット記録装置200について説明する。図1は、本実施形態に係るインクジェット記録装置200を模式的に示す斜視図である。
本実施形態の吐出ヘッド100は、ノズルプレート10に形成された複数のノズル孔12のそれぞれに連通する複数の圧力室20と、複数の圧力室20のそれぞれの容積を変化させる振動板30と、複数の圧力室20にインクを供給するインク供給室40とを含む。
子32を収納することができる。筐体130の材質としては、例えば、樹脂、金属などを挙げることができる。筐体130は、圧電素子32を外部環境から隔てる機能を有してもよい。また、筐体130には、不活性ガス等が封入されたり、筐体130内が減圧されてもよく、これにより、圧電材料の劣化等を抑制することができる。また、筐体130は、圧電素子32を覆うカバーとなっているが、筐体130とは別に、図示せぬカバーが設けられてもよく、その場合に筐体130は、吐出ヘッド100の支持体として機能してもよい。
板30に接して設けられ、圧電素子32を収容する空間を形成し、圧電素子32を当該空間に収納している。カバー150の材質は、上述の筐体130の材質と同様である。カバー150は、圧電素子32を外部環境から隔てる機能を有し、カバー150によって形成される空間に不活性ガス等が封入されたり、当該空間が減圧されてもよい。これにより、圧電素子32の圧電材料の劣化等を抑制することができる。
本実施形態のインクジェット記録装置200は、上述の吐出ヘッドによって、以下に説明するインクを吐出する。本実施形態のインクは、染料と、水と、有機溶剤と、を含む。そして、インク中の水の質量に対する有機溶剤の質量の比(有機溶剤/水)は、0.3以上0.7以下である。以下、染料、水、有機溶剤の順に詳細に説明する。
インクは、染料を含有する。染料としては、特に限定されず、インクに一般的に使用される、マゼンタ、シアン、グリーン、イエロー等の各色の染料等を例示できる。
リン染料、アントラキノン染料、アジン染料、アゾメチン染料、ベンゾー及びナフトキノン染料、インジゴイド染料、インドフェノール染料、インドアニリン染料、インダミン染料、ロイコ染料、ナフタールイミド染料、ニグロシン染料、インジュリン染料、ニトロ及びニトロソ染料、オキサジン及びジオキサジン染料、酸化染料、フタロシアニン染料、ポリメチン染料、キノフタロン染料、硫化染料、トリ及びジアクリルメタン染料、チアジン染料、チアゾール染料、キサンテン染料、シアニン染料等が挙げられる。
本実施形態のインクは、水を含有する。本実施形態のインクにおいて、水は主溶媒である。すなわち、インク全体に対して水が50質量%以上含まれる。水としては、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。また、紫外線照射、又は過酸化水素等により滅菌した水を用いることにより、インク組成物を長期保存する場合にカビやバクテリアの発生を防止することができるので好適である。
本実施形態のインクは、有機溶剤を含有する。インクには、複数種の有機溶剤が含有されていてもよい。インクにおいて、温度が低下する際に、有機溶剤のほうが水よりも後に凍結することが好ましい。したがって、有機溶剤の融点としては、−5℃以下であることが好ましく、より好ましくは−10℃以下である。
パンジオール、1,4−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、トリメチロールプロパン、グリセリン等が挙げられる。多価アルコール類は、インクジェット記録装置の記録ヘッドのノズル面において、インクの乾燥固化を抑制して目詰まりや吐出不良等を低減できるという観点から好ましく用いることができる。多価アルコール類を含有する場合には、インクの全質量に対して、2質量%以上20質量%以下とすることができる。
本実施形態のインクは、上記成分の他に、樹脂成分、界面活性剤、固体保湿剤、pH調整剤、防腐剤、防かび剤、防錆剤、キレート剤、顔料等の成分を含んでもよい。
度法硬度3、固形分40%)等のケミパールシリーズが挙げられる。その他、AQUACER513(ポリエチレン系ワックス、粒径100〜200nm、融点130℃、固形分30%)、AQUACER507、AQUACER515、AQUACER539、AQUACER593、AQUACER840(以上、ビックケミー・ジャパン株式会社製)等のAQUACERシリーズや、ハイテックE−7025P、ハイテックE−2213、ハイテックE−9460、ハイテックE−9015、ハイテックE−4A、ハイテックE−5403P、ハイテックE−8237(以上、東邦化学株式会社製)等のハイテックシリーズ、ノプコートPEM−17(サンノプコ社製、ポリエチレンエマルジョン、粒径40nm)等が挙げられる。これらは、常法によりポリオレフィンワックスを水中に分散させた水系エマルジョンの形態で市販されている。
剤、及びフッ素系界面活性剤を好ましく用いることができる。
本実施形態のインクジェット記録装置は、上述のインクと、上述の吐出ヘッドと、を備えている。当該吐出ヘッドの圧力室の容積が、10.0×106μm3以下であり、ノズルプレートにおける複数のノズル孔が配列される密度が、200dpi以上であり、高密度で小型な吐出ヘッドを備えているが、上述の有機溶剤/水の比が、0.3以上0.7以下であるインクを使用するため、低温環境に置かれたとしても、インクが凍結することによる吐出ヘッドの破損が生じにくい。
以下に実施例、比較例及び参考例を示し、本発明をさらに説明するが、本発明は以下の例によってなんら限定されるものではない。
表1に示す材料を容器中に入れ、マグネチックスターラーにて2時間混合撹拌した後、孔径5μmのメンブランフィルターにて濾過してゴミや粗大粒子等の不純物を除去することにより、実施例、比較例及び参考例に用いる各インクを調製した。なお、表1中の数値は、質量%を示し、水(イオン交換水)はインク全量が100質量%となるように添加した。
(色材)
・シアン染料(C.I.ダイレクトブルー199)
・マゼンタ染料(C.I.ダイレクトイエロー132)
(定着樹脂)
・ウレタン樹脂(商品名「M−1064」第一工業製薬株式会社製)
(アルキルポリオール類)
・1,2−ヘキサンジオール(標準沸点:224℃、logP値:0.50)
・グリセリン(標準沸点:290℃、logP値:−2.70)
(保湿剤)
・尿素
(ピロリドン誘導体)
・2−ピロリドン
(界面活性剤)
・オルフィンE1010(アセチレングリコール系界面活性剤)
(その他)
・TEGmBE:トリエチレングリコールモノブチルエーテル
また、有機溶剤の合計量、水の質量に対する有機溶剤の質量の比(有機溶剤/水)、並びに、インクが凍結した際のインク全体の体積膨張率の理論値を併記した。
吐出ヘッドが異なるインクジェット記録装置を複数準備した。各インクジェット記録装置が有する吐出ヘッドは、それぞれヘッドA、ヘッドB、ヘッドCとした。
表2をみると、参考例2〜5、実施例1〜2では、ヘッドAに対して、インクの組成比(有機溶剤/水)が、0.3以上0.7以下であり、吐出ヘッドの破壊が生じていないことが判明した。これに対して、比較例1では、インクの組成比(有機溶剤/水)が、0.3以下であり、吐出ヘッドの破損が生じた。これは、凍結による水の体積の膨張量が有機溶剤の体積の収縮量に対して大きかったためと考えられる。また、比較例2では、インクの組成比(有機溶剤/水)が、0.3以上0.5以下であるにもかかわらず、吐出ヘッドの破壊が生じた。これは用いたヘッドCの圧力室の容積が10×106μm3を越えているため、凍結による水の体積の膨張量を有機溶剤の体積の収縮量によって相殺しても、全体の体積の膨張量を抑制しきれなかったためと考えられる。
Claims (6)
- インクと、前記インクを吐出する吐出ヘッドと、を備えたインクジェット記録装置であって、
前記吐出ヘッドは、ノズルプレートに形成された複数のノズル孔のそれぞれに連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室のそれぞれの容積を変化させる振動板と、前記複数の圧力室に前記インクを供給するインク供給室と、を含み、
前記圧力室の容積は、10.0×106μm3以下であり、
前記ノズルプレートにおける前記複数のノズル孔が配列される密度は、200dpi以上であり、
前記インクは、水溶性染料と、水と、有機溶剤と、水溶性ポリウレタンと、を含み、
前記インク中の前記水溶性ポリウレタンの固形分の含有量は、1.5質量%以上10.0質量%以下であり、
前記インク中の前記水の質量に対する前記有機溶剤の質量の比(有機溶剤/水)は、0.3以上0.7以下である、インクジェット記録装置。 - 請求項1において、
前記インクジェット記録装置が冷却され、インクが凍結する際に、前記圧力室内において、前記振動板側よりも前記ノズルプレート側のインクが優先して凍結する、インクジェット記録装置。 - 請求項1又は請求項2において、
前記圧力室と前記振動板は、外気と実質的に接触しない、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
前記振動板を構成する材料のヤング率が250Gpa以下である、インクジェット記録装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
前記供給室を構成する壁面の一部に、可撓性の弾性膜を備えた、インクジェット記録装
置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項において、
−20℃の条件下でインクが凍結した場合の、インクの体積膨張率が1.6%以上5.3%以下である、インクジェット記録装置。
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