JP6610921B2 - 非水系インクジェットインク組成物、インク収容体、インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
[1]
インク組成物に含まれる溶剤が有機溶剤により構成され、前記インク組成物における溶存酸素濃度が常温における飽和溶存酸素濃度の30%以上80%以下であり、インク収容体に収容された、非水系インクジェットインク組成物。
[2]
前記非水系インクジェットインク組成物の溶存酸素濃度が常温における飽和溶存酸素濃度の40%以上55%以下である、[1]記載の非水系インクジェットインク組成物。
[3]
前記有機溶剤として、アルキレングリコールアルキルエーテル類または環状エステル類の少なくともいずれかを含む、[1]又は[2]に記載の非水系インクジェットインク組成物。
[4]
前記有機溶剤として、アルキレングリコールアルキルエーテル類を主溶媒として含む、[3]に記載の非水系インクジェットインク組成物。
[5]
前記非水系インクジェットインク組成物は、重合性化合物を含まない、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。
[6]
前記非水系インクジェットインク組成物の粘度が20℃において5mPa・s以下である、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。
[7]
インクジェットヘッドから吐出される際の前記非水系インクジェットインク組成物の温度が35℃以上である、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。
[8]
インクジェットヘッドから吐出される際の吐出周波数が1kHz以上200kHz以下である、[1]〜[7]のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。
[9]
[1]〜[8]のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物を収容したインク収容体。
[10]
[1]〜[8]のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物を用いて記録を行うインクジェット記録方法。
[11]
[10]に記載のインクジェット記録方法を行うインクジェット装置。
本発明の一実施形態に係るインク組成物は、インク組成物に含まれる溶剤が有機溶剤により構成される、いわゆる非水系インク組成物である。「非水系インク組成物」とは、インク組成物の主な溶媒成分(揮発成分)が水以外の成分であるインク組成物であり、主な溶媒成分は例えば有機溶剤などの溶剤である。また、インク調製において主な溶媒成分として意図的に水を添加しないインク組成物であることが好ましく、不純物として不可避的に水分を含んでしまう場合は含まれる。組成物中の水の含有量は、例えば5質量%以下であり、1質量%以下が好ましく、0.1質量%以下がより好ましく、0質量%であってもよい。また、本発明の一実施形態に係るインク組成物は、非水系のインクジェットインク組成物である。インクジェットインク組成物(以下、単にインク組成物ともいう)は、インクジェット法によりインクジェットヘッドから吐出して用いるインク組成物である。
本実施形態に係る非水系インク組成物は、顔料を含有する。非水系インク組成物には、従来の非水系インク組成物に通常用いられている無機顔料および有機顔料等の顔料を用いることができる。これらの顔料は、1種単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
本実施形態に係る非水系インク組成物は、有機溶剤を含有する。非水系インク組成物に使用する有機溶剤としては、低臭気性で人体や環境に配慮した有機溶剤に色材を分散している溶剤インクである。労働安全衛生法が定める有機溶剤に該当しない、有機溶剤中毒予防則に定める第1種および第2種有機溶剤に該当しない、あるいは消防法に定める設置環境の屋内作業場において局所排気装置の義務付対象外となる有機溶剤を使用することが好ましい。
また、本実施形態に係る非水系インク組成物は、上記成分の他に、インクの粘度を調整する目的でバインダー樹脂を添加してもよい。バインダー樹脂としては、例えばアクリル樹脂、スチレンアクリル樹脂、ロジン変性樹脂、フェノール樹脂、テルペン系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体樹脂、セルロースアセテートブチレート等の繊維系樹脂、ビニルトルエン−α−メチルスチレン共重合体樹脂等が挙げられる。これらのバインダー樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上混合して用いてもよい。なお、バインダー樹脂は、その添加量により記録媒体に対するインクの定着性をさらに良好とすることもできる。
本実施形態に係る非水系インク組成物には、非水系インク組成物の性能を高める観点から、前記顔料および有機溶剤の他に、通常の非水系インク組成物に含まれる成分を含有してもよい。このような成分としては、例えば、界面活性剤、分散剤、防腐剤・防かび剤、酸化防止剤、pH調整剤などが挙げられる。
本実施形態に係る非水系インク組成物における溶存酸素濃度は、常温(25℃)における飽和溶存酸素濃度の30%以上80%以下である。溶存酸素濃度(酸素飽和度)の上限は、70%以下、60%以下、55%以下、50%以下となるにしたがって好ましい。また、酸素飽和度の下限は、35%以上、40%以上となるにしたがって好ましい。上記数値範囲の上限は吐出安定性の点で好ましく、下限は脱気工程の短時間化の点で好ましい。
本実施形態に係る非水系インク組成物は、公知の慣用方法によって製造することができる。色材として顔料を用いる場合には、最初に、顔料、分散剤、および有機溶剤(一部分)を混合した後、ボールミル、ビーズミル、超音波、またはジェットミル等で顔料分散液を調製し、所望のインク特性を有するように調整する。続いて、有機溶剤(残量)、およびその他の添加剤(例えば、界面活性剤やバインダー樹脂)を撹拌下に加えて非水系インク組成物を得ることができる。
その後、得られた非水系インク組成物を脱気処理して、インク収容体に収容する。非水系インク組成物を本発明で規定する溶存酸素濃度とする方法については、特に制限はなく、例えば、インク組成物を減圧下で処理すること、特には、気体透過性の膜から形成された中空糸中にインク組成物を通し、その外部を減圧にすることで効果的に脱気することができる。
本発明の一態様は、非水系インク組成物を収容したインク収容体である。本明細書において、「インク収容体」とは、容器及び包装体を包含する概念で、インク組成物を直接的又は間接的に収容するものをいう。インク収容体は、記録装置でインク組成物を使用する前に、インク組成物の保管、輸送に用いるものであり、使用する際にはインク収容体に収容されるインク組成物を記録装置に供給するものである。
インクパック70等の容器を構成する部材の材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリスチレンのような樹脂;又はガラスのような無機物が挙げられる。なお、上記構成材料は、適当な比率で配合して用いても、複数種重ねて用いてもよい。
本実施の形態に係るインクジェット記録方法は、前述した非水系インク組成物の液滴を吐出し、低吸収性記録媒体に該液滴を付着させて画像を記録することを特徴とする。
本発明の一態様は、上述したインクジェット記録方法を行うインクジェット記録装置である。
表1に示すように2種類の非水系のインク(溶剤インク)1,2を調製し、表2に示すように水を主溶媒とする水系インク(インク3)を調製し、表3に示すように紫外線硬化型のUVインク(インク4)を調製した。
ジエチレングリコールジエチルエーテル(沸点189℃)、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点300℃):アルキレングリコールアルキルエーテル類
γ-ブチロラクトン(沸点204℃):環状エステル類
乳酸エチル(沸点155℃):エステル系溶剤
3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール(沸点174℃):アルコール系溶剤
ナフテゾール160(蒸留範囲157−179℃):炭化水素系溶剤
BYK331(ビックケミージャパン社製):界面活性剤
HM515(塩酢ビ樹脂、カネカ社製カネビニール):バインダー樹脂
P.Y.150:イエロー顔料
Solsperse32500(ルーブリゾール社製):顔料分散剤
グリセリン、1,2−ヘキサンジオール:有機溶剤
モビニール966A(日本合成化学 アクリル樹脂エマルジョン):樹脂エマルジョン
P.Y.150:イエロー顔料
Solsperse27000(ルーブリゾール社製):顔料分散剤
BYK333(ビックケミージャパン社製):界面活性剤
イオン交換水:主溶媒
イソボルニルアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート:重合性化合物
DarocurTPO(チバスペシャリティケミカル社製):光重合開始剤
BYK−UV3500(ビックケミージャパン社製):界面活性剤
P.Y.155:イエロー顔料
Solsperse32000(ルーブリゾール社製):顔料分散剤
粘度の測定結果においてA,Bに分類した。A,Bの評価基準は下記の通りである。結果は表1〜3に示している。
A:粘度5mPa・s以下
B:粘度5mPa・s超
まず、インクとインクに混入した気泡の消滅時間との関係を調査した。気泡消滅性試験では、非水系インクとしてインク1のみを使用し、水系インクとしてインク3を使用した。具体的には、インク1、3について、25℃において酸素が十分溶け酸素濃度がこれ以上上昇しないような飽和溶存酸素濃度に対し、脱気して溶存酸素濃度を調整したインクの溶存酸素濃度の比(酸素飽和度)が各例の値となるよう、脱気時間を調整して脱気したインクを用意した。表4に各例におけるインクの種類と酸素飽和度を示す。
(各インクの飽和酸素濃度)
インク1、2、4(溶剤インク、UVインク): 40mg/L
インク3(水系インク):8mg/L
次に、各インクについて記録評価を行った。具体的には、気泡消滅性試験と同様に各インクを用意し、パックに収容しインクジェットプリンター(セイコーエプソンSC−S30650)に装着しヘッドの1ノズル列にインクを充填した。実施例1〜3、6、8、比較例1〜4、8は、プラテンヒーター及びプラテンヒーターよりも下流のメディア搬出経路にあるアフターヒーターを使用して記録媒体を加熱するようにした。他の例は、プラテンヒーターは使用せず、アフターヒーターは使用してアフターヒーターにおけるメディア加熱は同様に行った。
連続印刷終了時に吐出検査を行った。全ノズル(360個)のうちの不吐出ノズル数を確認した。なお、不吐出ノズルと判断したものについて検査したところ、ノズルに対応する圧力室に気泡が混入していた。
評価基準は以下の通りである。結果を表5に示す。
◎:不吐出ノズル無
○:2個以下
△:3〜5個
×:6個以上
インク調整後、インク調製時に用いたインク調製用窯から直径5mmのインク送給管を介してインクパックにインクを送給した。インク送給管の途中に中空糸膜を用いた脱気モジュールを設け脱気モジュールの減圧を5.3kPaとし、インクを送給しながら脱気した。パックに送給されたインクの酸素飽和度が各例の値となるようにインク送給速度を調整して行った。送給速度が遅いとパックへの送給に長時間を要する。
評価基準は以下の通りである。結果を表5に示す。
◎:インク送給速度150mL/分超
○:インク送給速度100mL/分超150mL/分以下
×:インク送給速度100mL/分以下
評価用記録物のパターン表面を、JIS L 0849に基づいて、I型試験機にて乾式試験を行った。その後、試験綿布の色移りのOD値をスペクトロリーノ(グレタグマクベス社製)にて測定し評価した。
評価基準は以下の通りである。結果を表5に示す。
◎: 0.2以下
○: 0.2超0.3以下
×: 0.3超
評価用記録物のパターン表面を、20°光沢をMULTI GLOSS 268(コニカミノルタ株式会社製)にて測定した。
評価基準は以下の通りである。結果を表5に示す。
○:光沢度30以上
△:光沢度25以上30未満
×:光沢度25未満
実施例4では記録時にヘッドが常温であったため、吐出安定性はやや低い傾向が見られた。
実施例6は、実施例1と比較して吐出安定性が一層優れ、ヘッドの駆動周波数が低かったためであると推測する。このことから、吐出安定性を高くして高速の記録を可能とする場合に本願発明が特に有用であることがわかった。
実施例7に示す結果から、低温の場合に吐出安定性が下がる傾向が見られることがわかる。
実施例8では、実施例2と比較して、非グリコールエーテル溶剤組成のインク2は光沢度が低い点で劣ることがわかる。また、インク2は、乾燥性が高く高温ではノズルでインクが乾燥により増粘し吐出安定性が低下する傾向がみられた。
リッジ、5…プラテン、6…記録媒体、7…キャリッジ移動機構、8…媒体送り機構、70…インクパック、72…カートリッジケース、74…インク供給口、76…本体ケース、78…蓋部。
Claims (28)
- インク組成物に含まれる溶剤がアルキレングリコールアルキルエーテル類、環状エステル類、炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、エステル系溶剤のいずれかである有機溶剤により構成され、前記インク組成物における溶存酸素濃度が常温における飽和溶存酸素濃度の50%以上80%以下であり、インク収容体に収容された、非水系インクジェットインク組成物。
- 前記非水系インクジェットインク組成物の溶存酸素濃度が常温における飽和溶存酸素濃度の50%以上55%以下である、
請求項1記載の非水系インクジェットインク組成物。 - 前記非水系インクジェットインク組成物の溶存酸素濃度が常温における飽和溶存酸素濃度の50%以上70%以下である、
請求項1記載の非水系インクジェットインク組成物。 - 前記有機溶剤として、アルキレングリコールアルキルエーテル類または環状エステル類の少なくともいずれかを含む、
請求項1〜3のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。 - 前記有機溶剤として、アルキレングリコールアルキルエーテル類を主溶媒として含む、
請求項4に記載の非水系インクジェットインク組成物。 - 前記非水系インクジェットインク組成物は、重合性化合物を含まない、
請求項1〜5のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。 - 前記非水系インクジェットインク組成物の粘度が20℃において5mPa・s以下である、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。 - インクジェットヘッドから吐出される際の前記非水系インクジェットインク組成物の温度が35℃以上である、
請求項1〜7のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。 - インクジェットヘッドから吐出される際の吐出周波数が1kHz以上200kHz以下である、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。 - 前記有機溶剤が非水系インク組成物の全質量に対し80質量%以上である、
請求項1〜9のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。 - 水の含有量が非水系インク組成物の全質量に対し1質量%以下である、
請求項1〜10のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。 - 前記有機溶剤が前記アルキレングリコールアルキルエーテル類として、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルのいずれかを含む、
請求項1〜11のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物を収容したインク収容体。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載の非水系インクジェットインク組成物を用いて記録を行うインクジェット記録方法。
- 請求項14に記載のインクジェット記録方法を行うインクジェット装置。
- インク組成物に含まれる溶剤がアルキレングリコールアルキルエーテル類、環状エステル類、炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、エステル系溶剤のいずれかである有機溶剤により構成され、前記インク組成物における溶存酸素濃度が常温における飽和溶存酸素濃度の30%以上80%以下であり、インク収容体に収容された、非水系インクジェットインク組成物を用いて記録を行い、インクジェットヘッドから吐出される際の前記非水系インクジェットインク組成物の温度が35℃以上である、インクジェット記録方法。
- 前記非水系インクジェットインク組成物の溶存酸素濃度が常温における飽和溶存酸素濃度の30%以上50%以下である、
請求項16記載のインクジェット記録方法。 - 前記非水系インクジェットインク組成物の溶存酸素濃度が常温における飽和溶存酸素濃度の50%以上55%以下である、
請求項16記載のインクジェット記録方法。 - 前記非水系インクジェットインク組成物の溶存酸素濃度が常温における飽和溶存酸素濃度の50%以上70%以下である、
請求項16記載のインクジェット記録方法。 - 前記有機溶剤として、アルキレングリコールアルキルエーテル類または環状エステル類の少なくともいずれかを含む、
請求項16〜19のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記有機溶剤として、アルキレングリコールアルキルエーテル類を主溶媒として含む、
請求項20に記載のインクジェット記録方法。 - 前記非水系インクジェットインク組成物は、重合性化合物を含まない、
請求項16〜21のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記非水系インクジェットインク組成物の粘度が20℃において5mPa・s以下である、
請求項16〜22のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - インクジェットヘッドから吐出される際の吐出周波数が1kHz以上200kHz以下である、
請求項16〜23のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記有機溶剤が非水系インク組成物の全質量に対し80質量%以上である、
請求項16〜24のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 水の含有量が非水系インク組成物の全質量に対し1質量%以下である、
請求項16〜25のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 前記有機溶剤が前記アルキレングリコールアルキルエーテル類として、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルのいずれかを含む、
請求項16〜26のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。 - 請求項27に記載のインクジェット記録方法を行うインクジェット装置。
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