JP6123425B2 - インクセットおよびインクジェット記録方法 - Google Patents
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Description
Organic Compounds)が多くなってしまうという課題があった。そこで、標準沸点が高い浸透剤を使用することにより、VOC量を低減することが考えられる。しかしながら、標準沸点が高い浸透剤を使用したインクジェット用インクでは、記録媒体上にインク滴が着弾した後、水分が優先的に揮発していくことで浸透剤リッチの状態となり、顔料の分散性が破壊されて凝集するために、記録された画像の粒状性が悪化するという課題が発生する。このような課題は、インク組成が馴染みにくい記録媒体上に記録する場合や顔料濃度の低い淡インク組成物を使用する場合において顕著に現れることが本願発明者らの研究により明らかとなっている。
本発明に係るインクセットの一態様は、
第1インク組成物と、第2インク組成物と、を備えるインクセットであって、
前記第1インク組成物は、第1の顔料と、炭素数が6以下でありかつ標準沸点が245℃以上のアルカンジオールと、を含有し、前記第1の顔料の含有量が1.5質量%以上、前記アルカンジオールの含有量が3質量%以上20質量%以下であり、
前記第2インク組成物は、第2の顔料と、前記アルカンジオール以外の浸透剤と、を含有し、前記第2の顔料の含有量が1.5質量%未満であり、
前記第2インク組成物の浸透力が、前記第1のインク組成物の浸透力よりも高いことを特徴とする。
適用例1のインクセットにおいて、
前記第1インク組成物及び前記第2インク組成物をそれぞれ同量着弾させたときに、前記第1インク組成物の着弾直後のドット高さd1及び前記第2インク組成物の着弾直後のドット高さd2が、それぞれ0.1d1となるまでの時間をt1及び0.1d2となるまでの時間をt2とした場合に、t1>t2の関係を満たすことができる。
適用例1又は適用例2のインクセットにおいて、
前記第1インク組成物に含まれるアルカンジオール及び前記第2インク組成物に含まれる浸透剤が、それぞれ分岐構造を有することができる。
適用例1ないし適用例3のいずれか一例のインクセットにおいて、
前記第2インク組成物に含まれる浸透剤が、炭素数4〜8の多価アルコール又はグリコールエーテルであることができる。
本発明に係る記録方法の一態様は、
適用例1ないし適用例4のいずれか一例のインクセットを用いる記録方法であって、
記録ヘッドを用いて前記第1インク組成物及び/又は前記第2インク組成物のインク滴を吐出して記録媒体に画像を記録することを特徴とする。
適用例5の記録方法において、
前記インク滴が20ピコリットル以下であることができる。
適用例5又は適用例6の記録方法において、
前記記録ヘッドが圧電素子を用いてインク滴を吐出するものであり、単位長さ当たりの解像度が300dpi以上であることができる。
適用例5ないし適用例7のいずれか一例の記録方法において、
前記記録媒体が、表面に受容層を有し、下記式(1)及び(2)を用いて算出される前記受容層の表面自由エネルギーの非極性成分γsdが20mN/m以下のものであることができる。
γlM(1+COSθM)=2(γsd・γldM)0.5+2(γsp・γlpM)0.5 ・・・ (1)
γlW(1+COSθW)=2(γsd・γldW)0.5+2(γsp・γlpW)0.5 ・・・ (2)
(ただし、式(1)及び(2)中、γldMは、ジヨードメタンの表面自由エネルギーの非極性成分、γlpMは、ジヨードメタンの表面自由エネルギーの極性成分、γlMは、ジヨードメタンの表面自由エネルギー(=γld+γlp)、θMは、前記受容層上でのジヨードメタンの接触角、γldWは、水の表面自由エネルギーの非極性成分、γlpWは、水の表面自由エネルギーの極性成分、γlWは、水の表面自由エネルギー(=γld+γlp)、θWは、前記受容層上での水の接触角、γsdは、前記受容層の表面自由エネルギーの非極性成分、γspは、前記受容層の表面自由エネルギーの極性成分を表す。)
本実施の形態に係るインクセットは、第1インク組成物と、第2インク組成物と、を備えるインクセットである。前記第1インク組成物は、第1の顔料と、炭素数が6以下でありかつ標準沸点が245℃以上のアルカンジオールと、を含有し、前記第1の顔料の含有量が1.5質量%以上、前記アルカンジオールの含有量が3質量%以上20質量%以下である。前記第2インク組成物は、第2の顔料と、前記アルカンジオール以外の浸透剤と、を含有し、前記第2の顔料の含有量が1.5質量%未満である。本実施の形態に係るインクセットでは、前記第2インク組成物に含まれる浸透剤の浸透力が、前記第1のインク組成物に含まれるアルカンジオールの浸透力よりも高いことを特徴とする。以下、本実施の形態に係るインクセットを構成する、第1インク組成物、第2インク組成物の順に説明する。なお、インクセットにおける全てのインク組成物が、上述の特徴を満たしている必要は無い。
1.1.1.第1の顔料
第1インク組成物は、第1の顔料を1.5質量%以上含有する、いわゆる濃インク組成物である。すなわち、第1インク組成物は、1.5質量%以上の第1顔料と、3質量%以上20質量%以下の炭素数が6以下でありかつ標準沸点が245℃以上のアルカンジオールと、を含有している。なお、第1インク組成物中の第1の顔料の含有量は、好ましくは1.5質量%以上8質量%以下、より好ましくは2質量%以上6質量%以下である。第1の顔料としては、特に制限されないが、無機顔料や有機顔料が挙げられる。
5:2、15:3、15:4、15:6、15:34、16、18、22、25、60、
65、66、C.I.バットブルー4、60等が挙げられる。
第1インク組成物は、炭素数が6以下でありかつ標準沸点が245℃以上のアルカンジオール(以下、「特定アルカンジオール」ともいう。)を含有する。このような特定アルカンジオールの具体例としては、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、(R)−(+)−2−メチル−1,4−ブタンジオール等が挙げられ、浸透性や濡れ性がより良好である点で分岐構造を有しているものがより好ましい。これらの中でも、3−メチル−1,5−ペンタンジオールが特に好ましい。第1インク組成物にこれらの特定アルカンジオールを添加することにより、記録された画像からのVOC発生量を低減することが可能となる。また、これらの特定アルカンジオールは、浸透性(濡れ性)が低いものの、第1の顔料を1.5質量%以上含有する濃インク組成物に添加した場合には、ドットむらやドットによる粒状感の少ない良好な画像が得られる。この理由としては、第1インク組成物は、第2インク組成物に比べて顔料濃度が高いために、顔料の凝集による影響が少なく目立たないためであると推測される。
第1インク組成物に水を含ませる場合、水は主に顔料を分散させる分散媒として機能する。第1インク組成物は、水を25質量%以上含む水系インクであっても、水の含有量が25質量%未満である非水系インクであってもよいが、記録媒体上で溶媒が速やかに減少することで顔料の定着性、記録媒体上での配向性が向上する水系インクがより好ましい。
第1インク組成物には、多価アルコール、グリコールエーテル等の有機溶剤、第1の顔料を分散させるための樹脂、界面活性剤、その他の成分が含有されていてもよい。
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、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、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1,2−ブタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ヘプタンジオール、1,2−オクタンジオール等が挙げられる。
グリコールエーテルとしては、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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテルを挙げることができる。
第1インク組成物に含まれる樹脂は、顔料を分散させる分散剤として機能する。樹脂としては、ポリアクリル酸、ポリメタアクリル酸、ポリメタアクリル酸エステル、ポリエチルアクリル酸、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、クロロプレン共重合体、フッ素樹脂、フッ化ビニリデン、ポリオレフィン樹脂、セルロース、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、ポリスチレン、スチレン−アクリルアミド共重合体、ポリイソブチルアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリアミド、ロジン系樹脂、フルオレン系樹脂、ポリエチレン、ポリカーボネート、塩化ビニリデン樹脂、セルロースアセテートブチレートなどのセルロース系樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル−アクリル共重合体、塩化ビニル樹脂、ポリウレタン、ロジンエステルなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
界面活性剤の種類としては、特に限定されないが、アセチレングリコール系界面活性剤又はポリシロキサン系界面活性剤であることが好ましい。アセチレングリコール系界面活性剤及びポリシロキサン系界面活性剤は、記録媒体などの被記録面への濡れ性を高めてインク組成物の浸透性を高めることができる。
インク組成物は、上記以外の成分(その他の成分)を含むものであってもよい。このような成分としては、例えば、pH調整剤、有機バインダー、尿素系化合物、糖類、アルカノールアミン(トリエタノールアミン等)等の乾燥抑制剤などが挙げられる。
第2インク組成物は、第2の顔料を1.5質量%未満含有する、いわゆる淡インク組成物である。すなわち、第2インク組成物は、1.5質量%未満の第2の顔料と、上記特定アルカンジオール以外の浸透剤と、を含有している。この第2インク組成物に含有される浸透剤は、上記特定アルカンジオールよりも浸透力が高い。なお、第2インク組成物中の第2の顔料の含有量は、好ましくは0.05質量%以上1.2質量%以下、より好ましくは0.1質量%以上1質量%以下である。
上述のように、第2インク組成物の浸透力は、第1インク組成物の浸透力よりも高い。第2インク組成物は、第1インク組成物に含まれる特定アルカンジオールよりも浸透力の高い浸透剤を含有するからである。第2インク組成物の浸透力が第1インク組成物の浸透力よりも高いことは、以下の方法によって測定することができる。
γlW(1+COSθW)=2(γsd・γldW)0.5+2(γsp・γlpW)0.5 ・・・ (2)
(ただし、式(1)及び(2)中、γldMは、ジヨードメタンの表面自由エネルギーの非極性成分、γlpMは、ジヨードメタンの表面自由エネルギーの極性成分、γlMは、ジヨードメタンの表面自由エネルギー(=γld+γlp)、θMは、前記受容層上でのジヨードメタンの接触角、γldWは、水の表面自由エネルギーの非極性成分、γlpWは、水の表面自由エネルギーの極性成分、γlWは、水の表面自由エネルギー(=γld+γlp)、θWは、前記受容層上での水の接触角、γsdは、前記受容層の表面自由エネルギーの非極性成分、γspは、前記受容層の表面自由エネルギーの極性成分を表す。)
本実施の形態に係る記録方法は、上述のインクセットを用いる記録方法であって、記録ヘッドを用いて前記第1インク組成物及び/又は前記第2インク組成物のインク滴を吐出して記録媒体に画像を記録することを特徴とする。本実施の形態に係る記録方法によれば、上述のインクセットを用いるので、記録された画像からのVOCの発生量を低減できると共に、インク組成が馴染みにくい記録媒体に画像を記録した場合であってもドットむらやドットによる粒状感の少ない良好な画像が得られる。したがって、本実施の形態に係る記録方法によれば、記録媒体の対応性が幅広くなる。以下、本実施の形態に係る記録方法で好適に用い得るインク滴吐出装置について詳細に説明する。
インク滴吐出装置としては、いわゆるシリアル型およびライン型のいずれでも使用することができる。これらの型のインク滴吐出装置には、記録ヘッドが搭載されており、記録媒体と記録ヘッドとの相対的な位置関係を変化させながら、記録ヘッドのノズル孔からインク組成物のインク滴を所定のタイミングでかつ所定の体積(質量)で吐出させ、記録媒体にインク組成物を付着させて所定の画像を記録することができる。
本実施の形態に係る記録方法は、上述したようなインク組成が馴染みにくい受容層を有する記録媒体に記録する場合においても、ドットむらやドットによる粒状感の少ない良好な画像が得られる点で優れている。このような記録媒体としては、上記式(1)及び(2)を用いて算出される表面自由エネルギーの非極性成分γsdが20mN/m以下の受容層を有する記録媒体が挙げられるが、かかる記録媒体について以下に詳述する。
以下、本発明の実施形態を実施例および比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
下表1に、第1インク組成物及び第2インク組成物として具体的に調製したインク組成物の構成を示す。濃インク組成物としての第1インク組成物は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各インク組成物を準備した。淡インク組成物としての第2インク組成物は、ライトマゼンタ(Lm)、ライトシアン(Lc)、グレー(Lk)、ライトグレー(LLk)の各インク組成物を準備した。
・MPD :3−メチル−1,5−ペンタンジオール
・BTG :トリエチレングリコールモノブチルエーテル
・1,2−HD:1,2−ヘキサンジオール
・1,6−HD:1,6−ヘキサンジオール
(1)VOC発生量の評価
VOC発生量の評価は、インクジェットプリンター(セイコーエプソン株式会社製、型式「PX−H8000」)を用い、ブルーエンジェル(ドイツ環境ラベル)による測定方法・評価条件に従って行った。判定の基準を以下に示す。
VOCの判定:良好「○」・・・VOC5mg/時間以下
不良「×」・・・VOC5mg/時間超
粒状性の評価は、日本画像学会論文「インクジェットの画質評価」(Japan hardcopy’99論文集(p291−294))に従って行った。具体的には、専用の粒状性評価画像(グラデーションパッチ)を実施例1〜6及び比較例1〜7のインクセットを用いて記録し、得られた記録物をスキャナーで電子データとして取り込み、専用ソフトにて粒状性指標値を算出することにより行った。インクジェットプリンターには、PX−H8000(セイコーエプソン株式会社製)を用い、解像度720dpi×720dpiにて記録を行った。記録媒体には、後述する記録媒体A又は記録媒体Bのいずれか一方を使用した。スキャナーには、GT−X770(セイコーエプソン株式会社製)を用い、解像度1200dpi、解析対象領域256×256pixelにて画像データを取り込み、解析データとした。粒状性の評価は、算出された粒状性指標値に対して以下の判定基準に従って行った。判定基準を以下に示す。
粒状性の判定:良好 「○」・・・粒状性指標が0.28未満
略良好「△」・・・粒状性指標が0.28以上0.30未満
不良 「×」・・・粒状性指標が0.30以上
まず、表3に示すように浸透剤が異なるインク組成物(Lk1〜Lk3)を上記と同様にして調製した。これらのインク組成物をインクジェットプリンター(セイコーエプソン株式会社製、型式「PX−G930」)に装填し、写真用紙<光沢>(セイコーエプソン株式会社製)上に11plのインク滴を吐出した。そのインク滴をハイスピードカメラ(株式会社ナックイメージテクノロジー製、製品名「MEMRECAM GX−1 Plus」)を用いて着弾時点のドット高さ(100%)dが0.1d(10%)になるまでの時間を測定した。このようにして各インク組成物の浸透力を測定した。この時間が短ければ短いほど、浸透力が高いインク組成物ということになる。その結果を表3に併せて示す。
表2に、実施例1〜6及び比較例1〜7のインクセットにおけるVOC発生量の評価結果並びに粒状性の評価結果を併せて示す。
Claims (6)
- 第1インク組成物と、第2インク組成物と、を備えるインクセットであって、
前記第1インク組成物は、第1の顔料と、炭素数が6以下でありかつ標準沸点が245℃以上のアルカンジオールと、を含有し、前記第1の顔料の含有量が1.5質量%以上、前記アルカンジオールの含有量が3質量%以上20質量%以下であり、
前記第2インク組成物は、第2の顔料と、前記アルカンジオール以外の浸透剤と、を含有し、前記第2の顔料の含有量が1.5質量%未満であり、
前記第2インク組成物の浸透力が、前記第1のインク組成物の浸透力よりも高く、
前記第1インク組成物に含まれる前記アルカンジオールが分岐構造を有し、前記第2インク組成物に含まれる前記浸透剤として炭素数4〜8の多価アルコールを用いたことを特徴とする、インクセット。 - 前記第1インク組成物及び前記第2インク組成物をそれぞれ同量着弾させたときに、前記第1インク組成物の着弾直後のドット高さd1及び前記第2インク組成物の着弾直後のドット高さd2が、それぞれ0.1d1となるまでの時間をt1及び0.1d2となるまでの時間をt2とした場合に、t1>t2の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載のインクセット。
- インクジェット記録方法であって、
請求項1又は請求項2に記載のインクセットを準備する工程と、
記録ヘッドのノズル孔から前記インクセットの前記第1インク組成物及び/又は前記第2インク組成物のインク滴を吐出して記録媒体に画像を記録する工程と、を有することを特徴とするインクジェット記録方法。 - 前記画像の記録は1滴の体積が20ピコリットル以下で吐出された前記液滴で行われることを特徴とする請求項3に記載のインクジェット記録方法。
- 前記インク滴の吐出は圧電素子を用いた前記記録ヘッドにより行われることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載のインクジェット記録方法。
- 前記画像を記録する工程の前に、
前記記録媒体として、表面に受容層を有し、下記式(1)及び(2)を用いて算出される前記受容層の表面自由エネルギーの非極性成分γsdが20mN/m以下の記録媒体を用意する工程を有することを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
γlM(1+COSθM)=2(γsd・γldM)0.5+2(γsp・γlpM)0.5 ・・・ (1)
γlW(1+COSθW)=2(γsd・γldW)0.5+2(γsp・γlpW)0.5 ・・・ (2)
(ただし、式(1)及び(2)中、γldMは、ジヨードメタンの表面自由エネルギーの非極性成分、γlpMは、ジヨードメタンの表面自由エネルギーの極性成分、γlMは、ジヨードメタンの表面自由エネルギー(=γld+γlp)、θMは、前記受容層上でのジヨードメタンの接触角、γldWは、水の表面自由エネルギーの非極性成分、γlpWは、水の表面自由エネルギーの極性成分、γlWは、水の表面自由エネルギー(=γld+γlp)、θWは、前記受容層上での水の接触角、γsdは、前記受容層の表面自由エネルギーの非極性成分、γspは、前記受容層の表面自由エネルギーの極性成分を表す。)
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