JP7019954B2 - インクセット、インクカートリッジセット、記録装置、及び記録方法 - Google Patents

インクセット、インクカートリッジセット、記録装置、及び記録方法 Download PDF

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Description

本発明は、インクセット、インクカートリッジセット、記録装置、及び記録方法に関する。
特許文献1には、「体積平均粒径100nm以上400nm以下の顔料が含まれ、普通紙に対して3μl滴下して50秒後の動的接触角が30°以上60°以下のインクを用い、1滴当たりの吐出量が1ng以上2ng以下で、前記インクの液滴を熱により吐出する吐出ヘッドによって、前記インクの液滴を記録媒体に吐出し、前記インクの液滴を記録媒体に付着して記録を行うインクジェット記録方法。」が開示されている。
特許文献2には、「基材の少なくとも記録面に塗工層を有する坪量60~75g/mの記録用紙であって、前記塗工層は、ポリビニルアルコール系重合体をバインダーとして含有し、沈降性シリカを微粒子充填剤として含有し、かつ、前記塗工層の密度が0.9~2.0g/cmであり、JIS P 8143に準拠したクラーク剛度(横方向)が15~30cm/100で、かつ、非水系インクの滴下から1秒後の動的接触角が5~30度である記録用紙に、インクを付与して記録を行うインクジェット記録方法。」が開示されている。
特許文献3には、「解像度が1600dpi以上、ノズルの数が1600以上であると共に、Ta層で構成される発熱抵抗体層を備えた記録ヘッドを用い、インクに前記発熱抵抗体層から直接、熱エネルギーを付与して、前記インクを前記ノズルから吐出させて記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、前記インクは、水、水溶性有機溶媒、及び色材を含有すると共に、前記発熱抵抗体層としての前記Ta層に対する0.1s後の動的接触角が20~40度であるインクジェット記録方法。」が開示されている。
特許文献4には、「少なくとも水、色材、有機溶剤および酸価200KOHmg/g以上のビニル重合ポリマーを含有するインキであって、25℃における該インキの粘度(V1)が、4mPa・s<V1<20mPa・sであり、25℃で動的表面張力を測定した際の10mS時の値が35mN/m以下である水性インキを用いたインクジェット記録方法。」が開示されている。
特許文献5には、「セルロースパルプを主成分とした支持体上の少なくとも一方の面に、一層もしくは多層の顔料層を有し、動的走査吸液計で測定した純水の記録媒体への転移量が、接触時間100msにおいて1ml/m以上15ml/m以下、かつ接触時間400msにおいて2ml/m以上20ml/m以下である前記記録媒体上に、色材として少なくとも1種の顔料、少なくとも1種の樹脂粒子、少なくとも1種の水溶性有機溶剤、および水を含有し、表面張力が30mN/m以上40mN/m以下であるインク組成物を、インクジェット法により吐出して画像を記録する画像記録工程と、記録された前記画像を加熱する加熱工程とを少なくとも有するインクジェット記録方法。」が開示されている。
特開2012-096511号公報 特開2011-025447号公報 特開2005-205684号公報 特開2014-224248号公報 特開2011-042150号公報
本発明の課題は、着色剤、高分子粒子、水、及び水溶性有機溶媒を含み、静的表面張力が30mN/m以下かつ動的表面張力が34mN/m以下である複数色の水性インクを有するインクセットであって、2msec後の水性インクの動的接触角であって、複数色の水性インクの動的接触角の互いの差が2°超えであるインクセットに比べ、非浸透性の記録媒体に対して、色間滲みを抑制した画像の記録を実現するインクセットを提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。

色剤、高分子粒子、水、及び水溶性有機溶媒を含み、互いに色が異なる複数色の水性インクを有し、
前記複数色の水性インクの静的表面張力が、各々30mN/m以下であり、
最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、5msec後の水性インクの動的表面張力であって、前記複数色の水性インクの動的表面張力が、各々34mN/m以下であり、
動的走査吸液計で測定した接触時間100msecにおける純水の記録媒体への転移量が3~15ml/mである記録媒体に水性インクを2μl滴下したとき、2msec後の水性インクの動的接触角であって、前記複数色の水性インクの動的接触角の互いの差が、2°以内であるインクセット。

的走査吸液計で測定した接触時間100msecにおける純水の記録媒体への転移量が3~15ml/mである記録媒体に水性インクを2μl滴下したとき、2msec後の水性インクの動的接触角であって、前記複数色の水性インクの動的接触角が、各々54°以下であるに記載のインクセット。

的走査吸液計で測定した接触時間100msecにおける純水の記録媒体への転移量が3~15ml/mである記録媒体に水性インクを2μl滴下したとき、1sec後の水性インクの動的接触角であって、前記複数色の水性インクの動的接触角が、各々14°以上である又はに記載のインクセット。

記複数色の水性インクの動的表面張力の互いの差が、3mN/m以内であるのいずれか1項に記載のインクセット。

記複数色の水性インクの静的表面張力が、各々25mN/m以上であるのいずれか1項に記載のインクセット。

のいずれか1項のインクセットの各水性インクを収容するインクカートリッジセット。

のいずれか1項のインクセットの各水性インクを収容し、前記各水性インクを非浸透性の記録媒体上に吐出する吐出ヘッドと、
前記非浸透性の記録媒体上に吐出された前記各水性インクを乾燥する乾燥装置と、
を備える記録装置。

のいずれか1項のインクセットの各水性インクを非浸透性の記録媒体上に吐出する吐出工程と、
前記非浸透性の記録媒体上に吐出された前記各水性インクを乾燥する乾燥工程と、
を有する記録方法。
に係る発明によれば、着色剤、高分子粒子、水、及び水溶性有機溶媒を含み、静的表面張力が30mN/m以下かつ動的表面張力が34mN/m以下である複数色の水性インクを有するインクセットであって、複数色の水性インクの「2msec後の動的接触角」の互いの差が2°超えであるインクセットに比べ、非浸透性の記録媒体に対して、色間滲みを抑制した画像の記録を実現するインクセットが提供される。
に係る発明によれば、複数色の水性インクの「2msec後の動的接触角」が54°超えの場合に比べ、非浸透性の記録媒体に対して、色間滲みを抑制した画像の記録を実現するインクセットが提供される。
に係る発明によれば、複数色の水性インクの「1sec後の動的接触角」が14°未満である場合に比べ、連続して記録したときに生じる水性インクの吐出不良を抑制するインクセットが提供される。
に係る発明によれば、複数色の水性インクの動的表面張力の互いの差が3mN/m超えである場合に比べ、非浸透性の記録媒体に対して、色間滲みを抑制した画像の記録を実現するインクセットが提供される。
に係る発明によれば、複数色の水性インクの静的表面張力が25mN/m未満である場合に比べ、連続して記録したときに生じる水性インクの吐出不良を抑制するインクセットが提供される。
、又はに係る発明によれば、着色剤、高分子粒子、水、及び水溶性有機溶媒を含み、静的表面張力が30mN/m以下かつ動的表面張力が34mN/m以下である複数色の水性インクを有するインクセットであって、2msec後の水性インクの動的接触角であって、複数色の水性インクの動的接触角の互いの差が2°超えであるインクセットを適用した場合に比べ、非浸透性の記録媒体に対して、色間滲みを抑制した画像の記録を実現するインクカートリッジセット、記録装置、又は記録方法が提供される。
本実施形態に係る記録装置を示す概略構成図である。
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
<インクセット>
本実施形態に係るインクセットは、着色剤、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含み、互いに色が異なる複数色の水性インクを有する。なお、以下「水性インク」を「インク」とも称する。
複数色の水性インクは、各々、静的表面張力が30mN/m以下であり、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、5msec後の動的表面張力が34mN/m以下である。
そして、動的走査吸液計で測定した接触時間100msecにおける純水の記録媒体への転移量が3~15ml/mである記録媒体に水性インクを2μl滴下したとき、2msec後の水性インクの動的接触角であって、複数色の水性インクの動的接触角の互いの差は、2°以内である。
ここで、非浸透性の記録媒体にインクを吐出すると、記録媒体に着弾したインクが記録媒体に浸透しない又は浸透し難いため、インク液滴が着弾する時点でも記録媒体表面にインク液滴が高さを持って残存する。このため、非浸透性の記録媒体上で、インクが乾燥し難く、着色剤の定着性が低下する。特に、複数色のインクによる画像を記録した場合に、インクが乾燥し難く、着色剤の定着性が低下する。このため、複数色の各インク自体の特性として、非浸透性の記録媒体上で迅速に乾燥し易くかつ高い定着性を持つ特性を与えたインクが検討されている。
その一つとして、インク中に高分子粒子を配合して着色剤の定着性を高める方法と、インクの静的表面張力及び動的表面張力を下げ、記録媒体上でインクを濡れ拡がり易くし、インクの乾燥効率を高める方法とが知られている。
しかし、インクの濡れ拡がり性が増すと、色間滲みが発生することがある。これは、記録媒体上に先に着弾して濡れ拡がったインク滴と隣接して、後に着弾したインク滴が濡れ拡がるとき、先に着弾して濡れ拡がったインクとに引き寄せられ、互いに混ざり合う現象が生じるためと考えられる。この現象が生じると、後のインク滴の着弾位置からずれて、インクが濡れ拡がり、色間滲みが生じると考えられる。
そこで、本実施形態に係るインクセットでは、複数色の各インクの静的表面張力及び動的表面張力を上記範囲とした上で、複数色のインクの動的接触角(2msec後の動的接触角)の互いの差も上記範囲とする。
上記範囲の静的表面張力及び動的表面張力を持つインクは、静的表面張力及び動的表面張力が小さく、非浸透性の記録媒体上で迅速に濡れ拡がる性質を持つインクを示している。このインクは、非浸透性の記録媒体上で迅速に濡れ拡がることから、記録媒体にインクが浸透しない又は浸透し難い場合でも、迅速な乾燥が実現される。そして、高分子粒子を含むため、着色剤の定着性も高い。
その上で、複数色のインクの動的接触角(2msec後の動的接触角)の互いの差を上記範囲で小さくすると、記録媒体上に先に着弾して濡れ拡がったインク滴と隣接して、後に着弾したインク滴が濡れ拡がるとき、先に着弾して濡れ拡がったインクに引き寄せられ難くなる。そして、互いに混ざり合い難くなる。これは、先に着弾したインクと後に着弾したインクとの動的接触角が近いと、互いに接触しても合一する力が弱まるためと考えられる。それにより、後のインク滴は、着弾位置に留まって、濡れ拡がり易くなると考えられる。
以上から、本実施形態に係るインクセットでは、色間滲みが抑制されると推測される。
また、本実施形態に係るインクセットでは、後のインク滴が着弾位置に留まって、濡れ拡がり易くなるため、画像抜けも抑えられ、画像の粒状性も高まると推測される。
なお、非浸透性の記録媒体としては、コート紙、樹脂フィルム等が挙げられる。具体的には、非浸透性の記録媒体とは、インクが浸透しない又は浸透し難い記録媒体であって、動的走査吸液計で測定した接触時間500msec以内における純水の最大吸液量が15ml/m以下である記録媒体を意味する。
本実施形態に係るインクセットにおいて、各インクの静的表面張力は、30mN/m以下であり、28mN/m以下が好ましい。一方、各インクの静的表面張力は、連続して記録したときに生じるインクの吐出不良を抑制する観点(吐出安定性の観点)から、21mN/m以上が好ましく、25mN/m以上がより好ましい。
ここで、インクの静的表面張力は、ウイルヘルミー型表面張力計CBVP-Z(協和界面科学株式会社製)を用い、23℃、55%RHの環境において測定した値である。
各インクの動的表面張力は、34mN/m以下であり、32mN/m以下が好ましい。一方、各インクの動的表面張力は、連続して記録したときに生じるインクの吐出不良を抑制する観点(吐出安定性の観点)から、24mN/m以上が好ましく、30mN/m以上がより好ましい。
各インクの動的表面張力の互いの差は、色間滲み及び粒状性の観点から、3mN/m以内が好ましく、2mN/m以内がより好ましい。各インクの動的表面張力の互いの差は、最も好ましくは0mN/mである(つまり、差がないことが最も好ましい)。なお、動的表面張力の変動幅の差は、絶対値である。
ここで、インクの動的表面張力は、最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、5msec後のインクの動的表面張力である。具体的には、インクの動的表面張力は、最大泡圧法動的表面張力計MPT C(LAUDA社製)を用い、23℃、55%RHの環境において測定した値である。
なお、5msec後のインクの動的表面張力の値とは、キャピラリー先端で新しい界面が形成されてから5msecで最大泡圧に達したときの動的表面張力の値である。
各インクの「2msec後の動的接触角」の互いの差は、2°以内であり、色間滲み及び粒状性の観点から、1.5°以内がより好ましい。各インクの「2msec後の動的接触角」の互いの差は、最も好ましくは0°である(つまり、差がないことが最も好ましい)。なお、動的接触角の差は、絶対値である。
各インクの「2msec後の動的接触角」は、色間滲み及び粒状性の観点から、54°以下が好ましく、52°以下がより好ましい。一方、各インクの「2msec後の動的接触角」は、連続して記録した時に生じるインクの吐出不良を抑制する観点(吐出安定性の観点)から、48°以上が好ましく、50°以上がより好ましい。
各インクの「1sec後の動的接触角」は、色間滲みおよび粒状性の観点から、21°以下が好ましく、20°以下がより好ましい。一方、各インクの「1sec後の動的接触角」は、連続して記録したときに生じるインクの吐出不良を抑制する観点(吐出安定性の観点)から、14°以上が好ましく、15°以上がより好ましい。
ここで、インクの「2msec後の動的接触角」は、動的走査吸液計で測定した接触時間100msecにおける純水の記録媒体への転移量が3~15ml/mである記録媒体に水性インクを2μl滴下したとき、2msec後の動的接触角である。
一方、インクの「1sec後の動的接触角」は、動的走査吸液計で測定した接触時間100msecにおける純水の記録媒体への転移量が3~15ml/mである記録媒体に水性インクを2μl滴下したとき、1sec後の動的接触角である。
インクの「2msec後の動的接触角」及び「1sec後の動的接触角」は、動的接触角試験機 1100DAT(Fibro System AB社製)を用い、23℃、55%RHの環境において測定した値である。
なお、インクの「2msec後の動的接触角」及び「1sec後の動的接触角」は、次の通り算出される。まず、各々、記録媒体にインクを2μl滴下し、インク滴が記録媒体に接触した時点より2msec又は1sec経過した時点で、インク滴を撮像する。そして、各々、撮像した画像から、インク滴が記録媒体と接触した面の直径およびインク滴の高さを解析し、前進接触角を求め、この前進接触角を各動的接触角とする。
一方、接触時間100msecにおける純水の記録媒体への転移量は、吸液特性は協和精工(株)製動的走査吸液計(DSA)を用い、23℃、55%RHの環境において測定した値である。
ここで、各インクにおいて、静的表面張力、及び動的表面張力を上記範囲に調整する方法としては、例えば、界面活性剤(その種類及び量)により調整する方法が挙げられる。
例えば、界面活性剤として、HLB(親水基/疎水基バランス「Hydrophile- Lipophile Barance」)が14以下の界面活性剤の量を合わせこむことで、目的とする静的表面張力にすることができる。また、HLBが14以下の界面活性剤のうち、異なるHLBの界面活性剤を複数種使用することでも動的表面張力に合わせこむことができる。具体的には、例えば、HLBが11以上14以下の界面活性剤とHLBが4以上11未満の界面活性剤を混合すると、目的とする動的表面張力を得ることができる。
例示すると、オルフィンE1004(HLB=7~9)の量を増やすと、静的表面張力が低下する傾向となる。また、オルフィンE1004(HLB=7~9)と共に、オルフィンE1010(HLB=13~14)及びEXP.4123(HLB=11~14)の少なくとも一方とを併用すると、オルフィンE1004(HLB=7~9)の相溶性が増し、動的表面張力が低下する傾向となる。
また、各インクにおいて、動的接触角を上記範囲に調整する方法としては、例えば、界面活性剤(その種類及び量)に加え、固形分の量及び分散性(主に高分子粒子の量及び分散性)により調整する方法が挙げられる。
例えば、ポリエーテル変性シリコーンを主成分とした界面活性剤の添加量により動的接触角を調整することができる。例示すると、SAG002(HLB=12)の添加量を減らすと、動的接触角が高くなる傾向がある。
同時に、インク中の固形分の量が増えると、動的接触角が高くなる傾向がある。インク中の固形分の分散性が低いと、動的接触角が高くなる傾向がある。
さらに、蒸発時のインクの粘度上昇率を高めると、動的接触角も高くなる傾向がある。インクの粘度上昇率を高めるには、例えば、1)グリセリンなどの保湿性溶媒を用いる方法、2)高分子粒子などの固形成分の添加量を調整する方法、3)高分子の分子量を調整する方法等がある。
ここで、本実施形態に係るインクセットにおいて、複数色のインクは、例えば、黒インク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、及びこれら色以外の中間色インクから選択される少なくとも2種の複数色のインクで構成される。なお、インクセットは、黒色のインクと、黒以外の複数色のインク(例えば、シアンインク、マゼンタインク、及びイエローインク、及びこれら色以外の中間色インクから選択される少なくとも2種の複数色のインク)とで構成されていることがよく、好ましくは、黒色のインクと、シアンインク、マゼンタインク、及びイエローインクの3色のインクと、で構成されていることである。
次に、本実施形態に係るインクセットの各インクの組成及び特性について詳細に説明する。
本実施形態に係るインクセットの各インクは、互いに異なる色の着色剤を含む。各インクは、着色剤以外に、高分子粒子、水、及び水性有機溶媒を含む。
(着色剤)
次に、着色剤について説明する。
着色剤としては、目的とする色相の水性インクに応じたものを使用すればよく、具体的には、顔料が挙げられる。顔料としては、有機顔料、無機顔料が挙げられる。
黒色顔料(ブラック顔料)の具体例としては、Raven7000,Raven5750,Raven5250,Raven5000 ULTRAII,Raven 3500,Raven2000,Raven1500,Raven1250,Raven1200,Raven1190 ULTRAII,Raven1170,Raven1255,Raven1080,Raven1060(以上コロンビアン・カーボン社製)Regal400R,Regal330R,Regal660R,Mogul L,Black Pearls L,Monarch 700,Monarch 800,Monarch 880,Monarch 900,Monarch 1000,Monarch 1100,Monarch 1300,Monarch 1400(以上キャボット社製)、Color Black FW1,Color Black FW2,Color Black FW2V,Color Black 18,Color Black FW200,Color Black S150,Color Black S160,Color Black S170,Printex35,Printex U,Printex V,Printex140U,Printex140V,Special Black 6,Special Black 5,Special Black 4A,Special Black4(以上オリオンエンジニアドカーボンズ社製)、No.25,No.33,No.40,No.47,No.52,No.900,No.2300,MCF-88,MA600,MA7,MA8,MA100(以上三菱化学社製)等を挙げられるが、これらに限定されるものではない。
シアン色顔料の具体例としては、C.I.Pigment Blue-1,-2,-3,-15,-15:1,-15:2,-15:3,-15:4,-16,-22,-60等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
マゼンタ色顔料の具体例としては、C.I.Pigment Red-5,-7,-12,-48,-48:1,-57,-112,-122,-123,-146,-168,-177,-184,-202, C.I.Pigment Violet-19等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
イエロー顔料の具体例としては、C.I.Pigment Yellow-1,-2,-3,-12,-13,-14,-16,-17,-73,-74,-75,-83,-93,-95,-97,-98,-114,-128,-129,-138,-151,-154,-180等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ここで、着色剤として顔料を使用した場合には、併せて顔料分散剤を用いることが好ましい。使用される顔料分散剤としては、高分子分散剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤等が挙げられる。
高分子分散剤としては、親水性構造部と疎水性構造部とを有する重合体が好適に用いられる。親水性構造部と疎水性構造部とを有する重合体としては、例えば縮合系重合体と付加重合体とが使用される。縮合系重合体としては、公知のポリエステル系分散剤が挙げられる。付加重合体としては、α,β-エチレン性不飽和基を有する単量体の付加重合体が挙げられる。親水性基を有するα,β-エチレン性不飽和基を有する単量体と疎水性基を有するα,β-エチレン性不飽和基を有する単量体を組み合わせて共重合することにより目的の高分子分散剤が得られる。また、親水性基を有するα,β-エチレン性不飽和基を有する単量体の単独重合体も用いられる。
親水性基を有するα,β-エチレン性不飽和基を有する単量体としては、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基、リン酸基等を有する単量体、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、フマル酸、フマル酸モノエステル、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホン化ビニルナフタレン、ビニルアルコール、アクリルアミド、メタクリロキシエチルホスフェート、ビスメタクリロキシエチルホスフェート、メタクリロオキシエチルフェニルアシドホスフェート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。
疎水性基を有するα,β-エチレン性不飽和基を有する単量体としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体、ビニルシクロヘキサン、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸フェニルエステル、メタクリル酸シクロアルキルエステル、クロトン酸アルキルエステル、イタコン酸ジアルキルエステル、マレイン酸ジアルキルエステル等が挙げられる。
高分子分散剤として好ましい共重合体の例としては、スチレン-スチレンスルホン酸共重合体、スチレン-マレイン酸共重合体、スチレン-メタクリル酸共重合体、スチレン-アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン-マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン-メタクリル酸共重合体、ビニルナフタレン-アクリル酸共重合体、アクリル酸アルキルエステル-アクリル酸共重合体、メタクリル酸アルキルエステル-メタクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸アルキルエステル-メタクリル酸共重合体、スチレン-アクリル酸アルキルエステル-アクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸フェニルエステル-メタクリル酸共重合体、スチレン-メタクリル酸シクロヘキシルエステル-メタクリル酸共重合体、又はこれらの塩等が挙げられる。また、これらの重合体に、ポリオキシエチレン基、水酸基を有する単量体を共重合させてもよい。
高分子分散剤の重量平均分子量としては、例えば、2000以上50000以下がよい。
これら高分子分散剤は、単独で用いても、二種類以上を併用しても構わない。高分子分散剤の含有量は、顔料により大きく異なるため一概には言えないが、顔料に対し、0.1質量%以上100質量%以下であることがよい。
顔料としては、水に自己分散する顔料(以下自己分散型顔料と称する)も挙げられる。
自己分散型顔料とは、顔料表面に水に対する可溶化基を有し、高分子分散剤が存在しなくとも水中で分散する顔料のことを指す。自己分散型顔料は、例えば、顔料に対して酸・塩基処理、カップリング剤処理、ポリマーグラフト処理、プラズマ処理、酸化/還元処理等の表面改質処理を施すことにより得られる。
自己分散型顔料としては、上記顔料に対して表面改質処理を施した顔料の他、キャボット社製のCab-o-jet-200、Cab-o-jet-300、Cab-o-jet-400、IJX-157、IJX-253、IJX-266、IJX-273、IJX-444、IJX-55、Cab-o-jet-250C、Cab-o-jet-260M,Cab-o-jet-270Y,Cab-o-jet-450C,Cab-o-jet-465M,Cab-o-jet-470Y,Cab-o-jet-480M、オリエント化学社製のMicrojet Black CW-1、CW-2等の市販の自己分散顔料等も挙げられる。
自己分散型顔料としては、その表面に官能基として少なくともスルホン酸、スルホン酸塩、カルボン酸、又はカルボン酸塩を有する顔料であることが好ましい。より好ましくは、表面に官能基として少なくともカルボン酸、又はカルボン酸塩を有する顔料である。
ここで、顔料としては、樹脂により被覆された顔料等も挙げられる。これは、マイクロカプセル顔料と呼ばれ、DIC社製、東洋インキ社製などの市販のマイクロカプセル顔料がある。なお、市販のマイクロカプセル顔料に限られず、目的に応じて作製したマイクロカプセル顔料を使用してもよい。
また、顔料としては、高分子化合物を顔料に物理的に吸着又は化学的に結合させた樹脂分散型顔料も挙げられる。
また、顔料としては、黒色とシアン、マゼンタ、イエローの3原色顔料のほか、赤、緑、青、茶、白等の特定色顔料や、金、銀色等の金属光沢顔料、無色又は淡色の体質顔料、プラスチックピグメント等も挙げられる。
また、顔料としては、シリカ、アルミナ、又は、ポリマービード等をコアとして、その表面に染料又は顔料を固着させた粒子、染料の不溶レーキ化物、着色エマルション、着色ラテックス等も挙げられる。
着色剤としては、顔料の他、その他、親水性のアニオン染料、直接染料、カチオン染料、反応性染料、高分子染料等や油溶性染料等の染料類、染料で着色したワックス粉、樹脂粉、又はエマルション、蛍光染料や蛍光顔料等も挙げられる。
着色剤の体積平均粒径は、例えば、10nm以上1000nm以下であることが挙げられる。
着色剤の体積平均粒径とは、着色剤そのものの粒径、又は着色剤に分散剤等の添加物が付着している場合には、添加物が付着した粒径をいう。
体積平均粒径の測定には、マイクロトラックUPA粒度分析計 UPA-UT151 (Microtrac社製)により行う。その測定は、1000倍希釈した水性インクを測定セルに入れて行う。なお、測定時の入力値として、粘度には水性インク希釈液の粘度を、粒子屈折率は着色剤の屈折率を採用する。
着色剤の含有量(濃度)は、例えば、水性インクに対して1質量%以上25質量%以下が好ましく、2質量%以上20質量%以下がより好ましい。
(高分子粒子)
高分子粒子について説明する。
高分子粒子は、記録媒体に対する水性インクによる画像の定着性を高める成分である。
なお、高分子粒子は、高分子化合物を粒状化したものであって、前述した高分子分散剤とは別の成分である。
高分子粒子は、ガラス転移温度Tgが35℃以上65℃以下の高分子粒子が適用される。高分子粒子のガラス転移温度Tgを上記範囲にすると、レイテンシーの発生が抑制されると共に、水性インクの定着性が向上(つまり画像の耐擦過性が向上)し易くなる。
高分子粒子のガラス転移温度は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求め、より具体的にはJIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求められる。
高分子粒子としては、例えば、スチレン-アクリル酸共重合体、スチレン-アクリル酸-アクリル酸ナトリウム共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン共重合体、アクリル酸エステル共重合体、ポリウレタン、ポリエステル、シリコン-アクリル酸共重合体、アクリル変性フッ素樹脂等の粒子(ラテックス粒子)が挙げられる。
なお、高分子粒子としては、粒子の中心部と外縁部で組成を異にしたコア・シェル型の高分子粒子も挙げられる。
高分子粒子は、乳化剤を用いて水性インク中に分散させたものであってもよく、乳化剤を用いないで水性インク中に分散させたものであってもよい。
乳化剤としては、界面活性剤、スルホン酸基、カルボキシル基等の親水性基を有するポリマー(例えば、親水性基がグラフト結合しているポリマー、親水性を持つ単量体と疎水性の部分を持つ単量体とから得られるポリマー)が挙げられる。
高分子粒子の体積平均粒径は、画像の光沢性及び耐擦過性の点から、10nm以上300nm以下が好ましく、より好ましくは10nm以上200nm以下である。
高分子粒子の体積平均粒径の測定は、マイクロトラックUPA粒度分析計 UPA-UT151(Microtrac社製)により行う。その測定は、1000倍希釈した水性インクを測定セルに入れて行う。なお、測定時の入力値として、粘度には水性インク希釈液の粘度を、粒子屈折率は高分子粒子の屈折率を採用する。
高分子粒子の含有量は、画像の定着性を高める点、吐出安定性、成膜性の点から、水性インクに対して0.1質量%以上10質量%以下が好ましく、0.5質量%以上5質量%以下がより好ましい。
(水)
水について説明する。
水としては、特に不純物の混入、又は微生物の発生を防止するという観点から、イオン交換水、超純水、蒸留水、限外濾過水が好適に挙げられる。
水の含有量は、例えば、水性インクに対して10質量%以上95質量%以下が好ましく、30質量%以上90質量%以下がより好ましい。
(水性有機溶媒)
水性有機溶媒について説明する。
水性有機溶媒としては、多価アルコール、多価アルコール誘導体、含窒素溶媒、アルコール、含硫黄溶媒等が挙げられる。水性有機溶媒としては、その他、炭酸プロピレン、炭酸エチレン等も挙げられる。
多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、1,5-ペンタンジオール、1,2-へキサンジオール、1,2,6-ヘキサントリオール、グリセリン等が挙げられる。
多価アルコール誘導体としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジグリセリンのエチレンオキサイド付加物等が挙げられる。
含窒素溶媒としては、ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、トリエタノールアミン等が挙げられる。
アルコールとしては、エタノール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
含硫黄溶媒としては、チオジエタノール、チオジグリセロール、スルフォラン、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
水性有機溶媒は、1種類で使用しても2種類以上を併用してもよい。
水性有機溶媒の含有量は、水に対して1質量%以上60質量%以下が好ましく、1質量%以上40質量%以下がより好ましい。
(界面活性剤)
界面活性剤について説明する。
水性インクは、界面活性剤として、例えば、HLB(親水基/疎水基バランス「Hydrophile- Lipophile Barance」)が14以下の界面活性剤を含むことが好ましい。上述のように、HLBが14以下の界面活性剤の量を調整する、また、異なるHLBの界面活性剤を複数種使用することなどにて、水性インクの静的表面張力、動的表面張力、及び動的接触角の調整がし易くなる。
なお、HLB(親水基/疎水基バランス「Hydrophile- Lipophile Barance」)は、以下の式(グリフィン法)により定義されるものである。
・HLB=20×(親水部の式量の総和/分子量)
このような界面活性剤としては、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、及びポリエーテル変性シリコーンよりなる群から選択する少なくとも一種が挙げられる。
アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物は、例えば、アセチレングリコールの少なくとも一つの水酸基にエチレンオキサイドを付加させた-O-(CHCHO)n-H構造(なお、例えばnは1以上30以下の整数を示す)を持つ化合物である、
アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物の市販品(なお、括弧内の数値はHLBのカタログ値を示す)としては、例えば、オルフィンE1004(7~9)、オルフィンE1010(13~14)、オルフィンEXP.4001(8~11)、オルフィンEXP.4123(11~14)、オルフィンEXP.4300(10~13),サーフィノール104H(4)、サーフィノール420(4)、サーフィノール440(4)、ダイノール604(8)[以上、日信化学工業社]等が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーンは、例えば、シリコーン鎖(ポリシロキサン主鎖)に、ポリエーテル基がグラフト状に結合した化合物、又はブロック状に結合した化合物である。ポリエーテル基としては、例えば、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基が挙げられる。ポリエーテル基としては、例えば、オキシエチレン基とオキシプロピレン基がブロック状又はランダムに付加したポリオキシアルキレン基であってもよい。
ポリエーテル変性シリコーンの市販品(なお、括弧内の数値はHLBのカタログ値を示す)としては、シルフェイスSAG002(12)、シルフェイスSAG503A(11)、シルフェイスSAG005(7)[以上、日信化学工業社]等が挙げられる。
水性インクには、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、及びポリエーテル変性シリコーン以外の、その他の界面活性剤を用いてもよい。
その他の界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられ、好ましくは、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤である。
アニオン性界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルフェニルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、高級脂肪酸塩、高級脂肪酸エステルの硫酸エステル塩、高級脂肪酸エステルのスルホン酸塩、高級アルコールエーテルの硫酸エステル塩及びスルホン酸塩、高級アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩等が挙げられる。
これらの中でも、アニオン性界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、イソプロピルナフタレンスルホン酸塩、モノブチルフェニルフェノールモノスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、モノブチルビフェニルスルホン酸塩、ジブチルフェニルフェノールジスルホン酸塩等がよい。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、アルキルアルカノールアミド、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー、アセチレングリコール等が挙げられる。
これらの中でも、ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アルキロールアミド、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールブロックコポリマー、アセチレングリコールがよい。
ノニオン性界面活性剤としては、その他、ポリシロキサンオキシエチレン付加物等のシリコーン系界面活性剤;パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、オキシエチレンパーフルオロアルキルエーテル等のフッ素系界面活性剤;スピクリスポール酸やラムノリピド、リゾレシチン等のバイオサーファクタント;等も挙げられる。
他の界面活性剤の親水性/疎水性バランス(HLB)は、溶解性等を考慮すると、例えば、3以上20以下の範囲がよい。
界面活性剤は、1種類で使用しても2種類以上を併用してもよい。
界面活性剤の含有量は、総計で、水性インクに対して0.1質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましく、0.2質量%以上3質量%以下が更に好ましい。
(その他の添加剤)
その他の添加剤について説明する。
水性インクは、その他の添加剤を含んでもよい。
その他の添加剤としては、インク吐出性改善剤(ポリエチレンイミン、ポリアミン類、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)、導電率/pH調整剤(水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属類の化合物等)、反応性の希釈溶媒、浸透剤、pH緩衝剤、酸化防止剤、防カビ剤、粘度調整剤、導電剤、キレート化剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤等が挙げられる。
(水性インクの他の物性)
水性インクの好適な他の物性について説明する。
水性インクのpHは、好ましくは4以上10以下の範囲、より好ましくは5以上9以下の範囲が挙げられる。
ここで、水性インクのpHは、温度23±0.5℃、湿度55±5%R.H.環境下において、pH/導電率計(メトラー・トレド社製MPC227)により測定した値を採用する。
水性インクの導電率は、例えば0.01S/m以上0.5S/m以下の範囲(好ましくは0.01S/m以上0.25S/m以下の範囲、より好ましくは0.01S/m以上0.20S/m以下の範囲)が挙げられる。
導電率の測定は、MPC227(pH/Conductivity Meter、メトラー・トレド社製)で行う。
(記録装置/記録方法)
本実施形態に係る記録装置は、本実施形態に係るインクセットの各水性インクを収容し、各水性インクを非浸透性の記録媒体上に吐出する吐出ヘッドと、非浸透性の記録媒体上に吐出された各水性インクを乾燥する乾燥装置と、を備える記録装置である。
本実施形態に係る記録装置によれば、インクセットの各水性インクを非浸透性の記録媒体上に吐出する吐出工程と、非浸透性の記録媒体上に吐出された各水性インクを乾燥する乾燥工程と、を有する記録方法が実現される。
本実施形態に係る記録装置には、本実施形態に係るインクセットの各水性インクを収容し、当該記録装置に着脱されるようカートリッジ化されたインクカートリッジセットを備えていてもよい。
〔記録装置/記録方法〕
以下、本実施形態に係る記録装置及び記録方法の一例について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、記録媒体に対して水性インクを(目的とする領域に)吐出することを「画像形成」又は「画像を形成する」と称することがあり、記録媒体に対して水性インクの吐出し、乾燥させて定着まで行われたことを「記録」、「画像記録」又は「画像を記録する」と称することがある。
図1は、本実施形態に係る記録装置を示す概略構成図である。
本実施形態に係る記録装置100は、記録媒体P上に画像を記録する画像記録ユニット10と、画像記録ユニット10に供給する記録媒体Pが収容される前処理ユニット20と、前処理ユニット20から画像記録ユニット10へ供給される記録媒体Pの搬送量等を調整するバッファユニット30と、を備えている。バッファユニット30は、画像記録ユニット10と前処理ユニット20との間に配置されている。
また、記録装置100は、画像記録ユニット10から排出される記録媒体Pを収容する後処理ユニット40と、画像記録ユニット10から後処理ユニット40へ排出される記録媒体Pの搬送量等を調整するバッファユニット50と、を備えている。バッファユニット50は、画像記録ユニット10と後処理ユニット40との間に配置されている。
更に、記録装置100は、画像記録ユニット10とバッファユニット50との間に配置され、画像記録ユニット10から搬出される記録媒体Pを冷却する冷却ユニット60を備えている。
画像記録ユニット10は、例えば、記録媒体Pを記録媒体Pの搬送経路Rに沿って案内するロール部材(符号省略)と、記録媒体Pの搬送経路Rに沿って搬送される記録媒体Pの表面に水性インク(水性インクの液滴)を吐出する吐出ヘッド(第1の吐出ヘッド)12Aと、吐出ヘッド12Aにより記録媒体Pの表面に1度目の画像形成が行われ、吐出ヘッド12Bにより1度目の画像形成後の記録媒体Pの裏面に2度目の画像形成が行われる。
吐出ヘッド12A、12Bは、例えば、有効な記録領域(水性インクを吐出するノズルの配置領域)が記録媒体Pの幅(記録媒体Pの搬送方向と交差(例えば直交)する方向の長さ)以上とされた長尺状の吐出ヘッドである。
なお、吐出ヘッド12A、12Bは、これに限られず、記録媒体Pの幅よりも短尺状の吐出ヘッドであって、記録媒体Pの幅方向に移動して水性インクを吐出する方式(所謂キャリッジ方式)の吐出ヘッドであってもよい。
吐出ヘッド12A、12Bは、水性インクの液滴を熱により吐出する、所謂サーマル方式であってもよいし、水性インクの液滴を圧力により吐出する、所謂圧電方式であってもよく、公知のものが適用される。
吐出ヘッド12A、12Bは、例えば、記録媒体Pに水性インクを吐出してK(ブラック)色の画像を形成する吐出ヘッド12KA、12KBと、Y(イエロー)色の画像を形成する吐出ヘッド12YA、12YBと、M(マゼンタ)色の画像を形成する吐出ヘッド12MA、12MBと、C(シアン)色の画像を形成する吐出ヘッド12CA、12CBと、それぞれを有している。そして、吐出ヘッド12KA、12KB、と、吐出ヘッド12YA、12YBと、吐出ヘッド12MA、12MBと、吐出ヘッド12CA、12CBと、はこの順番で記録媒体Pの搬送方向(以下単に「用紙搬送方向」と記載することがある)に沿って上流側から下流側に記録媒体Pと対向するように並べられている。なお、吐出ヘッドの表記において、K、Y、M、Cを区別しない場合には、符号に付しているK、Y、M、Cを省略する。
吐出ヘッド12KA,12YA,12MA,12CA,12KB,12YB,12MB,12CBは、それぞれ、記録装置100に着脱される各色のインクカートリッジ(不図示)と供給管(不図示)を通じて連結されており、インクカートリッジから各色のインクがそれぞれの吐出ヘッド12KA,12YA,12MA,12CA,12KB,12YB,12MB,12CBへ供給される。
吐出ヘッド12A、12Bは、上記4色のそれぞれに対応した4つの吐出ヘッドを配置する形態に限られず、目的に応じて、他の中間色を加えた4色以上のそれぞれに対応した4つ以上の吐出ヘッドを配置した形態であってもよい。
ここで、吐出ヘッド12A、12Bとしては、例えば、インク滴量lpl以上15pl以下の範囲で水性インクを吐出する低解像度用の吐出ヘッド(例えば600dpiの吐出ヘッド)、インク滴量10pl未満の範囲で水性インクを吐出する高解像度用の吐出ヘッド(例えば1200dpiの吐出ヘッド)のいずれであってもよい。また、吐出ヘッド12A、12Bとして、低解像度用の吐出ヘッド、及び高解像度用の吐出ヘッドの双方を備えていてもよい。
吐出ヘッド12A、12Bからのインク液滴量は、水性インクの最大液滴量の範囲である。また、dpiは「dot per inch」を意味する。
ここで、吐出ヘッド12B(12KA,12YA,12MA,12CA)、12B(12KB,12YB,12MB,12CB)には、各々、ヘッドの温度(吐出面の温度)を調温するためのヒータ(調温装置の一例)13A(13KA,13YA,13MA,13CA)、13B(13KB,13YB,13MB,13CB)が内蔵されている。そして、ヒータ13A,13Bによって、各々、吐出ヘッド12A,12Bは、ヘッドの温度(吐出面の温度)を目的とする温度に調温されて、水性インクを吐出する。
なお、ヘッドの温度(吐出面の温度)を調温するための調温装置は、ヒータに限られず、温風を送風する装置等の周知の調温装置あればよい。また、調温装置は、吐出ヘッドに内蔵されている態様に限られず、吐出ヘッドの外部に備えていてもよい。
画像記録ユニット10には、吐出ヘッド12Aに対して用紙搬送方向の下流側に、例えば、記録媒体Pの裏面が巻き掛けられ、記録媒体Pと接触して従動回転しながら記録媒体の表面の画像(インク)を乾燥する乾燥ドラム14A(乾燥装置の一例)が配置されている。
同様に、画像記録ユニット10には、吐出ヘッド12Bに対して用紙搬送方向の下流側に、それぞれ、例えば、記録媒体Pの表面が巻き掛けられ、記録媒体Pと接触して従動回転しながら記録媒体の裏面の画像(インク)を乾燥する乾燥ドラム14B(乾燥装置の一例)が配置されている。
そして、乾燥ドラム14Aに対して用紙搬送方向の下流側であって、吐出ヘッド12Bに対して用紙搬送方向の上流側に、記録媒体Pの表面に接触する搬送ローラ18が配置されている。
乾燥ドラム14A、14Bの内部には、加熱源(例えばハロゲンヒータ等:不図示)が内蔵されている。乾燥ドラム14Aが加熱源による加熱により記録媒体Pの表面の画像(インク)を、また、乾燥ドラム14Bが加熱源による加熱により記録媒体Pの裏面の画像(インク)を、それぞれ乾燥する。
乾燥ドラム14A、14Bの周囲には、それぞれ、記録媒体P上の画像(インク)を乾燥する温風送風装置16A、16B(乾燥装置の一例)が配置されている。この温風送風装置16Aによる温風によって、乾燥ドラム14Aに巻き掛けられた記録媒体Pの表面の画像(インク)を、また、温風送風装置16Bによる温風によって、乾燥ドラム14Bに巻き掛けられた記録媒体Pの裏面の画像(インク)を、それぞれ乾燥する。
上記のような加熱乾燥を行う乾燥装置を用いる場合、その乾燥条件は以下のようであることが好ましい。
即ち、例えば、乾燥ドラムの加熱源の温度や、温風送風装置の温風温度は、水性インクの乾燥を早める点や、記録媒体Pの変形の抑制の点から、40℃以上120℃以下の範囲であることが好ましく、60℃以上100℃以下の範囲であることがより好ましい。
なお、この乾燥温度条件は、乾燥ドラム14Aと乾燥ドラム14Bとで、また、温風送風装置16Aと温風送風装置16Bとで、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
ここで、画像記録ユニット10における乾燥装置は、記録媒体Pの表面用(乾燥ドラム14A、温風送風装置16A)、記録媒体Pの裏面用(乾燥ドラム14B、温風送風装置16B)で同じ構成であったが、この構成に限定されず、それぞれ異なった構成であってもよい。
なお、画像記録ユニット10には、吐出ヘッド12A、12Bに対して用紙搬送方向の下流側には、記録媒体Pの下地層上の画像(インク)を乾燥する近赤外線ヒータ(不図示)、レーザ照射装置等の他の乾燥装置が配置されていてもよい。近赤外線ヒータ、レーザ照射装置等の他の乾燥装置は、乾燥ドラム14A、14B及び温風送風装置16A、16Bの少なくとも一方に代えて配置されてもよいし、又は、乾燥ドラム14A、14B及び温風送風装置16A、16Bに加えて配置されてもよい。
前処理ユニット20は、画像記録ユニット10へ供給される記録媒体Pが巻き付けられている供給ロール20Aを備えており、この供給ロール20Aは、図示せぬフレーム部材に回転可能に支持されている。
バッファユニット30は、例えば、用紙搬送方向に沿って第1パスローラ30A、ダンサーローラ30B及び第2パスローラ30Cが配置されている。ダンサーローラ30Bは、図1中上下に移動することにより、画像記録ユニット10へ搬送される記録媒体Pの張力調整、及び記録媒体Pの搬送量を調整する。
後処理ユニット40は、画像が記録された記録媒体Pを巻き取る搬送部の一例としての巻取ロール40Aを備えている。この巻取ロール40Aが図示せぬモータから回転力を受けて回転することで、記録媒体Pが搬送経路Rに沿って搬送されるようになっている。
バッファユニット50は、例えば、用紙搬送方向に沿って第1パスローラ50A、ダンサーローラ50B及び第2パスローラ50Cが配置されている。ダンサーローラ50Bは、図1中上下に移動することにより、後処理ユニット40へ排出される記録媒体Pの張力調整、及び記録媒体Pの搬送量を調整する。
冷却ユニット60には、複数のクーリングローラ60Aが配置されている。複数のクーリングローラ60Aの間に記録媒体Pを搬送することにより、記録媒体Pを冷却する。
ここで、記録装置100における記録速度、即ち、記録媒体の搬送速度は、特に限定されないが、記録媒体に吐出された水性インクを乾燥する乾燥装置を備えていることから、10m/min以上の高速であってもよい。
次に、記録装置100による動作(記録方法)について説明する。
本実施形態に係る記録装置100では、まず、前処理ユニット20の供給ロール20Aから、バッファユニット50を通じて、画像記録ユニット10に記録媒体Pを搬送する。
次に、画像記録ユニット10において、各吐出ヘッド12Aから水性インクを記録媒体Pの表面に吐出する。その後、乾燥ドラム14Aにより、記録媒体Pの表面の画像(インク)を記録媒体Pの裏面側(吐出ヘッド12Aからのインク吐出面とは反対の面)から乾燥する。そして、温風送風装置16Aにより、記録媒体Pの表面に吐出されたインク(画像)を記録媒体Pの表面側(吐出ヘッド12Aからのインク吐出面側)から乾燥する。つまり、乾燥ドラム14A及び温風送風装置16Aにより、記録媒体Pの表面に吐出された水性インクを乾燥する。
そして、記録媒体Pの表面に記録された画像は、搬送ローラ18に接触することで、かかる画像を介して、記録媒体Pを除電する。
続いて、画像記録ユニット10において、各吐出ヘッド12Bから水性インクを記録媒体Pの裏面に吐出する。その後、乾燥ドラム14Bにより、記録媒体Pの裏面の画像(インク)を記録媒体Pの表面側(吐出ヘッド12Bからのインク吐出面とは反対の面)から乾燥する。そして、温風送風装置16Bにより、記録媒体Pの裏面に吐出されたインク(画像)を記録媒体Pの裏面側(吐出ヘッド12Bからのインク吐出面側)から乾燥する。つまり、乾燥ドラム14B及び温風送風装置16Bにより、記録媒体Pの裏面に吐出された水性インクを乾燥する。
次に、冷却ユニット60において、クーリングローラ60Aにより、表面に画像が記録された記録媒体Pを冷却する。
次に、バッファユニット50を通じて、後処理ユニット40は、表面に画像が記録された記録媒体Pを巻取ロール40Aにより巻き取る。
以上の工程を通じて、記録媒体Pの両面に水性インクによる画像が記録される。
なお、必要に応じて、上記のようにして記録された画像を備える記録媒体Pは、切断工程を経て、目的とする大きさへと裁断される。
記録装置100では、記録媒体Pの表面に水性インクを吐出する吐出ヘッド12Aと、記録媒体Pの裏面に水性インクを吐出する吐出ヘッド12Bと、を各々備えた構成について説明したが、これに限られない。例えば、記録装置100は、吐出ヘッド12Bを備えず、吐出ヘッド12Aにより記録媒体Pとしての枚葉紙の表面に水性インクを吐出した後、記録媒体Pを反転させる機構により反転させて、再度、吐出ヘッド12Aにより記録媒体Pの裏面に水性インクを吐出する構成であってもよい。
記録装置100では、吐出ヘッド12A、12Bによって水性インクの液滴を記録媒体Pの表面に直接吐出する方式について説明したが、これに限らず、例えば中間転写体に水性インクの液滴を吐出した後に、中間転写体上の水性インクの液滴を記録媒体Pに転写する方式であってもよい。
記録装置100は、吐出ヘッド14Aと記録媒体Pの表面用の記録装置(乾燥ドラム14A、温風送風装置16A)、及び、吐出ヘッド14Bと記録媒体Pの裏面用の記録装置(乾燥ドラム14B、温風送風装置16B)が、全て同じ画像記録ユニット10内にある構成であったが、この構成に限定されない。例えば、記録装置100は、画像記録ユニットを2つ有し、一方に吐出ヘッド14Aと記録媒体Pの表面用の記録装置(乾燥ドラム14A、温風送風装置16A)が設けられ、他方に吐出ヘッド14Bと記録媒体Pの裏面用の記録装置(乾燥ドラム14B、温風送風装置16B)が設けられた構成であってもよい。
記録装置100では、ロール状の記録媒体P(所謂連帳紙)に水性インクを吐出し、乾燥を経て画像を記録する方式について説明したが、例えば、目的のサイズの枚葉紙に水性インクを吐出し、乾燥を経て画像を記録する方式であってもよい。
前述した本実施形態は、その形態のみに限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現されることは、言うまでもない。
以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
<実施例1>
(シアンインク;「Cインク」と表記)
・C.I.Pigment Blue 15:3(着色剤) : 4質量%
・スチレン/アクリル酸共重合体ナトリウム中和物 : 2.5質量%
(水溶性樹脂:重量平均分子量=30000)
・プロピレングリコール: 10質量%
・ジエチレングリコール: 5質量%
・水:残部
上記成分を十分に混合後、混合物に下記成分を添加した。
・TOCRYL W-4627: 2.5質量%(固形分)
(高分子粒子:「アクリル系エマルション」トーヨーケム社製、体積平均粒径=0.12μm、ガラス転移温度=45℃)
・界面活性剤(「オルフィンE1010」日信化学工業社):1.0質量%
・界面活性剤(「オルフィンEXP.4123」日信化学工業社):1.0質量%
・界面活性剤(「シルフェイスSAG002」日信化学工業社):0.1質量%
その後、得られた混合物を5μmのフィルターでろ過し、水性インク(Cインク)を得た。
(マゼンタインク;「Mインク」と表記)
着色剤として、C.I.Pigment Red 122: 5質量%を使用し、界面活性剤(「オルフィンE1010」日信化学工業社)の量を1.2質量%に変更した以外は、Cインクと同様にして、Mインクを得た。
(イエローインク;Yインク」と表記)
着色剤として、C.I.Pigment Yellow 74: 4質量%を使用した以外は、Cインクと同様にして、Yインクを得た。
(インクセット)
得られたCインク、Mインク、及びYインクを実施例1のインクセットとした。
<実施例2~5、比較例1~5>
表1~表2に従って、界面活性剤の種類及び量(質量%)、並びに、高分子粒子(TOCRYL W-4627「アクリル系エマルション」トーヨーケム社製)の量(固形分:質量%)を変更した以外は、実施例1と同様にインクセットを準備した。
<評価>
(各インクの物性測定)
各例の各インクの物性を、既述の方法に従って測定した。その結果を表1~表3に示す。
(記録装置の準備)
インクの吐出ヘッドとして、600dpiのピエゾヘッド(最大インク滴量12pl)のピエゾヘッドと、乾燥装置として、近赤外線ヒーターと、を備える記録装置を準備した。準備した記録装置の詳細は、以下の通りである。
-記録装置の詳細-
・記録速度(記録媒体搬送速度): 100m/min
・近赤外線ヒーターの設定温度: 60℃
そして、各例のインクセットの各色のインクを記録装置の各色のインクタンクに充填した。この記録装置を用いて、次の画像記録(以下「印字」と称する)を行った。
(色間滲み、及び濃度ムラの評価)
各記録装置を用いて、非浸透性の記録媒体(枚葉紙:王子製紙製「OKトップコート+」)に、各色100%カバレッジのベタ印字パターンが部分的に重なる画像および陰影を含む人物画像を配置した印字チャートを印字した。そして、得られチャートを次の評価基準で目視評価した。
G1:各インクによる印字パターン間で色間滲みがなく、濃度ムラが目立たない
G2:各インクによる印字パターン間で色間滲みがなく、濃度ムラが軽微に見られる
G3:各インクによる印字パターン間で色間滲みが軽微に見られ、濃度ムラも軽微に見られる
G4:各インクによる印字パターン間で色間滲み及び濃度ムラが酷い
(連続吐出安定性の評価)
各記録装置を用いて、非浸透性の記録媒体(連帳紙:日本製紙製「NPiフォームNext-IJ70)に、1ページ中の印字カバレッジを各色8%としたチャートを4000m印字した。そして、スジの発生状態を次の評価基準で目視評価した。
G1:各インクによる印字において、初期とスジの状態が変化していない
G2:各インクによる印字において、スジがわずかに目立つようになる
G3:各インクによる印字において、新たなスジがわずかに生じている
G4:各インクによる印字において、スジが目立ち、新たなスジが多数生じている
Figure 0007019954000001

Figure 0007019954000002
Figure 0007019954000003
上記結果から、本実施例のインクセットでは、比較例のインクセットに比べ、非浸透性の記録媒体に対して、色間滲みが少ないことがわかる。また、濃度ムラも少ないこともわかる。
各インクの「1sec後の動的接触角」が高い実施例1等のインクセットは、実施例4のインクセットに比べ、吐出安定性が高いことがわかる。つまり、連続して記録したときに生じる水性インクの吐出不良が抑制されていることがわかる。
各インクの動的接触角の互いの差が小さい実施例1等のインクセットは、実施例3のインクセットに比べ、色間滲みが少ないことがわかる。また、濃度ムラも少ないこともわかる。
実施例1等と比較例4とのインクセットとの比較、及び比較例3と比較例4とのインクセットの比較から、各インクの静的表面張力が高いインクセットは、吐出安定性が高いことがわかる。つまり、連続して記録したときに生じる水性インクの吐出不良が抑制されていることがわかる。
なお、表1~表3中の略称等の詳細は、以下の通りである。
-アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物(日信化学工業社)-
・オルフィンE1004(HLB=7~9)
・オルフィンE1010(HLB=13~14)
・オルフィンEXP.4001(HLB=8~11)
・オルフィンEXP.4123(HLB=11~14)
・オルフィンEXP.4300(HLB=10~13)
-ポリエーテル変性シリコーン(日信化学工業社)-
・シルフェイスSAG002(HLB=12)
・シルフェイスSAG503A(HLB=11)
10 画像記録ユニット
12A、12KA、12YA、12MA、12CA 吐出ヘッド
12B、12KB、12YB、12MB、12CB 吐出ヘッド
14A 乾燥ドラム
14B 乾燥ドラム
16A 温風送風装置
16B 温風送風装置
20 前処理ユニット
20A 供給ロール
30 バッファユニット
30A 第1パスローラ
30B ダンサーローラ
30C 第2パスローラ
40 後処理ユニット
40A 巻取ロール
50 バッファユニット
50A 第1パスローラ
50B ダンサーローラ
50C 第2パスローラ
60 冷却ユニット
60A クーリングローラ
100 記録装置
P 記録媒体
R 搬送経路

Claims (6)

  1. 着色剤、高分子粒子、水、及び水溶性有機溶媒を含み、互いに色が異なる複数色の水性インクを有し、
    前記複数色の水性インクが、各々、2種類以上のアセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、及びポリエーテル変性シリコーンを含有する界面活性剤を含み、
    前記界面活性剤がHLB14以下である2種類以上4種類以下のアセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物及びHLB14以下である1種類のポリエーテル変性シリコーンのみであり、
    前記複数色の水性インクの静的表面張力が、各々30mN/m以下であり、
    最大泡圧法により動的表面張力を測定したとき、5msec後の水性インクの動的表面張力であって、前記複数色の水性インクの動的表面張力が、各々34mN/m以下であり、
    動的走査吸液計で測定した接触時間100msecにおける純水の記録媒体への転移量が3~15ml/mである記録媒体に水性インクを2μl滴下したとき、2msec後の水性インクの動的接触角であって、前記複数色の水性インクの動的接触角の互いの差が、2°以内であり、
    動的走査吸液計で測定した接触時間100msecにおける純水の記録媒体への転移量が3~15ml/mである記録媒体に水性インクを2μl滴下したとき、2msec後の水性インクの動的接触角であって、前記複数色の水性インクの動的接触角が、各々48°以上54°以下であり、
    動的走査吸液計で測定した接触時間100msecにおける純水の記録媒体への転移量が3~15ml/mである記録媒体に水性インクを2μl滴下したとき、1sec後の水性インクの動的接触角であって、前記複数色の水性インクの動的接触角が、各々14°以上21°以下であるインクセット。
  2. 前記複数色の水性インクの動的表面張力の互いの差が、3mN/m以内である請求項1に記載のインクセット。
  3. 前記複数色の水性インクの静的表面張力が、各々25mN/m以上である請求項1又は請求項2に記載のインクセット。
  4. 請求項1~請求項3のいずれか1項のインクセットの各水性インクを収容するインクカートリッジセット。
  5. 請求項1~請求項3のいずれか1項のインクセットの各水性インクを収容し、前記各水性インクを非浸透性の記録媒体上に吐出する吐出ヘッドと、
    前記非浸透性の記録媒体上に吐出された前記各水性インクを乾燥する乾燥装置と、
    を備える記録装置。
  6. 請求項1~請求項3のいずれか1項のインクセットの各水性インクを非浸透性の記録媒体上に吐出する吐出工程と、
    前記非浸透性の記録媒体上に吐出された前記各水性インクを乾燥する乾燥工程と、
    を有する記録方法。
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