JP2021126802A - 化粧用ハンディインクジェットプリンタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無機顔料を含有するインクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクを循環させるインク循環装置と、静電気を除電する本体除電装置とを備え、
前記インク循環装置は、前記インクを収容するインク収容部と、前記インクを循環させるインク循環路とを有し、前記本体除電装置は、コンデンサ又はアース回路である、化粧用ハンディインクジェットプリンタである。
【選択図】図1
Description
インクジェット技術は、高品位の画像を、被印刷物に非接触で形成することができる印刷方式であるため、家庭用印刷及び商業用印刷、ひいては産業印刷まで利用範囲が広がっている。このようなインクジェット技術の利用範囲の拡張に伴い、様々な機能を有するインクに対応すべく、様々な機能を備えるインクジェットプリンタの検討がなされている。
VS=2Dp(ρp−ρf)g/18η
(式中、VS:終端速度[m/s]、Dp:粒子径[m]、ρp:粒子の密度[kg/m3]、ρf:媒体の密度[kg/m3]、g:重力加速度[m/s2]、η:流体の粘度[Pa・s])
以上のことから、インクジェットプリンタに適合する低粘度のインクに、密度の高い無機顔料が含まれる場合、インク中で無機顔料が沈降し、インクジェットヘッド内流路に目詰まりが発生することがある。
特許文献2では、このようなインクミストを低減するインクジェットプリンタとして、発生したミストを気流で集め、多孔質部材やメッシュ部材でミストをトラップする方法が提案されている。しかしながら、インクミストを回収するための気流を発生させるためには送風部及びミスト回収部のスペースを大きくとる必要があるため、ハンディ型インクジェットプリンタでの実装は困難であった。
さらに、特許文献3では、インクミストを低減するインクジェットプリンタとして、インクミストよりも大きな霧状粒子をミスト発生領域に導入し、霧状粒子とともに、気流でインクミストを回収するという手段が提案されている。しかしながらインクジェットヘッドの周囲で指向性がなくランダムに動くインクミストに適用する場合には、ヘッドノズルに霧状粒子が付着し、吐出状態が悪化することがあった。
すなわち、本発明は、無機顔料を含有するインクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクを循環させるインク循環装置と、静電気を除電する本体除電装置とを備え、
前記インク循環装置は、前記インクを収容するインク収容部と、前記インクを循環させるインク循環路とを有し、
前記本体除電装置は、コンデンサ又はアース回路である、化粧用ハンディインクジェットプリンタを提供する。
なお、本発明において「ハンディ」とは、使用者が手持ちで使用できる程度の形状又は大きさを有することを意味し、英語では「ハンドヘルド(hand-held)」と称されるが、本明細書においては「ハンディ」の用語を用いることとする。
<化粧用ハンディインクジェットプリンタの構成>
本発明の第1の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1は、無機顔料を含有するインクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクを循環させるインク循環装置と、静電気を除電する本体除電装置とを備える。
前記インク循環装置は、前記インクを収容するインク収容部と、前記インクを循環させるインク循環路とを有する。
前記本体除電装置は、コンデンサ又はアース回路である。
本発明の第1の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1は、プリンタの小型化及び使いやすさの観点から、ドック部2と、ドック部2から切り離して化粧印刷を施す手持ち部3から構成されることが好ましい。
手持ち部3は、手持ち部側電導端子33を介して、ドック側電導端子26に接続され、アース回路25を介して、アース27に接続される。これらは代表的な導線のみを記載しているが、他の導線に関しては省略している。
手持ち部3は、インク収容部100とインク循環路34を有するインク循環装置10を備える。インク循環路34は、インク循環がインクジェットヘッド101内で重力に抗する方向になるよう設置することができる。
本発明の第1の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1は、本体除電装置として、手持ち部にコンデンサ505を備える構成、又はドック部にアース回路25を備える構成を採用することができる。
また、手持ち部が導電性素材からなる握り部35を有する場合には、使用の際に握り部35を手で持つことで、利用者の帯電がアースされ、装置への帯電が防止される。そして、手持ち部3を手に持つことで、循環動作が停止され、化粧印刷ができるようになる。
また、手持ち部3が一対のローラー321,322を有する場合には、インクジェットプリンタを化粧分野に適用する際、皮膚、毛髪、爪等の非平面の被印刷物に対して、良好な化粧印刷を施すことができる。
ドック部2の制御基板にはCPU20が設置され、電力供給用の充電装置部21、化粧印刷時に必要な情報の入力および表示を行うためのメンテナンス装置部22と接続されている。CPU20は、スマートフォン等の情報処理及び入力装置、及びカメラからの画像取り込み装置からの画像データを送受信部23で受け取り、画像入力、返還、転送等を行う画像処理回路24でドットパターンデータを作製し、手持ち部3のヘッド制御部30を介してインクジェットヘッド101に転送する。この際、インクジェットヘッド101からのインク吐出に必要となる画像処理やデータの並び替え処理等をスマートフォン上のアプリで完了することも可能である。ドック部2に内蔵されたCPU20は、スマートフォンから受領したドットパターンデータを、手持ち部3のヘッド制御部30に転送する。上記のようなスマートフォン等によるドットパターンデータ生成及び転送の一例として、画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送することも好ましい。
印刷時にインクジェットヘッド101がどれだけ移動したかを検出する回路として、ローラーエンコーダ32と光学位置センサ31が使われる。ローラーエンコーダ32は、インクを用いて化粧印刷を施す施術部に当接し、施術部に張力をかけることで疑似的に平面化する一対のローラー321,322に設置され、施術部に当接し、手持ち部の移動に伴い回転するローラーの回転量から手持ち部3の移動量を測定する装置である。また、光学位置センサ31は、パソコンの光学マウス等に利用される技術であり、光を対象物に照射し、対象物の表面形状を捉え、その表面形状の移動量を検出して手持ち部3の移動量を検出することができる。
インクジェットヘッド101に送られた駆動命令と、インクジェットヘッド101の移動距離を読み取る光学位置センサ31に基づき、インクジェットヘッド101のアクチュエーターは駆動し、インクを所定の位置に吐出し、画像を形成させる。
(無機顔料)
本発明に係るインクは、無機顔料を着色剤として含有する。前記無機顔料としては、カーボンブラック、金属酸化物等が挙げられる。白色系無機顔料、白色以外の非白色系無機顔料のいずれも用いることができる。
白色系無機顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛等が挙げられる。
非白色系無機顔料としては、黄色酸化鉄、赤酸化鉄、黒酸化鉄、カーボンブラック、群青、紺青、紺青酸化チタン、黒色酸化チタン、酸化クロム、水酸化クロム、チタン/酸化チタン焼結物等が挙げられる。
前記無機顔料の密度は、好ましくは1g/cm3以上、より好ましくは2g/cm3以上、更に好ましくは3g/cm3以上であり、そして、好ましくは6g/cm3以下である。
他の着色剤としては、有機顔料、疎水性染料、水溶性染料(酸性染料、反応染料、直接染料等)等が挙げられる。なお、疎水性染料とは、100gの水中(20℃)における溶解度が、好ましくは6質量%未満の染料のことをいう。疎水性染料としては、油溶性染料、分散染料等が挙げられる。
他の着色剤の具体例としては、赤色201号、赤色202号、黄色401号、青色404号等の有機顔料;赤色104号、赤色230号、黄色4号、黄色5号、青色1号等のレーキ顔料;赤色226号、アシッドイエロー1、アシッドオレンジ7、フードブルー2、アシッドレッド52等の染料;顔料や染料をポリメタクリル酸エステル等の樹脂で被覆したものなどが含まれる。
無機顔料として酸化チタン、酸化亜鉛等を用いる場合には、インク中の分散性を向上させる観点、及び施した化粧の耐汗性の観点から、酸化チタン、酸化亜鉛等の無機顔料の表面は疎水化処理されてなるものが好ましい。
また、視覚上の肌との一体感を高める観点からは、使用者の肌の色に近い色に着色することができる着色剤を用いることが好ましい。特に、肌に化粧印刷を施した際の肌の色むら(例えば、顔の赤み、そばかす、目の隈、シミ等)を効果的に隠蔽する観点からは、使用者の肌の色に着色することができる着色剤を用いることが好ましい。
着色剤含有ポリマー粒子を構成する分散性ポリマーは、着色剤の分散性を向上させる観点から、好ましくはイオン性基を有するポリマーであり、アニオン性基を有するアニオン性ポリマー、カチオン性基を有するカチオン性ポリマーを用いることができる。
アニオン性ポリマーは、好ましくは、カルボキシ基(−COOM)、スルホン酸基(−SO3M)、リン酸基(−OPO3M2)等の解離して水素イオンが放出されることにより酸性を呈する基、又はそれらの解離したイオン形(−COO-、−SO3 -、−OPO3 2-、−OPO3 -M)等の酸性基を有するポリマーである。上記化学式中、Mは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを示す。
アニオン性ポリマーの基本骨格としては、具体的には、アクリル系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン等が挙げられる。これらの中でも、アクリル系ポリマーが好ましい。
すなわち、アニオン性ポリマーは、好ましくは酸性基を有するモノマー由来の構成単位を含むアニオン性アクリル系ポリマーである。
酸性基を有するモノマーは、好ましくはカルボキシ基を有するモノマーであり、より好ましくは、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸及び2−メタクリロイルオキシメチルコハク酸から選ばれる少なくとも1種であり、更に好ましくは(メタ)アクリル酸である。
ここで、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれる少なくとも1種を意味する。
商業的に入手しうるアニオン性アクリル系ポリマーとしては、例えば、プラスサイズL−9909B(互応化学工業株式会社製)等の((メタ)アクリル酸/(メタ)アクリル酸アルキルエステル/(N−アルキル)アルキルアクリルアミド)コポリマーAMPなどが挙げられる。その他にも化粧品用途で使用される、酸性基を有するモノマーとしてアクリル酸又はメタクリル酸由来の構成単位に有するポリマーの市販品としては、アニセットKB−100H、アニセットNF−1000(以上、大阪有機化学工業株式会社製);ウルトラホールド8、ウルトラホールドストロング、ウルトラホールドパワー(以上、BASF社製);プラスサイズL−9900、プラスサイズL―9540B、プラスサイズL−9600U、プラスサイズL−9715、プラスサイズL−53、プラスサイズL−6330、プラスサイズL−6466、プラスサイズL−6740B、プラスサイズL−53Dカラー用A、プラスサイズL−75CB(以上、互応化学工業株式会社製)などを用いることができる。
カチオン性ポリマーは、好ましくは、第1級、第2級、又は第3級アミノ基のプロトン酸塩、及び第4級アンモニウム基等のカチオン性基を有するポリマーである。
カチオン性ポリマーとしては、天然系カチオン性ポリマー、合成系カチオン性ポリマーが挙げられる。
天然系カチオン性ポリマーは、天然物から抽出、精製等の操作により得られるポリマー及び該ポリマーを化学的に修飾したものであり、ポリマー骨格にグルコース残基を有するものが挙げられる。具体的には、カチオン化グアガム;カチオン化タラガム;カチオン化ローカストビーンガム;カチオン化セルロース;カチオン化ヒドロキシアルキルセルロース;カチオン性澱粉などが挙げられる。
商業的に入手し得るカチオン性ポリマーとしては、化粧品用途で使用されるカチオン性ポリマーが好ましく、HCポリマー3M、HC−ポリマー5(以上、大阪有機化学工業株式会社製);プラスサイズL−514(互応化学工業株式会社製)等が挙げられる。中でも、視覚上の一体感、光沢感及び透明感を向上させる観点から、カチオン性シリコーンポリマーが好ましい。
(式中、R2は炭素数1以上22以下のアルキル基、フェニル基、又は窒素原子を含むアルキル基を示し、複数個のR2は同一でも異なっていてもよいが、少なくとも1個はカチオン性窒素原子を含むアルキル基である。bは100以上5,000以下である。)
ポリ(N−アシルアルキレンイミン)/オルガノポリシロキサン共重合体におけるセグメント(x)及びセグメント(y)の合計含有量に対するセグメント(x)の含有量の質量比[セグメント(x)の含有量/〔セグメント(x)及びセグメント(y)の合計含有量〕]は、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.3以上、更に好ましくは0.4以上であり、そして、好ましくは0.99以下、より好ましくは0.95以下、更に好ましくは0.9以下である。
本明細書において、質量比[セグメント(x)の含有量/〔セグメント(x)及びセグメント(y)の合計含有量〕]は、ポリ(N−アシルアルキレンイミン)/オルガノポリシロキサン共重合体におけるセグメント(x)の質量(Mx)及びセグメント(y)の質量(My)の合計量に対するセグメント(x)の質量(Mx)の比である。
質量比[セグメント(x)の含有量/〔セグメント(x)及びセグメント(y)の合計含有量〕]は、ポリ(N−アシルアルキレンイミン)/オルガノポリシロキサン共重合体を重クロロホルム中に5質量%溶解させ、核磁気共鳴(1H−NMR)分析により、セグメント(x)中のアルキル基又はフェニル基と、セグメント(y)中のメチレン基との積分比より算出することができる。
ポリ(N−アシルアルキレンイミン)/オルガノポリシロキサン共重合体は、例えば、環状イミノエーテルの開環重合物であるポリ(N−アシルアルキレンイミン)とセグメント(x)を形成するオルガノポリシロキサンとを反応させる方法により得ることができる。より具体的には、例えば特開2011−126978公報に記載の方法により得ることができる。カチオン性シリコーンポリマーとして用いるポリ(N−アシルアルキレンイミン)/オルガノポリシロキサン共重合体は、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できる。
上記の重量平均分子量の測定において、測定サンプルは、ガラスバイアル中にポリマー0.1gを前記溶離液10mLと混合し、25℃で10時間、マグネチックスターラーで撹拌し、シリンジフィルター(アドバンテック株式会社製、DISMIC−13HP PTFE 0.2μm)で濾過したものを用いることができる。
着色剤粒子の体積平均粒径は、実施例に記載の方法により測定することができる。
無機顔料を含有するインクは、例えば、着色剤として少なくとも無機顔料を水分散性ポリマーで分散した着色剤水分散体を含有し、必要に応じて、有機溶媒、水、及び各種の添加剤を添加して製造することができる。
なお、前記インクが、無機顔料以外の他の着色剤を含む場合には、該インクは、他の着色剤を水分散性ポリマーで分散した着色剤水分散体を更に含有することが好ましい。
工程I:水、着色剤、水分散性ポリマー、及び有機溶媒を含有する着色剤混合物を、分散処理して、着色剤分散液を得る工程
工程II:工程Iで得られた着色剤分散液の有機溶媒を除去して、着色剤水分散体を得る工程
工程I−1:疎水化処理された疎水性顔料をカチオン性シリコーンポリマーを用いて懸濁させて、疎水性顔料の懸濁液を得る工程
工程I−2:工程I−1で得られた疎水性顔料の懸濁液にアニオン性ポリマーを添加し、着色剤混合物を得た後、該着色剤混合物を分散処理して、着色剤分散液を得る工程
高圧ホモジナイザーを用いて分散処理を行う場合、処理圧力や分散処理のパス回数の制御により、着色剤を所望の粒径になるように制御することができる。
有機溶媒の除去する際の温度及び時間は、用いる有機溶媒の種類によって適宜選択できる。
前記インク中の着色剤の含有量は、インクの保存安定性及び吐出性を向上させる観点、並びに印刷濃度を高める観点から、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは17質量%以下、更に好ましくは15質量%以下、より更に好ましくは13質量%以下、より更に好ましくは10質量%以下である。
前記インク中の無機顔料の含有量は、インクの保存安定性及び吐出性を向上させる観点、並びに印刷濃度を高める観点から、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは17質量%以下、更に好ましくは15質量%以下、より更に好ましくは13質量%以下、より更に好ましくは10質量%以下である。
前記インク中の水の含有量は、インクの保存安定性及び吐出性を向上させる観点から、好ましくは50質量%以上、より好ましくは55質量%以上、更に好ましくは60質量%以上、より更に好ましくは65質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
前記インクの35℃における粘度は、インクの吐出性を向上させる観点から、好ましくは1mPa・s以上、より好ましくは1.5mPa・s以上、更に好ましくは2mPa・s以上であり、そして、好ましくは20mPa・s以下、より好ましくは15mPa・s以下、更に好ましくは10mPa・s以下である。
前記インクの20℃における静的表面張力及び35℃における粘度は、実施例に記載の方法により測定することができる。
湿潤剤、浸透剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール(1,2−プロパンジオール)、1,2−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコールジエチルエーテル等の多価アルコール及び該多価アルコールのエーテル、アセテート類が挙げられ、プロピレングリコール(1,2−プロパンジオール)、1,2−ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパンが好ましい。
界面活性剤としては、アセチレンジオールのエチレンオキシド付加物やポリオキシエチレンアルキルエーテル等の非イオン性界面活性剤等が挙げられる。
前記インク中の着色剤粒子の体積平均粒径は、白色の着色剤を用いる場合には、上記と同様の観点から、好ましくは150nm以上であり、より好ましくは240nm以上、更に好ましくは290nm以上であり、そして、好ましくは1,000nm以下、より好ましくは500nm以下、更に好ましくは350nm以下、より更に好ましくは330nm以下である。
前記インク中の着色剤粒子の体積平均粒径は実施例に記載の方法により測定することができる。
第1の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1のインク循環系の流路構成について図3を用いて説明する。本実施形態に係るインク循環装置10として、インク収容部100とインクジェットヘッド101が分離されている場合について説明する。ここでは便宜的に1色のインクの構成を示しているが、実際にはこのような構成が、インク色ごとに用意されている。また図中の矢印はインクの流れる概ねの方向を示している。
第1インク輸送管109及び第2インク輸送管110の内部を樹脂とした場合、配管と循環流動するインクとの摩擦により流動帯電を生じやすい。そのため、循環するインクに発生した静電気を除電する導電性配管111を設けることが好ましい。導電性配管111は、少なくとも第1インク輸送管109及び第2インク輸送管110の円周方向全体に静電気を除電するものが好ましい。導電性配管111は、曲線状の配管及び配管同士の接続部等の流れが乱れる箇所に配置することが好ましい。導電性配管111は、電荷を逃がすアース回路112と接続されていることが好ましい。導電性配管111は、アース回路112に接続されていることで、循環するインク113に溜められた電荷を逃がすことができる。これにより、循環するインク113の帯電による滞留を抑制し、流れを良好にすることができる。
第2インク輸送管110には、インク循環時にインク113をインクジェットヘッド101からインク収容部100側に送り、インク吐出時は弁を閉じた状態となり、インクジェットヘッド101のノズル118からのインクの漏洩を防止するポンプ108が備えられている。ポンプ108は、搭載を省略することが可能であり、弁のみが設置される場合もある。
図4(a)及び(b)を用いて、循環流路の重力に抗する方向の配管長L1と重力と直行方向(水平方向)の配管長L2を示す。具体的には、配管長L1が配管長L2よりも長い場合は図4(a)のようになり、配管長L1が配管長L2よりも短い場合は図4(b)のようになる。配管を斜めに配置する際には、その重力に抗する方向の成分と、重力と直行方向の成分に分解して寄与度を把握することができる。インク循環を行うにあたって、その循環流路の少なくとも一部が重力に抗する方向であることで、重力方向に抗する流れを作ることができ、無機顔料の沈降を抑制することができる。
当該観点から、前記インク循環装置による循環機構は、その全循環流路長の25%以上が重力に抗する方向であることが好ましく、その全循環流路長の50%以上が重力に抗する方向であることがより好ましく、その全循環流路長の75%以上が重力に抗する方向であることが更に好ましい。
この液状インク114には、沈降した無機顔料を再分散させるための球体115が1つ以上含まれていることが好ましい。球体115が液状インク114中に存在することで、インク収容部100、又はインク収容部100を具備する化粧用ハンディインクジェットプリンタ1の手持ち部を振盪することで、液状インク114中で沈降した無機顔料を再分散させることができる。球体115は、特に限定はなく、例えば、インク収容部100内で自由に動くことができる大きさで、沈降した無機顔料を再分散させることができる材質であればよい。球体115として、具体的には、直径が5mm程度のステンレス金属球が挙げられ、3つ程度入っていることが好ましい。
図5(a)は、図3におけるインクジェットヘッド101を拡大した図である。図示の便宜上、ノズル118が3つ(ノズル118a,b,c)ある場合を例示しているが、実際のインクジェットヘッド101はノズル数がはるかに多く、例えば、ノズル数が640個のインクジェットヘッド101を採用することができる。図5(a)において、第1インク輸送管109を介してインク113が下方から送液され、インクジェットヘッド101の入り口で流れが分けられ、インクジェットヘッド101内の分流路に均等にインク113が導入される。インクジェットヘッド101内におけるノズル118a,b,cが設けられている箇所を通り、インクジェットヘッド101の上部から第2インク輸送管110へインク113が戻る。この場合、インクジェットヘッド101の端部のノズル118a及びノズル118cはノズル118bと比べてインク流路が長くなり、同一のインク流路径であれば、インクジェットヘッド101の端部のノズル118a及びノズル118cにおける流動抵抗が高まるため、流動抵抗が同等になるように流路径は計算されて設計される。
図5(b)は図5(a)のA−A方向から見た断面図であり、インクジェットヘッド101のノズル118の開口部に対向する背面位置にヒータ119が設置され、ヒータ119に通電されることで配管内に泡が発生し、インク液滴120が吐出される。
本実施形態に係るインク循環装置10は、インクジェットヘッド101において、ヒータ119等からインク113に付与された外力によって、循環するインク113がノズル118から押し出され、インク液滴120が切断されることで吐出が完了する。つまり、インク循環装置10は、インク113を循環させることで、インク113の粘度上昇を抑制することができ、あらかじめ設計された吐出条件からの差が少なくなるため、インクの安定な吐出を行うことができ、インクミストの発生を抑制することができる。
また、インクジェットヘッド101に流入するインク113の流入方向は、鉛直下向き方向から、鉛直上向き方向に向くように設計されていることが好ましい。インクジェットヘッド101に流入するインク113の流入方向を鉛直上向き方向とすることで、無機顔料の沈降しようとする力に、インク113がインクジェットヘッド101に流入する際のインク113の毛管力が抗力となって働き、循環を停止しても吐出動作によって沈降を抑制することができる。つまり、インクジェットヘッド101に流入するインク113の流入方向を鉛直上向き方向とすることで、インク113中の無機顔料の沈降を最小限にとどめることができる。
第1の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1は、それ自体の電荷を制御するために、本体除電装置を備える。
化粧用ハンディインクジェットプリンタ1では、その使い勝手から、有線でアースされた環境で使用することが困難であり、図1に示すように本体除電装置としてのコンデンサ505を、手持ち部3においてインクジェットヘッド101の近傍に備える構成を採用することができる。コンデンサ505としては、例えば、積層セラミックチップコンデンサが挙げられる。本体除電装置としてのコンデンサ505を手持ち部3に備える構成とすることで、化粧印刷を施す際に生じる帯電をコンデンサ505に溜めておくことができ、コンデンサ505を擬似的にアースとして使用することができる。本体除電装置としてコンデンサ505を備えることで、化粧用ハンディインクジェットプリンタ1の帯電をアースすることができるため、静電気による装置回路の破壊やミストの発生を抑制できる。
具体的には、手持ち部3をドック部2から取り外す際やインク収容部100を交換する際に、使用者の手が帯電し静電気を持っている場合、その静電気が手持ち部3に意図せぬ帯電を引き起こしたり、放電によってインクジェットヘッド101に搭載された回路基板を破壊したりする恐れがあるため、取り外し時やインク収容部交換時に手持ち部3の握り部に導電性素材を用いることが好ましい。導電性素材としては、導電性樹脂が挙げられる。導電性素材の表面抵抗値は、105Ω/□以上1011Ω/□以下であることが好ましい。
手持ち部3の握り部35に導電性素材を適用することで、使用者が帯電している場合にも、使用前に速やかに使用者の帯電をアースすることができるため、静電気による装置回路の破壊やミストの発生を抑制できる。
第1の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1へのインク収容部100の充填から印刷開始までの手順について、図3を参照して説明する。
まず、インク収容部100を化粧用ハンディインクジェットプリンタ1に装填する際に、インク収容部100を手で50回ほど振盪し、インク収容部100内の球体115を用いて、保存時に沈降した顔料を再分散させる。
次いで、インク収容部100の端部に設けられた第2接続配管116と第2インク輸送管110とを接続し、インク収容部100の端部に設けられた第1接続配管117と第1インク輸送管109とを接続する。
次いで、ポンプ107,108によって、インク113をインク循環装置10内で循環させる。具体的には、インク113は、インク収容部100の下部からインクジェットヘッド101を介してインク収容部100の上部の方向に流動され、インク収容部100内に戻される。
化粧用ハンディインクジェットプリンタ1は、インクジェットヘッド101の前に設けられたローラーを皮膚、毛髪、爪等の被印刷物に押し当て、化粧印刷を行うことができる。ローラーは、被印刷物を押圧し、該被印刷物の表面を疑似的に平面状に保つことで、インクジェットヘッド101のノズル118への被印刷物の接触を抑制しつつ、印刷をすることができる。
印刷を続け、インク収容部100のインク113が減ってくると、インク収容部100の内圧に変化が生じ、吐出状態が変わり、吐出不良やミストが発生する恐れがある。このため、インク収容部100の内圧を吐出したインク液滴数から予想し、変動した内圧を補填するために、インク収容部100の交換が促される。
本発明の第1の実施形態の変形例に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタは、図6に示すように、インク収容部300とインクジェットヘッド301が一体型となっている。
図6を用いて循環系の流路構成を説明する。ここでは便宜的に1色のインクについて構成を示しているが、実際にはこのような構成が、インク色ごとに用意されている。
第1の実施形態の変形例に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタは、インク収容部300、インクジェットヘッド301、インクジェットヘッド301に連結したインク輸送管302、インクジェットヘッド301へのインク輸送管302に設置された筒形金属製フィルタ303、インク保持、沈降防止、整流及び負圧調整用に設置されたインク吸収体304、インクが減少した際にインク収容部内の負圧を調整するための空気袋305及び弾性体306、空気袋に外気を導入するための弁及びポンプ307、縦置き時に、沈降した顔料を流路下方に集めるすり鉢状のインク収容部底部308、沈降した顔料を一時的に回収する凹部309、手で振盪する際にインク収容部内でのインクの攪拌を促す球体310、インク収容部300からインク循環路340にインクを押し出す第1インク輸送管311、並びにインク循環路340からインク収容部300にインクを戻す第2インク輸送管312を備える。
第1インク輸送管311との接続箇所に筒形金属製フィルタ313が設置されている。
循環流路の一部には導電性配管314が使用され、導電性配管314はドック部のアース回路315に接続されている。
第1の実施形態の変形例に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1へのインク収容部300の充填から印刷開始までの手順について、図6及び図7を参照して説明する。
まず、インク収容部300を化粧用ハンディインクジェットプリンタに装填される際に、インク収容部300を手で50回ほど振盪し、インク収容部300内の球体310を用いて、保存時に沈降した顔料を再分散させる。
次いで、インク収容部300の端部に設けられた第1接続配管317と第1インク輸送管311とを接続し、インク収容部300の端部に設けられた第2接続配管318と第2インク輸送管312とを接続する。
次いで、ポンプ319によって、インク316をインク循環路340からインク収容部300に循環させる。具体的には、インク316は、インク収容部300の上部からポンプ319を介してインク収容部300の下部の方向にインクが流動され、インク収容部300内に戻される。循環動作は手持ち部3がドック部2に縦置きされている際に一定時間ごとに行われる。ドック部2から手持ち部3が外された際に、循環動作は停止され、規定時間以上にドック部から手持ち部3が取り外され続けると、手持ち部3からは音や光で警報が出され、所有者のスマートフォンやスマートスピーカーから所有者に通知され、元の状態に設置することが要求される。
化粧用ハンディインクジェットプリンタ1は、ドック部2から手持ち部3を外し、インクジェットヘッド301の前に設けられたローラーを皮膚及び毛髪等の被印刷物に押し当て、化粧印刷を行う。ローラーは、被印刷物を押圧し、被印刷物の表面を疑似的に平面状に保つことで、インクジェットヘッド301のノズルへの被印刷物の接触を抑制しつつ、化粧印刷をすることができる。
印刷を続け、インク収容部300のインク316が減ってくると、第1接続配管317までインク316が至らず、循環機構が働かなくなる。この場合、ポンプ307を介して外部の空気を空気袋305に吹き込み、空気袋305を膨らませることで、インク収容部300内の空間が狭くなるため、インク316は第1インク輸送管311までインクが充填され循環機構が機能するようになる。このことにより、インクジェットヘッド301からミストなくインク316の吐出できる状態が維持される。また、インク316が減少し、空気袋305の膨張では機能が果たせなくなると予想される予定吐出数達成後は、インク収容部300の交換が促される。
第2の実施形態において第1の実施形態と相違する点は、図8に示すように、ミスト回収装置11を更に備える点である。以下、第2の実施形態について、第1の実施形態との相違点を説明する。また、以下では、異なる実施形態の説明でも、同一の構成を有する部材には同一の符号を付す。
第2の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1のミスト回収装置11は、ローラー等の治具によりインクジェットヘッド101からのインクの吐出動作に伴って副生するインクミストを回収する。
上記のように吐出時に生じるミストを最小限に抑えるためにインク循環装置10を設けた場合においても、装置の保全状況や長期使用におけるアクチュエーターの感度低下等によって、インクミストが発生してしまうおそれがある。このため、ミストを排除する仕組みとしてミスト回収装置11を設けることができる。
インクジェット吐出で副生するインクミストは、レナード効果により正電荷を帯びやすい。したがって、ミスト回収装置11は、負に帯電したローラー等の治具をインクジェットヘッドの近傍に備えることが好ましい。
ミスト回収装置11の具体例としては、皮膚や毛髪に当接する一対のローラーのうち、プリンタ走査方向の後尾側に当たるローラー(以下、「後尾側ローラー」ともいう)の少なくとも表面を、帯電列から負に帯電しやすい素材とすることが挙げられる。負に帯電しやすい素材としては、例えば、ポリエステル、シリコーンゴム、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が挙げられる。中でも、PTFEが好ましい。これらの素材からなるローラーを用意し、正に帯電しやすい皮膚や毛髪と摺動させた場合、後尾側は負に帯電し、ミストを回収し、回収したミストをローラーで皮膚や毛髪に転写することができる。また、後尾側ローラーの負帯電を安定して行い、その表層の清浄度を保つために、正帯電しやすいナイロンや皮革を、後尾側ローラーの補助ローラーかつ、クリーニングローラーとして使用することも好ましい。
さらに、ローラーの形状をスターホイール形状とすることで、ローラーの外周面の凸部の先端が帯電しやすくなり、ローラーの外周面の材質として帯電列から負に帯電しやすい素材を選択することで、ミストがローラーの外周面の凸部の頂点に捕集され、ミストの回収が容易となる。また、ローラーの形状をスターホイール形状とすることで、凸部の頂点に捕集されたミストの皮膚又は毛髪への転写も容易となる。
まず、発生したインクミスト506を良好に回収するために、ミスト回収装置11aとしてのローラー503を負に帯電させることが好ましい。ローラー503の素材は前述のとおりである。ローラー503は、皮膚及び毛髪等の被印刷物507と接触し、回転することで負に帯電するが、より確実に帯電させるため、ナイロン製不織布を巻きつけたローラー504を当接させ、回転させることが好ましい。負に帯電したローラー503は、発生したインクミスト506を吸着し、吸着したインクミスト506を皮膚及び毛髪等の被印刷物507に押し付け、定着させることができる。また、ローラー504は、正帯電が溜まるため、積層セラミックチップコンデンサ505に正電荷を移動させることで、再度ローラー503とローラー504の接触と剥離でローラー503における負帯電の発生を促すことができる。
そして、本発明の第2の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタによれば、ミスト回収装置を更に備えることで、インクの吐出動作に伴ってインクミストが副生した場合でもミスト回収装置によって回収することができる。
第3の実施形態において第1の実施形態と相違する点は、図8に示すように、ミスト回収装置11を更に備える点である。以下、第3の実施形態について、第1の実施形態との相違点を説明する。また、以下では、異なる実施形態の説明でも、同一の構成を有する部材には同一の符号を付す。
第3の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1のミスト回収装置11は、導電性メッシュ等の治具によりインクジェットヘッド101からのインクの吐出動作に伴って副生するミストを回収する。
具体的には、ミスト回収装置11bは、図10に示すように、積層セラミックチップコンデンサ等のコンデンサ901、バッテリー902を用いる、負に帯電した導電性メッシュ903である。
第4の実施形態において第1の実施形態と相違する点は、図11に示すように、インク循環装置10にトラップとしてのフィルタ201,203及び余剰スペース202,204の少なくとも1つを更に備える点である。図11中、余剰スペース202,204は、それぞれS1(スペース1)及びS2(スペース2)と表記される。以下、第4の実施形態について、第1の実施形態との相違点を説明する。また、以下では、異なる実施形態の説明でも、同一の構成を有する部材には同一の符号を付す。
第4の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1は、インク循環装置10に無機顔料粗大粒子及び気泡の少なくともいずれかを捕集するトラップとしてのフィルタ201,203及び余剰スペース202,204の少なくとも1つを備えることが好ましい。
フィルタ203は、インク循環路34に設けられ、流路内に混入又はノズル118から入り込んだ気泡を循環中に捕集し、循環停止時に余剰スペース204に浮上させて捕集させる。フィルタ203のフィルタ孔径は、好ましくは20μm以上、より好ましくは22μm以上、更に好ましくは24μm以上であり、そして、好ましくは50μm以下、より好ましくは45μm以下、更に好ましくは40μm以下である。
余剰スペース202で捕集した無機顔料が、イオン性基を有するポリマーで分散されている場合には、余剰スペース202付近は中和塩の濃度が高まり、浸透圧が高くなる。このため、過剰な沈降が生じにくく、無機顔料の沈降によって流路自体が閉塞されることを抑制できる。
本発明の第4の実施形態の変形例に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタは、図12に示すように、インク収容部300とインクジェットヘッド301が一体型となっているインク循環装置10に無機顔料粗大粒子を捕集するトラップとしてのフィルタ401,403及び余剰スペース402,404の少なくとも1つを備えることが好ましい。図12中、余剰スペース402,404は、それぞれS3(スペース3)及びS4(スペース4)と表記される。
フィルタ403は、流路内に混入又はノズル118から入り込んだ気泡を循環中に捕集し、循環停止時に余剰スペース404に浮上させて捕集させる。フィルタ403のフィルタ孔径は、前述のフィルタ203と同様の範囲であることが好ましい。
余剰スペース402で捕集した無機顔料は、イオン性基を有するポリマーで分散されている場合には、余剰スペース402付近は中和塩の濃度が高まり、浸透圧が高くなる。このため、過剰な沈降が生じにくく、流路自体が無機顔料の沈降によって閉塞されることを抑制できる。
第5の実施形態において第1の実施形態と相違する点は、図13に示すように、印刷前の被印刷物の除電を行う被印刷物除電装置5aを更に備える点である。以下、第5の実施形態について、第1の実施形態との相違点を説明する。また、以下では、異なる実施形態の説明でも、同一の構成を有する部材には同一の符号を付す。
第5の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1における被印刷物除電装置5aは、図13に示すように、導電性を有する導電性ローラー501と、導電性ローラー501と接続された除電部502とを備える。
そこで、被印刷物除電装置5aは、印刷前の皮膚及び毛髪等の被印刷物507の帯電を除去する装置として備えることで、印刷前の皮膚及び毛髪等の被印刷物507に導電性を有する導電性ローラー501を摺動させ、導電性ローラー501を介して正電荷を除電することができる。具体的には、導電性ローラー501は、皮膚及び毛髪等の被印刷物507に接触した場合、被印刷物507の帯電が導電性ローラー501に移行し、さらに、導電性ローラー501に移行した帯電の大部分は速やかに除電部502に移行して除電することができる。つまり、導電性を有する導電性ローラー501を摺動させることで、印刷直前の皮膚及び毛髪等の被印刷物507を電気的に中性にしておくことができる。よって、被印刷物除電装置5aを備えることで、被印刷物507の除電が速やかに行われ、インクミスト506が発生した場合でも皮膚及び毛髪等の被印刷物507による反発を受けにくく、インク液滴120と同様にインクミスト506も被印刷物507に着弾することができるようになる。
除電部502としては、除電機能を有するものであれば特に限定はなく、例えば、コンデンサ、アース回路が挙げられ、コンデンサの中でも、静電気を溜めることができ、電荷を分散させることができる積層セラミックチップコンデンサであることが好ましい。
第6の実施形態において第1の実施形態と相違する点は、図14に示すように、印刷前の被印刷物の除電を行う被印刷物除電装置5bを更に備える点である。以下、第6の実施形態について、第1の実施形態との相違点を説明する。また、以下では、異なる実施形態の説明でも、同一の構成を有する部材には同一の符号を付す。
第6の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1における被印刷物除電装置5bは、図14に示すように、負電荷を帯びた帯電水微粒子606を印刷前の被印刷物607に付与するものである。
被印刷物除電装置5bとしては、負に帯電させた水性微粒子を噴霧可能であるものであれば特に限定はなく、例えば、超音波霧化装置などで生成した水の微粒子に対し、コロナ放電等を行うことで負に帯電した帯電水微粒子606を生成可能なものが挙げられる。
帯電水微粒子606の噴霧時、化粧用ハンディインクジェットプリンタ1の手持ち部3はアース接続されていないことから、端子電極602とアース電極605はアースの代替として積層セラミックチップコンデンサ等のコンデンサ611に接続されている。
帯電水微粒子が生成されないタイミングでコンデンサ611に蓄えられた電荷は、抵抗612及びスイッチ613を含む放電回路によって放電される。
第7の実施形態において第1の実施形態と相違する点は、図15に示すように、ミスト検出装置12を更に備える点である。以下、第7の実施形態について、第1の実施形態との相違点を説明する。また、以下では、異なる実施形態の説明でも、同一の構成を有する部材には同一の符号を付す。
第7の実施形態に係る化粧用ハンディインクジェットプリンタ1のミスト検出装置12は、インクジェットヘッド101からのインクの吐出動作に伴って副生するミストを検出する。
第1の傾斜面702は、ミスト付着面701に対して傾き45度を有する。第1の傾斜面702は、光源部704から透明部材700に向けて出射された入射光706が、透明部材700に入る光透過性を有する面である。第2の傾斜面703は、ミスト付着面701に対して傾き45度を有する。第1の傾斜面702と第2の傾斜面703との角度は、90度である。
第2の傾斜面703は、第1の傾斜面702から透明部材700に入り、ミスト付着面701で全反射された反射光707が透明部材700から外に出る光透過性を有する面である。
光源部704は、発光部材として、例えば、白色LED、半導体レーザを用いることができる。
受光部705は、透明部材700のミスト付着面701で全反射された反射光707を受け、その光量を検出する装置であり、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタを用いることができる。
正電荷を帯びやすい透明素材としては、例えば、ガラス、石英が挙げられる。透明部材700として、ガラス又は石英を採用した場合、ガラス又は石英が汚れている状態でも、汚れている状態で自動校正を行い、汚れている状態から更に汚れる傾向を検出して、インクミストの発生を検出することもできる。これは使用開始時の光量と、使用中の光量を検出し、比較することで達成される。このことより、装置の経時劣化による光源やバッテリーの性能低下に対応でき、実質的な寿命を伸ばすことができる。
まず、ミスト検出装置12は、インクミストが浮遊するおそれがあるインクジェットヘッドのノズル近傍の雰囲気中に透明部材800が配置される。透明部材800は、第1の傾斜面802から、ミスト付着面801に向けて光源部804から光が照射される。ミスト付着面801にインクミスト810が付着していない場合、入射光806は透明部材800と空気の界面で反射され反射光807となって受光部805に入る。一方、ミスト付着面801にミストが付着している場合、入射光806は付着したインクミスト810によって散乱され、受光部805で検出される光量が、インクミスト付着前と変化する。この測定値の変化によって、インクミストを検出することができる。
具体的には、ミスト検出装置12の透明部材が石英であり、ミスト付着面801に酸化チタン等の無機顔料を含有するミスト810が付着する場合、石英と酸化チタンが光学的に連続層となり、空気との界面は石英ではなく、インクミスト810に含まれていた酸化チタン粒子となる。この場合、入射した光806のすべてが石英と空気の界面で全反射することはなく、酸化チタンと空気の界面で屈折、散乱、反射するが、酸化チタン粒子が均一結晶ではないため、その多くは散乱光808,809となる。このため、受光部805に入射する反射光807の強度が下がる。これにより、インクミスト810の付着が検出される。
また、ミスト検出装置12としては、直接反射光を遮断し、散乱光のみを透過させる光学フィルタ(図示せず)を更に備えることが好ましい。光学フィルタを備えることで、受光部の受光感度を高めることができ、ミストの発生状況を管理することが容易となる。
以上の説明では、化粧用ハンディインクジェットプリンタ1として、第1の実施形態から第7の実施形態を示したが、第1の実施形態と第2実施形態乃至第7の実施形態とは適宜組み合わせてもよい。つまり、以上の説明で示した実施形態のそれぞれを適宜組み合わせてもよく、全てを組み合わせてもよい。
無機顔料を含有するインクに用いるポリマー、該インク等の物性の測定は、以下の方法で行った。
1mmol/L ファーミンDM20(商品名、花王株式会社製)/クロロホルムを溶離液として、ゲル浸透クロマトグラフィー法〔測定カラム:昭和電工株式会社製カラム(K−804L)を直列に2つ連結されたもの、流速:1mL/min、カラム温度:40℃、検出器:示差屈折率計〕により、標準物質として分子量既知のポリスチレンを用いて測定した。測定試料は、濃度5mg/mLにて100μL用いた。
下記測定装置を用いて、下記測定条件にて体積平均粒径を測定した。
測定装置:ゼータ電位・粒径測定システム「ELS−8000」(大塚電子株式会社製)
測定条件:キュムラント解析法。測定する粒子の濃度が約5×10-3質量%になるように水で希釈した分散液を測定用セルに入れ、温度25℃、積算回数100回であり、分散溶媒の屈折率として水の屈折率(1.333)を入力した。
レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「LA950」(株式会社堀場製作所製)を用いて、酸化チタンの屈折率2.75とし、水の屈折率を1.333として、該装置の循環速度を5、超音波を3に設定し、超音波を1分照射した後測定した。このときの体積中位粒子径(D50)の値を無機顔料粒子の体積平均粒径とした。
赤外線水分計「FD−230」(株式会社ケツト科学研究所製)を用いて、測定試料5gを乾燥温度150℃、測定モード96(監視時間2.5分/変動幅0.05%)の条件にて乾燥させた後、測定試料の水分(質量%)を測定し、下記式により固形分濃度を算出した。
固形分濃度(質量%)=100−測定試料の水分(質量%)
20℃に調整したサンプル5gの入った円柱ポリエチレン製容器(直径3.6cm×深さ1.2cm)に白金プレートを浸漬し、表面張力計(協和界面化学株式会社製、「CBVP-Z」)を用いて、ウィルヘルミ法で20℃における静的表面張力を測定した。
E型粘度計「TV−25」(東機産業株式会社製、標準コーンロータ1°34’×R24使用、回転数50rpm)を用いて、35℃にて粘度を測定した。
合成例1(カチオン性シリコーンポリマー1の合成)
2−エチル−2−オキサゾリン73.7g(0.74モル)と酢酸エチル156.0gとを混合し、得られた混合液をモレキュラーシーブ「ゼオラムA−4」(東ソー株式会社製)12.0gで、28℃15時間脱水を行った。得られた脱水2−エチル−2−オキサゾリンの酢酸エチル溶液に硫酸ジエチル2.16g(0.014モル)を加え、窒素雰囲気下8時間、80℃で加熱還流し、末端反応性ポリ(N−プロピオニルエチレンイミン)(数平均分子量は6,000)溶液を得た。
別途、側鎖一級アミノプロピル変性ポリジメチルシロキサン「KF−864」(信越化学工業株式会社製、重量平均分子量50,000(カタログ値)、アミン当量3,800)70.0gと酢酸エチル140.0gとを混合し、混合液をモレキュラーシーブ15.0gで、28℃15時間脱水を行った。
次いで、上記で得られた末端反応性ポリ(N−プロピオニルエチレンイミン)溶液を、上記の脱水した側鎖一級アミノプロピル変性ポリジメチルシロキサン溶液に一括して加え、10時間、80℃で加熱還流した。反応混合物を減圧濃縮し、ポリ(N−プロピオニルエチレンイミン)/ジメチルポリシロキサン共重合体(以下、「カチオン性シリコーンポリマー1」と表記する。)を白色ゴム状固体(135g)として得た。質量比[オルガノポリシロキサンセグメント(x)の含有量/〔オルガノポリシロキサンセグメント(x)及びポリ(N−アシルアルキレンイミン)セグメント(y)の合計含有量〕]は0.50であり、カチオン性シリコーンポリマー1の重量平均分子量は100,000(計算値)であった。得られたカチオン性シリコーンポリマー1に1級エタノールを添加し、カチオン性シリコーンポリマー1の溶液(固形分濃度30質量%)を得た。
(工程I:着色剤分散液の製造)
密封及び温度調整可能なガラス製ジャケット内に、アニオン性アクリルポリマー溶液「プラスサイズL−9909B」(互応化学工業株式会社製、酸価50mgKOH/g、未中和品、固形分濃度40質量%のエタノール溶液)200gを投入し、高速分散機「T.K.ロボミックス」(プライミクス株式会社製)(撹拌部:ホモディスパー2.5型(羽直径40mm))を用いて15℃のジャケット温度で1,400rpmの条件で撹拌しながら、表1に示す着色剤を200g添加し、更に15℃のジャケット温度で2,000rpmの条件にて1時間撹拌し、着色剤をアニオン性アクリルポリマー溶液になじませた。
次いで15℃のジャケット温度に維持したまま、回転速度を8,000rpmに変更し、1級エタノールを170g、5N NaOH水溶液を17.1g、イオン交換水を412.9g投入し、3時間撹拌し、着色剤混合物(媒体中のエタノール濃度40.4質量%、固形分濃度28質量%)を得た。
得られた着色剤混合物をマイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、型式:M−140K)を用いて、180MPaの圧力にて、20パス分散処理した後、イオン交換水を900g添加し、固形分濃度14.7質量%の各着色剤分散体を得た。
得られた着色剤分散液の着色剤粒子の体積平均粒径を測定した。表1に体積平均粒径を示す。
得られた各着色剤分散液を、減圧蒸留装置(ロータリーエバポレーター、N−1000S型、東京理化器械株式会社製)を用いて、40℃に調整した温浴中、10kPaの圧力で2時間保持し、有機溶媒を除去した。更に、温浴を62℃に調整し、圧力を7kPaに下げて4時間保持し、着色剤とポリマーの合計濃度(固形分濃度)を23〜25質量%となるように、有機溶媒及び一部の水を除去した。次いで着色剤とポリマーの合計濃度(固形分濃度)を測定し、イオン交換水で着色剤とポリマーの合計濃度が20質量%となるように調整した。
次いで5μmと1.2μmのメンブランフィルタ「ミニザルト」(Sartorius社製)を用いて順に濾過し、各着色剤水分散体を得た。
得られた着色剤水分散体の着色剤粒子の体積平均粒径を表1に示す。
・黄色5号:黄色顔料「SunCROMA FD&C Yellow 6 Al Lake」(C.I.Pigment Yellow 104)(Sun Chemical Corporation製)
・黄色4号:黄色顔料「BC黄色4号AL」(C.I.Pigment Yellow 100)(癸巳化成株式会社製)
・青色1号:青色顔料「SunCROMA FD&C Blue 1 AI Lake」(C.I.Food Blue 2 Aluminum Lake)(Sun Chemical Corporation製)
・赤色104号−(1):赤色顔料「SunCROMA D&C Red 28 AI Lake」(C.I.Acid Red 92)(Sun Chemical Corporation製)
・赤色226号:赤色染料「赤色226号K」(C.I.Vat Red 1)(癸巳化成株式会社製)
(工程I:着色剤分散工程)
1,000mLのポリプロピレン瓶(サンプラテック社製)に、合成例1で得られたカチオン性シリコーンポリマー1の溶液(固形分濃度30質量%)を33.4g、白色無機顔料として酸化チタン顔料「SI−チタンCR−50LHC」(三好化成株式会社製、表面処理:水酸化アルミニウム及びハイドロゲンジメチコンによる処理)を200g、1級エタノールを170g、クエン酸を1.6g添加し、手振盪を行うことで、カチオン性シリコーンポリマー1の溶液中に酸化チタン顔料を十分に懸濁させた。
得られた懸濁液に直径1.2mmのジルコニアビーズ2,000gを添加して、卓上型ポットミル架台(アズワン株式会社)にて250rpmで8時間分散処理を行った後、金属メッシュを用いてジルコニアビーズを除去した。
次いで、高速分散機「T.K.ロボミックス」(プライミクス株式会社製)(撹拌部ホモディスパー2.5型(羽直径40mm))を用いて回転速度1,400rpmの条件で撹拌しながら、アニオン性アクリルポリマー溶液「プラスサイズ9909B」(互応化学工業株式会社製、酸価50mgKOH/g、未中和品、固形分濃度40質量%のエタノール溶液)200gを投入した後、回転速度を2,000rpmまで上げて1時間撹拌した。次いで15℃のジャケット温度で回転速度を8,000rpmに変更し、5N NaOH水溶液を17.1g、イオン交換水を412.9g投入し、3時間撹拌し、着色剤混合物(媒体中のエタノール濃度40.4質量%、固形分濃度28質量%)を得た。
得られた着色剤混合物をマイクロフルイダイザー(Microfluidics社製、型式:M−140K)を用いて、180MPaの圧力にて、20パス分散処理した後、イオン交換水を900g添加し、固形分濃度14.7質量%の着色剤分散液を得た。得られた着色剤分散液の着色剤粒子の体積平均粒径を測定した。表2に体積平均粒径を示す。
製造例1−1〜1−5の工程IIと同様の方法により、着色剤水分散体6を得た。着色剤水分散体6の着色剤粒子の体積平均粒径を測定した。表2に体積平均粒径を示す。
表3に示す種類及び量にて、着色剤水分散体、ポリエチレングリコール400(以下、「PEG400」と表記する)、1,2−ヘキサンジオール、1,2−プロパンジオール、変性グリセリン「Liponic EG−1」(Vantage Specialty Ingredients社製、グリセリンのエチレンオキシド26モル付加物)(以下、「Liponic EG−1」と表記する)及びイオン交換水を添加、混合し、得られた混合液を0.45μmのメンブランフィルタ「ミニザルト」(Sartorius社製)で濾過し、インク1及び2を得た。得られたインク1及び2の20℃における静的表面張力は、36mN/mであった。インク1の35℃における粘度は6.9mPa・s、インク2の35℃における粘度は8.2mPa・sであった。
実施例1〜18及び比較例1〜3
化粧用ハンディインクジェットプリンタの各構成要素を、表4及び表5に記載の内容にて交換又は切り替えし、以下に示す方法により化粧印刷を行い、評価した。
表4及び表5に記載のそれぞれの条件は以下のとおりである。
・分離型:図3に示すように、インクジェットヘッドとインク収容部が別々に設置されている。
・一体型:図6に示すように、インクジェットヘッドとインク収容部が一体となって設置されている。
分離型ではヘッド内のインクが循環されるが、一体型ではヘッド内のインクは循環されない。なお、インク収容部に備えられたインク吸収体は、株式会社ブリヂストン製のポリエステル系ウレタンスポンジ「エバーライトSK」を用いた。
・縦置き:図1に示すように、縦長のプリンタをドックに縦置きすることで、鉛直方向に長い配管を備え、その長い配管内をインク循環させている。
・横置き:縦長のプリンタをドックに縦置きした後、横倒しにすることで、配管長L1及びL2の関係を意図的に逆転させて循環操作を行った。
・横向き:図3及び図5に示すように、鉛直方向に対し、横向き(水平方向)にノズルを向けて印刷を行った。プリンタの設置を横置きにした実施例15も、印刷時には他の実施例と同様に、鉛直方向に対し、横向き(水平方向)にノズルを向けて印刷した。
配管長L1,L2及び配管長の比[L1/L2]を表4及び表5に示すように変更した。比[L1/L2]が1よりも大きければ、流路全体は鉛直方向に長くなっており、循環による沈降防止がより有効に働くと考えられる。
コードレスの手持ち部が帯電した時に、帯電を逃がすことができる積層セラミックチップコンデンサ(本体除電装置)を手持ち部に搭載している場合を「実装」と表記する。積層セラミックチップコンデンサはTDK株式会社製の積層セラミックチップコンデンサ(カタログ品番:CGA3EAC0G2A103J080AC)を用いた。
印刷していないインターバル時間、又は印刷前にポンプを駆動してインク流路中にインクを循環させる時間を示す。
図11のフィルタ201,203又は図12のフィルタ401、403に示す箇所にフィルタ孔径5μmのザルトリウス社製 セルロースアセテート製メンブランフィルタを使用した場合、「あり」と表示する。
図3の導電性配管111及び図6の導電性配管314として導電性素材でできた接続部を配管と接続し、図3のアース回路112及び図6のアース回路315に接続している。図3及び図6は本接続のすべての箇所を図示していない。インク循環の際、流路が乱流になりやすい流路の曲がり角においてインクは導電性素材と衝突し、インク循環による配管との摩擦で帯びた電荷を、導電性配管111及び314の導電性素材に移行させる。次いで、導電性素材からアース回路112及び315に電荷を移動させることで、流路内の帯電を解消することができる。
図13に示すように、被印刷物除電装置5aとして、導電性素材でできた導電性ローラー501と積層セラミックチップコンデンサである除電部502を備え、被印刷物507表層の電荷を導電性ローラー501経由で除電部502に移行させる仕組みが組み込まれている場合を「あり」と表記する。積層セラミックチップコンデンサはTDK株式会社製の前記積層セラミックチップコンデンサを用いた。
図14に示すように、被印刷物除電装置5bを用いて、帯電水微粒子を発生させた場合を「あり」と表記する。積層セラミックチップコンデンサはTDK株式会社製の前記積層セラミックチップコンデンサを用いた。ペルチェ素子601,端子電極602,アース電極605,放熱板610からなる被印刷物除電装置5bとしての帯電水微粒子発生ユニットは、パナソニック株式会社製の加湿空気清浄機「F−UXS90」から、ナノイーユニットを取り出して用いた。
図9に示すミスト回収装置11aとして、プリンタ走査方向の後尾側のローラー503を以下に示す3種のローラーに交換し、ローラー503をミスト回収用に負に帯電させた場合を「あり」、ローラー503を帯電させなかった場合を「なし」と表記した。
ローラー503の帯電させる場合には、更にローラー504として株式会社共伸技研製のナイロンブラシローラーを用いた。ローラー504は、帯電させたローラー503と摩擦した後に、金属線にて表面の正帯電を除去し、除去された正帯電は銅線を通してコンデンサ505に蓄えられる。コンデンサ505に蓄電された電荷は、図示しないが、手持ち部がドック部に接続された際にアース回路を介してアースされる。なお、コンデンサ505は、TDK株式会社製の前記積層セラミックチップコンデンサを用いた。
ローラー503を帯電させない場合は、ローラー504は実装しなかった。
〔ローラーの種類〕
・ローラーA:負に帯電しやすいPTFE製スターホイール
・ローラーB:負に帯電しやすいPTFE製円筒ローラー
・ローラーC:負に帯電しにくい金属製円筒ローラー(直径2.4mm、長さ25.4mm)
ローラーAとして用いたPTFE製スターホイールは、直径1.2mm、長さ25.4mmの金属スターホイールに、中興化成工業株式会社製のPTFE熱収縮チューブ(製品番号:TKF−100−2)を被せ、330℃に加熱した電気炉で加熱収縮させることで、金属スターホイールを心金として作製したものを用いた。
また、ローラーBとして用いたPTFE製円筒ローラーは、直径1.2mm、長さ25.4mmの金属円筒ローラーに、中興化成工業株式会社製のPTFE熱収縮チューブ(製品番号:TKF−100−2)を被せ、330℃に加熱した電気炉で加熱収縮させることで、金属円筒ローラーを心金として作製したものを用いた。
図10に示すミスト回収装置11bとして、導電性メッシュ903に負電荷を与え、正帯電したミストを吸着させる。金属メッシュはステンレス製の金属メッシュの100番(線径0.1mm、目開き0.154mm、空間率36.5%)を用い、インクジェットヘッドノズルから吐出された主滴であるインクが、メッシュの目開き部を通過するように配置した。このメッシュをヘッドノズル前に設置し、負電荷を与えた場合を「あり」と表記する。
45歳の男性(1名)を被験者とした。該被験者の左腕上腕部を一般に市販されている洗顔料を用いて洗浄し、次いでタオルを用いて水滴を除去した。次いで表3に記載のインクを化粧用ハンディインクジェットプリンタに充填し、表4及び表5に記載の装置構成とし、表4及び表5に記載の循環時間を経てすぐに、左腕上腕部に全ノズルを用いて幅25.4mm、長さ50.8mmのノズルチェックパターン印刷を行い、インクの吐出とインクミストの発生有無を評価した。インク1及びインク2に含まれる青色の着色剤水分散体3が肌の色とは補色の関係にあるため、インク液滴の付与状況は肌の上でも確認しやすく、ノズルからのインクの吐出状況とインクミストの発生状況を確認することができた。
〔インクの吐出評価〕
ヘッド中の総ノズル数640のうち、正常に吐出できたノズル数をカウントし、総ノズル数に対する正常に吐出できたノズル数の割合を表4及び表5に記載した。またノズルチェックパターン印刷時に、チェックパターン以外の領域にインクミストが付着した跡がないか、観察した。結果を表4及び表5に示す。
正常に吐出できたノズル数の割合が高いほどインクの吐出性に優れる。正常に吐出できたノズル数の割合が90%以上であれば高画質の化粧画像が得られ、ノズル数の割合が85%以上であれば実用上問題がない。しかしながら、ノズル数の割合が85%未満であれば吐出ムラが目立ち、ノズル数の割合が80%以下であれば吐出ムラが目につき実用に耐えない。
〔インクミストの発生有無〕
インクミストの発生有無は、サンコー株式会社製デジタル顕微鏡「Dino-Lite Edge S 3.0 EDR/EDOF/AMR/FLC Polarizer」を用いてチェックパターン内部及びその周辺10mmを観察した。インクミストが発生した場合、ノズルチェックパターンの隙間や周囲にノズルチェックパターンよりも小さいサイズのドットが不規則に点描されていた。
インクミストは発生していないことが最も好ましいが、発生していてもノズルチェックパターンの隙間にのみ付与されていた場合は、プリンタによってインクミストが回収され、肌に付与されたと考えられ、実用上問題がないと考えられる。一方ノズルチェックパターンの周囲にもインクミストが観察された場合、インクミストは印刷領域外に浮遊したものが付着したと考えられるため、実用に耐えないと考えられる。
45歳の男性(1名)を被験者とした。該被験者の左腕上腕部を一般に市販されている洗顔料を用いて洗浄し、次いでタオルを用いて水滴を除去した。次いで表4及び表5に記載のインクを化粧用ハンディインクジェットプリンタに充填し、表4及び表5に記載の装置構成とし、表4及び表5に記載の循環時間を経てすぐに、左腕上腕部に全ノズルを用いて幅25.4mm、長さ200mmの100%ベタパターン印刷を5回行った。次いで全ノズルを用いて幅25.4mm、長さ50.8mmのノズルチェックパターン印刷を行い、初期吐出性の評価1と同様の方法によりインクの吐出とインクミストの発生有無を評価した。結果を表4及び表5に示す。
図16に示すミスト検出装置を用いて、インクミスト付着による光量の低下を測定した。インクミストが付着していない場合の光源から石英セルで反射されてフォトトランジスタに入光する光の量を100%として、インクミストの付着によって入光する光の量がどの程度減るかを計測した。
印刷試験は45歳の男性(1名)を被験者とした。該被験者の左腕上腕部を一般に市販されている洗顔料を用いて洗浄し、次いでタオルを用いて水滴を除去した。次いで表3に記載のインクを化粧用ハンディインクジェットプリンタに充填し、表4及び表5に記載の装置構成とし、表4及び表5に記載の循環時間を経てすぐに、左腕上腕部に全ノズルを用いて幅25.4mm、長さ200mmの100%ベタパターン印刷を20回行った。この間、ミスト検出装置による光量は常に計測されており、ベタパターン印刷を20回行い、入光量が99%未満となる印刷回数を表4及び表5に記載した。20回印刷しても99%を下回らなかった場合は20とした。また印刷終了時の入光する入光量を表4及び表5に示した。入光量は単純減少であり、一度付着したインクミストが脱離する様子は見られなかった。
印刷終了時の入光量が99%以上である場合、浮遊して石英セルに付着したインクミストが発生しておらず、インクミストの発生が良好に抑制されていて最も好ましく、本装置が吸引のリスクがある顔面等に好適に使用することができると考えられる。
印刷終了時の入光量が95%以上99%未満である場合、インクミストの吸引リスクはゼロではないため、ミスト検出装置により入光量が99%を下回るごとに、手持ち部を本体ドックに戻し、メンテナンス操作を行う必要がある。
印刷終了時の入光量が90%以上95%未満である場合、インクミストの吸引の恐れがある顔への適用は難しく、うなじ、首や腕など鼻や口から遠く、インクミストの吸引のリスクが少ない箇所に好適に適用される。
印刷終了時の入光量が90%未満である場合、装置外装や手にもミストが付着し、安全性のみならず、周囲の汚染まで発生してしまうため、望ましくないと考えられる。
45歳の男性(1名)を被験者とした。該被験者の左腕上腕部を一般に市販されている洗顔料を用いて洗浄し、次いでタオルを用いて水滴を除去した。次いで表3に記載のインクを化粧用ハンディインクジェットプリンタに充填し、表4及び表5に記載の装置構成とし、表4及び表5に記載の循環時間を経たのち、手持ち部をドック部から外し、ヘッドノズル面を上向きにして5分静置した。
次いですぐに、左腕上腕部に全ノズルを用いて幅25.4mm、長さ50.8mmのノズルチェックパターン印刷を行い、初期吐出性の評価1と同様の方法によりインクの吐出とインクミストの発生有無を評価した。結果を表4及び表5に示す。
45歳の男性(1名)を被験者とした。該被験者の左腕上腕部を一般に市販されている洗顔料を用いて洗浄し、次いでタオルを用いて水滴を除去した。次いで表3に記載のインクを化粧用ハンディインクジェットプリンタに充填し、表4及び表5に記載の装置構成とし、表4及び表5に記載の循環時間を経たのち、手持ち部をドック部から外し、ヘッドノズル面を上向きにして5分静置した。
次いで手持ち部をドックに戻し、循環操作を5分間行った。
次いですぐに、左腕上腕部に全ノズルを用いて幅25.4mm、長さ50.8mmのノズルチェックパターン印刷を行い、初期吐出性の評価と同様の方法によりインクの吐出とインクミストの発生有無を評価した。結果を表4及び表5に示す。
2:ドック部
3:手持ち部
10:インク循環装置
11:ミスト回収装置
12:ミスト検出装置
20:CPU
21:充電装置部
22:メンテナンス装置部
23:送受信部
24:画像処理回路
25:アース回路(本体除電装置)
26:ドック側電動端子
27:アース
30:ヘッド制御部
31:光学位置センサ
32:ローラーエンコーダ
33:手持ち側電動端子
34:インク循環路
35:握り部
100:インク収容部
101:インクジェットヘッド
505:コンデンサ(本体除電装置)
Claims (17)
- 無機顔料を含有するインクを吐出するインクジェットヘッドと、前記インクを循環させるインク循環装置と、静電気を除電する本体除電装置とを備え、
前記インク循環装置は、前記インクを収容するインク収容部と、前記インクを循環させるインク循環路とを有し、
前記本体除電装置は、コンデンサ又はアース回路である、化粧用ハンディインクジェットプリンタ。 - 前記インクジェットヘッドからの前記インクの吐出動作に伴って副生するミストを回収するミスト回収装置を更に備える、請求項1に記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記ミスト回収装置は、負に帯電したローラーである、請求項2に記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記ローラーの形状は、スターホイール形状である、請求項3に記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記ミスト回収装置は、負に帯電した導電性メッシュである、請求項2に記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記インク循環装置に無機顔料粗大粒子及び気泡の少なくともいずれかを捕集するトラップを備える、請求項1〜5のいずれかに記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記トラップは、前記インク循環路に設けられたフィルタである、請求項6に記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記トラップは、前記インク循環路に設けられた余剰スペースである、請求項6に記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 印刷前の被印刷物の除電を行う被印刷物除電装置を更に備える、請求項1〜8のいずれかに記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記被印刷物除電装置は、導電性を有する導電性ローラーと、前記導電性ローラーと接続された除電部とを備える、請求項9に記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記被印刷物除電装置は、負電荷を帯びた帯電水微粒子を印刷前の被印刷物に付与する、請求項9に記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記インクジェットヘッドからの前記インクの吐出動作に伴って副生するミストを検出するミスト検出装置を更に備える、請求項1〜11のいずれかに記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記インク循環装置は、循環するインクに発生した静電気を除電する導電性配管と、前記導電性配管と接続され、電荷を逃がすアース回路とを備える、請求項1〜12のいずれかに記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- ドック部と、前記ドック部から切り離して化粧印刷を施す手持ち部とを備える、請求項1〜13のいずれかに記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記手持ち部に本体除電装置とは別の静電気を除電する除電装置を更に備える、請求項14に記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記インク循環装置による循環機構は、その全循環流路長の25%以上が重力に抗する方向である、請求項1〜15のいずれかに記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
- 前記無機顔料の密度が、3g/cm3以上である、請求項1〜16のいずれかに記載の化粧用ハンディインクジェットプリンタ。
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