JP6065271B2 - 画像形成方法、インクジェット記録用インクセット、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、及び記録物 - Google Patents
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Description
このようなインクジェット記録方式に用いられるインクには、様々な特性が要求されている。特に、インクをヘッドから吐出する際の吐出安定性は画像品質を左右し、重要なものとなっている。
しかしながら、同一色の複数の着色剤濃度を持つインクを、使用目的によって詰替えて用い、かつ同一波形での安定した吐出を実現した印刷方法は、これまで行われてこなかった。
前記特許文献1には、各せん断速度におけるインクの粘度差を規定しているが、せん断速度1(1/s)での粘度差については何ら言及されていない。また、同一ヘッドに同一色の顔料濃度が異なる複数のインクに詰替えた場合についても考慮がされていない。このため、同一色であって着色剤濃度が異なる複数のインクを使用目的に応じて詰め替えて用いる場合に充分な吐出安定性を得るためには、更なる改良の余地がある。
前記特許文献2には、インクを交換し、かつ、吐出安定性を確保する点が記載されているが、同一ヘッドに同一色の顔料濃度が異なる複数のインクに詰替えた場合が考慮されていない。また、本発明と異なり、動的表面張力については言及されていない。粘度と表面張力が特許文献2に記載の範囲内であっても、吐出安定性に影響を与える動的表面張力はインク種によって異なった値になり、吐出安定性にも差異が生じてくる。このため、同一色であって着色剤濃度が異なる複数のインクを使用目的に応じて詰め替えて用いる場合に充分な吐出安定性を得るためには、更なる改良の余地がある。
単に着色剤濃度が異なるインクに交換した場合であっても、それぞれのインクの物性が異なっているため、その着色剤濃度のインクにそれぞれ最適化させた吐出波形を用意する必要があり、インク交換は手間のかかるものであった。また、インク交換のたびにインク流路を洗浄する必要があるなど、コスト面や、技術的な面での煩雑さなどの問題があった。
本発明に係る画像形成方法は、少なくとも2色以上の水性インクを有するインクセットを用いて画像を形成し、次いで、少なくとも2色以上の水性インクを有する別のインクセットに交換して画像を形成する方法である。前記インクセットと、前記別のインクセットは、同一ヘッドに入れ換えて用いられる。
上記各インクセットに含まれる各色インクは、最大泡圧法による25℃での表面寿命が1500msの時の動的表面張力の差が1mN/m以下である。なお、最大泡圧法とは、液体中に挿したプローブから気泡を連続的に発生させてプローブ内の最大圧力(最大泡圧)を計測し、この値に基づいて表面張力を算出する方法である。プローブ内の圧力は、気泡の曲率半径とプローブ先端の半径が等しくなったときに最大となる。また、表面寿命とは、プローブの先端内で新しい界面が生成した時点から最大泡圧になるまでの時間をいう。
また、上記各インクセットは、各々のインクセット間での同一色のインク同士を比較したときに、インク中に含まれる着色剤濃度が異なっている。更に、表面寿命が15msの時の同一色のインク間の動的表面張力の差が5mN/m以下であることを特徴とする。
このため、上記の通り本発明において前記各インクセットに含まれる各色インクは、最大泡圧法による25℃での表面寿命が15msの時の同一色のインク間の動的表面張力の差が5mN/m以下であることを特徴とする。
前記表面寿命が1500msでの各色インクの動的表面張力の差が、1mN/mを超えると、インクが記録媒体に着弾した際の浸透速度に差が生じるため、隣接した異なる色のインクドット間で画像にじみが発生しやすくなってしまう。
このため、上記の通り本発明において前記各インクセットに含まれる各色インクは、最大泡圧法による25℃での表面寿命が1500msの時の動的表面張力の差が1mN/m以下であることを特徴とする。
また前述のように、吐出後の記録メディアに対する吸収プロセスはミリ秒オーダー以上で行われ、にじみやブリードに関わってくる。この事から、せん断速度1〜100(1/s)の領域でのインク粘度が、画像品質に影響を与えるものとなる。
このため、本発明では25℃におけるせん断速度1、230、100000(1/s)での各色インクの粘度に注目した。
なお、同様の理由から、1つのインクセットと別のインクセットとの間で、同一色間で回転式粘度計による50rpmでの粘度差も0.5(mPa・s)以下であることが好ましい。
界面活性剤種が異なると、図1のように各表面寿命に対する動的表面張力のプロファイルも異なり、また、各せん断速度に対する粘度のプロファイルも異なるため、これらのプロファイルが近似する界面活性剤種を選択して用いることが好ましい。このため、インクセットにおいて前色のインクが同じ構造の界面活性剤を含むようにすることで、より容易に前記プロファイルを同じにすることができる。これにより、吐出不良やにじみの発生をより抑制することができる。
また、前述のように、各色インクの粘度を7.0〜9.0(mPa・s)の範囲に収めるように調整し、かつ、各インクに同一の界面活性剤を用いることで、各インクの動的表面張力が近しい値となる。これにより、吐出安定性や画像品質をより優れたものにすることができる。
複数種(例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色)のインクからなるインクセットを搭載したインクジェットプリンターでは、インク種毎に着色剤の種類や含有量等が異なる。このためインク種毎に物性が異なり、動的表面張力や粘度がインク種毎に異なってくる。従って、複数種のインク間で動的表面張力差や粘度差を小さくするためには工夫が必要となる。
また、インク種毎に物性が異なる場合には、せん断速度の変化量に対する粘度変化量(粘度のせん断速度依存性)も、インク種毎に異なってくる。そのため、複数種のインク間で低いせん断速度から高いせん断速度にわたって粘度差を小さくするためには工夫が必要となる。また、同一の着色剤、同一のその他の材料を用いたインクでも、着色剤濃度が異なると、せん断速度に対する粘度には変化が生じてしまう。
この時、特に、粘度のせん断速度依存性のような変形速度に関連する物性である、動粘性及び動的表面張力の差をなるべく少なくするよう調製を行う事が好ましい。これにより、回転式粘度計により50rpmで測定したインクセット中の各色インクの粘度を7.0(mPa・s)以上、9.0(mPa・s)以下で、かつ各色インクの粘度差を0.5(mPa・s)以下とする事が容易になる。また、インクセットにおけるせん断速度230(1/s)での各インクの粘度を7.0(mPa・s)以上、9.0(mPa・s)以下で、かつインクセット間での同一色の粘度差を0.5(mPa・s)以下とする事が容易になる。
本発明に用いる着色剤としては、染料または顔料を用いることができるが、記録物の耐水性や耐光性の点から顔料が好ましい。このような顔料としては特に限定はないが、例えば以下に挙げる顔料が好ましい。また、これら顔料は複数種類を混合して用いても良い。
色剤を含有するポリマー微粒子の分散体としては、疎水性染料を含有するポリマー微粒子の分散体及び顔料を含有するポリマー微粒子を使用できるが、顔料、特に有機顔料又はカーボンブラックを含有するポリマー微粒子の分散体がより好ましい。
前記界面活性剤としては、着色剤の種類や湿潤剤の組み合わせによって分散安定性を損なわず、表面張力が低く、浸透性、レベリング性の高いものが好ましくい。例えば、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤から選択される少なくとも1種が好適である。これらの中でも、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤が特に好ましい。
これら界面活性剤は、1種を単独、又は2種以上を混合して用いることができる。
さらに好ましくは、下記構造式(I)で表されるフッ素系界面活性剤である。
前記パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルリン酸エステルの塩、などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩、などが挙げられる。
これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしてはLi、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3などが挙げられる。
該市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF−470、F−1405、F−474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR(いずれも、DuPont社製);FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF−151N(オムノバ社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する均染性が著しく向上する点から、DuPont社製のFS−300、株式会社ネオス製のFT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW及びオムノバ社製のポリフォックスPF−151Nが特に好ましい。
(1)アニオン系フッ素系界面活性剤
該市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越シリコーン株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社などから容易に入手できる。
前記界面活性剤の含有量が0.01質量%以上であることにより、界面活性剤を添加した効果を充分に得ることができる。また、前記界面活性剤の含有量が3.0質量%以下とすることで、記録用メディアへの浸透性が高くなり過ぎることを抑制し、画像濃度の低下や裏抜けが発生しないようにすることができる。
本発明に用いるインクは、インクの乾燥防止及び分散安定性を向上のため、水溶性有機溶媒をも含む。なお、本発明においてこれらの水溶性有機溶剤は湿潤剤として機能するものも含まれる。
水溶性有機溶媒の例としては、以下のようなものが挙げられる。これらの水溶性有機溶媒は複数混合して使用してもよい。
グリセリン、ジエチレングリコール、1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセロール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類;
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、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;
エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類;
2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミイダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物;
ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類;
ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類;
プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等
水溶性有機溶媒の配合量はインク全体の10〜50質量%程度であることが好ましい
本発明で使用される浸透剤としては、20℃の水に対する溶解度が0.2質量%以上5.0質量%未満のポリオールの少なくとも1種を含有することが望ましい。
このようなポリオールのうち、脂肪族ジオールとしては、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジメチル−1,2−ブタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、5−ヘキセン−1,2−ジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールなどが、具体例として挙げられる。
これらのなかで最も望ましいものは2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及びまたは2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールである。
浸透剤の添加量としては0.1〜4.5質量%の範囲が望ましい。添加量を0.1質量%以上とすることで、速乾性に優れ良好な画像が得られる。添加量を4.5質量%以下とすることで、着色剤の分散安定性が良好となり、ノズルの目詰まりを防止することが可能である。また記録媒体への適度な浸透性が得られ、画像濃度が高い画像となり、インクの裏抜けを防止することも可能である。
インクの起泡を防ぐため、抑泡剤を添加してもよい。例えば、下記構造式(II)で表されるものが挙げられる。
本発明のインクには、上記したものの他に、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤、キレート試薬などの従来公知の添加剤を加えることができる。
顔料の場合には、顔料を分散剤と共に水に混練分散する際にpH調整剤を加える方が、混練分散後、湿潤剤、浸透剤等の添加剤とともに加えるよりも望ましい。これは、pH調整剤によっては添加により分散を破壊する場合もあるためである。
アルコールアミン類としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール等が、アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が、アンモニウム水酸化物としては、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物等が、ホスホニウム水酸化物としては、第4級ホスホニウム水酸化物が、アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。
防錆剤としては、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等が挙げられる。
キレート試薬としては、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等が挙げられる。
本発明の記録用インクの静的表面張力、pHは、使用目的に応じて適宜選択することができる。前記記録用インクの静的表面張力は、25℃で、22〜55mN/mが好ましい。前記静的表面張力が25℃で22mN/m以上であることにより、紙上での滲みを生じさせずに、安定した噴射を行うことができる。また、前記静的表面張力が25℃で55mN/m以下であることにより、紙へのインク浸透を良好にすることができ、乾燥時間を短くすることができる。
また、前記記録用インクのpHは7〜10であることが好ましい。
本発明の記録用インクの着色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどが挙げられる。これらの着色を2種以上併用したインクセットを使用して記録を行うと、多色画像を形成することができ、全色併用したインクセットを使用して記録を行うと、フルカラー画像を形成することができる。
本願明細書において、「同一ヘッド」とは、同じインクジェット記録装置において、少なくともヘッドは同じヘッドで、異なるインクセットを適宜交換して使用するという意味である。ただし、インクジェット記録装置の一部が、別々のものを使用する場合も含み、例えば、カートリッジはあるインクセットAと異なるインクセットBが専用のものを使用する場合も含む。また、インクセットAだけを印写した後、カートリッジにインクセットBを詰め替えて印写する場合(交換時に洗浄が入る場合も含む)も含む。要するに、「同一ヘッド」とは、異なるインクセットのインクが、インクジェット記録装置内のインク通路内(廃液が溜まる部分も含む)のどこかで、わずかでも混合する時が存在する場合を全て含む意味である。
本発明の水性記録用インクを充填するカートリッジは、前記インクセットに含まれるそれぞれのインクを容器中に収容したものであり、必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有する。
容器としては特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、プラスチック製容器、アルミニウムラミネートフィルム等で形成されたインク袋等を有するものが挙げられる。
具体例としては、例えば後述する図5、図6に示す構造のものが挙げられる。
本発明のインクジェット記録装置は、インクにエネルギーを加えて飛翔させ、記録媒体に画像を形成するインク飛翔手段を有し、前記インクカートリッジを搭載していることを特徴とする。また、必要に応じて、処理液を貯留する貯留手段と、前記インク飛翔手段による画像形成の前もしくは後に、前記記録媒体の表面に対して処理を行う処理手段とを備えていてもよい。
インクジェット記録装置101には、水性記録用インクを吐出するヘッドを集積したヘッドユニット110K、110C、110M、110Yと、それぞれのヘッドユニットに対応し、ヘッドのメンテナンスを行うメンテナンスユニット111K、111C、111M、111Y、インクを供給するインクカートリッジ107K、107C、107M、107Y、カートリッジからのインクを一部貯蔵し、ヘッドに適切な圧力でインクを供給するサブインクタンク108K、108C、108M、108Yを備えている。
各ヘッドユニットのノズル列は、記録媒体114の搬送方向に直行するように配列されており、記録領域以上の長さのノズル列を形成している。給紙トレイから記録媒体114が分離コロにて一枚に分離され、加圧コロにて搬送ベルトに密着されることで搬送ベルト上に固定される。そして、記録媒体がヘッドユニット下を通過する際に記録媒体に液滴を吐出することで、高速に液滴にて記録媒体にパターンニングができる。その後、記録媒体は分離爪にて搬送ベルトから分離され、排紙ローラと排紙コロにて支えられて排紙トレイに記録物が排出される。
何れの方式を用いても処理液を任意の位置に任意の量だけ塗布することができる。
ヘッドユニットはヘッド外周部材160にヘッド154A〜154Lを固定しており、ヘッドはノズルの一部が重複するように千鳥配置で固定されている。
この制御部300は、装置全体の制御を司るCPU301と、CPU301が実行するプログラム、本発明において使用する所定インク吐出に対するノズル面汚染度合の値及びノズル面汚染許容閾値、駆動波形データ、その他の固定データを格納するROM302と、画像データ等を一時格納するRAM303と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ(NVRAM)304と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC305とを備えている。
そして、CPU301は、ホストI/F306に含まれる受信バッファ内に印刷データを読み出して解析し、ASIC305にて必要な画像処理、データの並び替えを行い、記録ヘッド154のヘッド幅の1ページ分に相当する画像データ(ドットパターンデータ)を、クロック信号に同期して、ヘッド駆動制御部307に送出する。
また、図示していないが、処理液をローラ塗布する場合、塗布ローラ等の塗布用ローラ群の駆動制御が必要となるため、塗布用モータ制御部と、制御されるモータ、制御用のセンサを設ける。
図7は吐出ヘッドからの吐出方式について記載したものである。記録媒体114の搬送方向上流側に処理液135を吐出する記録ヘッドを設け、搬送方向下流側に水性記録用インク130を設けることで、所定の画像データに基づいて予め吐出される処理液135と水性記録用インク130を記録媒体114上で混合することができる。
本発明に係る記録物は、前記のインクジェット記録用インクセットに含まれるインクを、記録媒体上に飛翔させて形成された画像を有することを特徴とする。
(分散体製造例1:シアン分散体)
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管及び滴下ロートを備えた1Lフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した。その後、スチレン11.2g、アクリル酸2.8g、ラウリルメタクリレート12.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0g、スチレンマクロマー(東亜合成(株)製、商品名:AS−6)4.0g及びメルカプトエタノール0.4gを仕込み、65℃に昇温した。次に、スチレン100.8g、アクリル酸25.2g、ラウリルメタクリレート108.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0g、ヒドロキシエチルメタクリレート60.0g、スチレンマクロマー(東亜合成(株)製、商品名:AS−6)36.0g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスジメチルバレロニトリル2.4g及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を2.5時間かけてフラスコ内に滴下した。
その後、3本ロールミル((株)ノリタケカンパニー製、商品名:NR−84A)を用いて20回混練した。得られたペーストをイオン交換水200gに投入し、十分に攪拌した後、エバポレーターを用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、固形分量が20.0wt%の青色のポリマー微粒子分散体(シアン分散体)160gを得た。
ポリマー微粒子のマイクロトラックUPAで測定した平均粒子径(D50%)は98nmであった。
前記シアン分散体の銅フタロシアニン顔料を顔料ピグメントレッド122に変更したほかはシアン分散体の作製と同様にして赤紫色のポリマー微粒子分散体(マゼンタ分散体)を得た。ポリマー微粒子のマイクロトラックUPAで測定した平均粒子径(D50%)は124nmであった。
前記シアン分散体の銅フタロシアニン顔料を顔料ピグメントイエロー74に変更したほかはシアン分散体の作製と同様にして黄色のポリマー微粒子分散体(イエロー分散体)を得た。ポリマー微粒子のマイクロトラックUPAで測定した平均粒子径(D50%)は78nmであった。
前記シアン分散体の銅フタロシアニン顔料をカーボンブラック(デグサ社FW100)に変更したほかはシアン分散体の作製と同様にして黒色のポリマー微粒子分散体(ブラック分散体)を得た。ポリマー微粒子のマイクロトラックUPAで測定した平均粒子径(D50%)は110nmであった。
上記分散体製造例1〜4により得られたシアン分散体、マゼンタ分散体、イエロー分散体、ブラック分散体を用いて、表1〜8に示す処方で、インク調製例1〜27のインクを作製した。
水溶性有機溶剤、界面活性剤、抑泡剤(消泡剤)、浸透剤、イオン交換水の順に材料を調合して30分撹拌した後、上記各分散体を添加して30分撹拌した。次いで、孔径0.8μmのメンブレンフィルターで濾過して各色のインクを得た。各4色のインクを組み合わせる事で、のインクセットとした。
なお、表中の数字は「質量%」である。
前記の構造式(I)において、n=4、a=21、b=12のもの
以下の構造式(III)中において、m=3、n=13のもの
以下の構造式(IV)中において、m=10、n=4、R1=CH2、R2=H、a=6、b=2のもの
ECTD−3NEX(日光ケミカルズ製)
・KM−72F:自己乳化型シリコーン消泡剤(信越シリコーン株式会社製、成分100質量%)
前記インクセット1のイエローインク(インク調製例3)を、下記表5に示すインク調製例17の処方で作製したインクに変更した以外は、インクセット1と同様にしてインクセット5を得た。
前記インクセット1のイエローインク(インク調製例3)を、下記表6に示すインク調製例18の処方で作製したインクに変更した以外は、インクセット1と同様にしてインクセット6を得た。
前記インクセット1のシアンインク(インク調製例1)を前記インクセット3のインク調製例9のインクに、イエローインク(インク調製例3)をインク調製例11のインクに変更した以外は、インクセット1と同様にしてインクセット7を得た。
前記インクセット1のブラックインク(インク調製例4)を、下記表7に示すインク調製例19の処方で作製したインクに変更した以外は、インクセット1と同様にしてインクセット8を得た。
前記インクセット1のイエローインク(インク調製例3)を、前記インクセット3のインク調製例11のインクに変更した以外は、インクセット1と同様にしてインクセット10を得た。
上記で得たインクセット1〜4をそれぞれ図6に示すインクカートリッジ1〜4に充填した。そしてこれらのインクカートリッジ1〜4を順番にインクジェットプリンター(リコー製IPSiO GXe3300)にセットして、それぞれ画像を形成した。
[比較例]
実施例で用いたインクセット1〜4の代わりに上記で得たインクセット5〜10を用いた以外は実施例と同様にして、インクセット5〜10による画像を形成した。
[評価]
実施例及び比較例で用いた各インクセットについて、粘度、各せん断速度における粘度、動的表面張力、静的表面張力、吐出安定性、ブリード、インクミストを下記の方法により評価した。
評価結果を表9〜11に示す。
前記インクセット1〜10の各色インクの、25℃における粘度(mPa・s)を、回転式粘度計としてR型粘度計(RC−500、東機産業社製)を用いて測定した。回転速度は10〜100rpmの適切な回転速度で測定した。
前記インクセット1〜10の各色インクの粘度を粘弾性測定装置(AntonPaar社製、PhysicaMCR301)を用いて25℃にて測定した。コーンプレート(φ50mm、1.009°)を使用してせん断速度1(1/s)〜1000(1/s)の範囲をギャップ50μmで測定して、パラレルプレート(φ50mm)を使用して100(1/s)〜100000(1/s)の範囲をギャップ50μmで測定した。
前記インクセット1〜10の各色インクの25℃における動的表面張力(mN/m)を、動的表面張力計SITA DynoTester(SITA Messtechnik社製)を用い、最大泡圧法によって測定した。
前記インクセット1〜10の各色インクの25℃における静的表面張力(mN/m)を、全自動表面張力計(CBVP−Z、協和界面科学株式会社製)を用い、白金プレート法によって測定した。
温度25±0.5℃、50±5%RHに調整された環境下、インクジェットプリンター(リコー製IPSio GXe3300)を用い、前記インクセット3において、最も安定してインクが吐出する波形を選択し、全ての印字評価で用いた。
前記インクセット1〜10を搭載した前述のプリンター(リコー製IPSio GXe3300)を用いて、マイペーパー(株式会社NBSリコー製)上に印字を行なった。印刷パターンは画像領域中、印字面積が紙面全面積中、各色印字面積が5%であるチャートにおいて、イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの各インクを100%dutyで印字した。
印字条件は、記録密度600dpiで、ワンパス印字とした。
また、前記インクセット1〜10のそれぞれの発色性評価を実施した後、吐出安定性評価を実施した。間欠印写としては、上記チャートを20枚連続で印写後、20分間吐出を実施しない休止状態にし、これを50回繰り返して、累計1000枚印写後、もう一度同チャートを印写したときの5%チャートベタ部の筋、白抜け、噴射乱れの有無を目視で評価した。評価基準は次のようにした。
A:ベタ部に筋・白抜け・噴射乱れがほぼ認められない。
B:ベタ部に若干の筋・白抜け・噴射乱れが認められる。
C:ベタ部全域にわたって、筋・白抜け・噴射乱れが認められる。
これらの基準において、A以上を許容範囲とする。
前記インクセット1〜10を搭載した前述のプリンター(リコー製IPSio GXe3300)を用いて、マイペーパー(株式会社NBSリコー製)上に印字を行なった。印刷パターンは、各カラーインクを100%dutyで印字した。
得られた各カラーインクベタ画像部中にブラックインクの文字を印字することにより、カラーインク−ブラックインク間のブリード(にじみ)を目視にて、下記基準で評価した。
印字条件の記録密度は600dpi、ワンパス印字とした。
A:ブリードの発生がなく、黒文字が鮮明に認識でき、目視でにじみは認められない。
B:ブリードが若干発生し、黒文字が少しにじむ。
C:ブリードが発生し、黒文字の認識が困難である。
これらの基準において、A以上を許容範囲とする。
前記インクセット1〜10を搭載した前述のプリンター(リコー製IPSio GXe3300)を用いて、マイペーパー(株式会社NBSリコー製)上に印字を行なった。印刷パターンは、各カラーインクを100%dutyで印字した。
得られた各カラーインクベタ画像部中にイエローインクの文字を印字することにより、イエローインク−カラーインク間のブリード(にじみ)を目視にて、下記基準で評価した。
印字条件の記録密度は600dpi、ワンパス印字とした。
A:ブリードの発生がなく、黄文字が鮮明に認識でき、目視でにじみは認められない。
B:ブリードが若干発生し、黄文字が少しにじむ。
C:ブリードが発生し、黄文字の認識が困難である。
これらの基準において、A以上を許容範囲とする。
上記インクセット1〜10をプリンター(リコー製IPSio GXe3300)に充填し、25℃50%RH環境において、以下の方法でインクミストを評価した。
即ち、紙面全面積中、各色印字面積が5%である印刷パターンチャートを、前記プリンターの「普通紙はやいモード」で200枚印字後、プリンター内部のインク汚れの程度を目視観察した。評価基準は次の通りとした。
A:プリンター内部にインク汚れが見られない。
B:プリンター内部にわずかにインク汚れが見られる。
C:プリンター内部に多量のインク汚れが見られる。
これらの基準において、A以上を許容範囲とする。
上記インクセット1〜10をプリンター(リコー製IPSio GXe3300)に充填し、25℃50%RH環境において、以下の方法でフェザリングを評価した。
即ち、文字印刷パターンを前記プリンターの「普通紙はやいモード」で印字後、インクのにじみ具合(フェザリング)の程度を目視観察した。評価基準は次の通りとした。
A:にじみの発生がなく、文字が鮮明に認識できる。
B:にじみが若干発生している。
C:にじみが発生し、文字の認識が困難である。
これらの基準において、B以上を許容範囲とする。
(1)吐出安定性評価
インクセット1〜4と、インクセット5、6との比較によれば、回転式粘度計により50rpmで測定したインクセット中の各インクの粘度が7.0(mPa・s)以上9.0(mPa・s)以下であれば、吐出安定性が確保できる事が分かる。
インクセット1と、インクセット8との比較によれば、同一色インクの、表面寿命15msでの動的表面張力差が、5mN/mを超えると、吐出安定性が劣る事が分かる。
インクセット1〜4と、インクセット5、6、9、10との比較によれば、せん断速度230(1/s)での各インクの粘度が7.0(mPa・s)以上9.0(mPa・s)以下であれば、吐出安定性が確保できる事が分かる。
インクセット1〜4と、インクセット5、6との比較によれば、インクセット内の表面寿命1500msでの動的表面張力差が1mN/mを超えると、ブリードが発生しやすくなることが分かる。
インクセット1〜4と、インクセット7との比較によれば、吐出安定性は確保できていても、インクの活性剤種が異なると、ブリードが発生しやすくなることが分かる。
インクセット1〜4と、インクセット5との比較によれば、せん断速度1(1/s)での各インクの粘度差が、1.5(mPa・s)を超えると、ブリードが発生しやすくなることが分かる。
インクセット1〜4と、インクセット6との比較によれば、せん断速度1(1/s)での各インクの粘度差が、1.5(mPa・s)以内でも、インクの活性剤種が異なると、ブリードが発生しやすくなることが分かる。
インクセット1〜4と、インクセット5、6との比較によれば、インクセット内の表面寿命1500msでの動的表面張力差が1mN/mを超えると、インクミストが発生しやすくなることが分かる。
インクセット1〜4と、インクセット6との比較によれば、せん断速度100000(1/s)での各インクの粘度差が、2.0(mPa・s)を超えると、インクミストが発生しやすくなることが分かる。
インクセット1〜4と、インクセット5〜9との比較によれば、表面寿命1500msでの動的表面張力が大きいと、フェザリングが発生しやすくなることが分かる。これは、メディアへのインクの吸収に時間がかかるためである。
103 給紙トレイ
104 排紙トレイ
105 手差しトレイ
106 操作パネル
107K インクカートリッジ
107C インクカートリッジ
107M インクカートリッジ
107Y インクカートリッジ
108K サブインクタンク
108C サブインクタンク
108M サブインクタンク
108Y サブインクタンク
109 廃液タンク
110K ヘッドユニット
110C ヘッドユニット
110M ヘッドユニット
110Y ヘッドユニット
111K メンテナンスユニット
111C メンテナンスユニット
111M メンテナンスユニット
111Y メンテナンスユニット
112 分離パッド
113 搬送ベルト
114 記録媒体
115 テンションローラ
116 帯電ローラ
117 排紙コロ
118 プラテンローラ
119 搬送ローラ
120 吸引ファン
121 搬送ローラ
124 プラテン
122 分離パッド
123 カウンターローラ
130 水性記録用インク
134 可動ブレード
135 処理液
136 塗布ローラ
137 汲み上げローラ
138 膜圧制御ローラ
139 塗布用カウンターローラ
140 処理液貯蔵タンク
150 熱風送風ファン
154A〜L 記録ヘッド
160 外周部材
200 ノズル
201 ノズルプレート
202 充填剤
240 インクカートリッジ
241 インク袋
242 インク注入口
243 インク排出口
244 カートリッジケース
300 制御部
301 CPU
302 ROM
303 RAM
304 不揮発性メモリ(NVRAM)
305 ASIC
306 ホストI/F
307 ヘッド駆動制御部
308 記録媒体搬送モータ駆動制御部
309 記録媒体搬送モータ
311 ヘッドユニット(キャリッジ)移動モータ
312 維持ユニット移動モータ駆動制御部
314 インク経路バルブ制御部
315 電磁弁
316 送液吸引モータ駆動制御部
317 キャップ吸引モータ
318 インク供給モータ
322 I/O
323 センサ
401 塗布ローラ
402 膜厚制御ローラ
Claims (10)
- 水、水溶性有機溶剤、着色剤及び界面活性剤を含有する水性インクを、少なくとも2色以上有するインクセットを用いて画像を形成し、次いで、水、水溶性有機溶剤、着色剤及び界面活性剤を含有する水性インクを、少なくとも2色以上有する別のインクセットに交換して、画像を形成する画像形成方法であって、
各インクセットに含まれる各色インクは、最大泡圧法による25℃での表面寿命が1500msの時の動的表面張力の差が1mN/m以下であり、
各インクセットは、各々のインクセット間での同一色のインク同士を比較したときに、インク中に含まれる着色剤濃度が異なり、かつ最大泡圧法による25℃での表面寿命が15msの時の同一色のインク間の動的表面張力の差が、5mN/m以下であるインクセットであることを特徴とする画像形成方法。 - 請求項1に記載の画像形成方法に使用されるインクセットであって、
水、水溶性有機溶剤、着色剤及び界面活性剤を含有する水性インクを、少なくとも2色以上有し、
各色インクは、最大泡圧法による25℃での表面寿命が1500msの時の動的表面張力の差が1mN/m以下であり、
更に、25℃におけるせん断速度1(1/s)での各色インクの粘度差が1.5(mPa・s)以下、せん断速度230(1/s)での各色インクの粘度が7.0(mPa・s)以上9.0(mPa・s)以下、かつ、せん断速度100000(1/s)での各色インクの粘度差が2(mPa・s)以下であることを特徴とするインクジェット記録用インクセット。 - 前記インクセットに含まれる各色インクの、回転式粘度計により50rpmで測定した25℃における粘度が7.0(mPa・s)以上、9.0(mPa・s)以下であることを特徴とする請求項2に記載のインクジェット記録用インクセット。
- 前記インクセットに含まれる各色インクの、回転式粘度計により50rpmで測定した25℃における粘度差が0.5(mPa・s)以下であることを特徴とする請求項2又は3記載のインクジェット記録用インクセット。
- 前記インクセットに含まれる全色のインクが界面活性剤を含み、該界面活性剤として、全色で、同じ構造の界面活性剤を有することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のインクジェット記録用インクセット。
- 前記着色剤は、色剤を含有するポリマー微粒子であることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のインクジェット記録用インクセット。
- ブラックインクとカラーインクを含むことを特徴とする請求項2〜6のいずれかに記載のインクジェット記録用インクセット。
- 請求項2乃至7のいずれかに記載のインクジェット記録用インクセットに含まれるインクを容器中に収容したことを特徴とするインクカートリッジ。
- インクにエネルギーを加えてインクを飛翔させ、記録媒体に画像を形成するインク飛翔手段を有するインクジェット記録装置において、請求項8に記載のインクカートリッジを搭載したことを特徴とするインクジェット記録装置。
- 請求項2乃至7のいずれかに記載のインクジェット記録用インクセットに含まれるインクを、記録媒体上に飛翔させて形成された画像を有することを特徴とする記録物。
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