(57)【要約】【課題】複数のインクの中から吐出安定性が高いインクを選別することができるインク評価方法を提供する。【解決手段】インク評価方法において、所定量の溶液をフィルタで濾過して溶液がそのフィルタを通過するフィルタ通過時間を測定し、固形物を溶媒に分散させたインクであって溶液と同粘度で同量のインクをフィルタで濾過してインクがそのフィルタを通過するフィルタ通過時間を測定し、溶液のフィルタ通過時間とインクのフィルタ通過時間との比率を算出し、その比率に基づいてインクの吐出安定性が高いか否かを判定するようにした。これにより、吐出安定性が高いインクが簡単に判定されるため、複数のインクの中から吐出安定性が高いインクを選別することができる。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量の溶液をフィルタで濾過し、前記溶液がそのフィルタを通過するフィルタ通過時間を測定する第１の測定過程と、
固形物を溶媒に分散させたインクであって前記溶液と同粘度で同量のインクを前記フィルタで濾過し、前記インクがそのフィルタを通過するフィルタ通過時間を測定する第２の測定過程と、
前記溶液のフィルタ通過時間と前記インクのフィルタ通過時間との比率を算出する算出過程と、
前記比率に基づいて前記インクの吐出安定性が高いか否かを判定する判定過程と、
を備えるインク評価方法。
【請求項２】
前記判定過程は、前記比率が０．８〜１．０の範囲を満足する前記インクを吐出安定性が高いインクとして判定する請求項１記載のインク評価方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のインク評価方法により吐出安定性が高いインクとして判定されたインク。
【請求項４】
請求項１又は２記載のインク評価方法により吐出安定性が高いインクとして判定されたインクを収納し、前記インクをインク滴として吐出させるようにしたインク吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクの吐出安定性を評価するインク評価方法、インクをインク滴として吐出させるインク吐出装置及びインク吐出装置に使用されるインクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インク吐出装置としては、例えば、インクジェットプリンタに搭載されるインク吐出装置が挙げられる。インク吐出装置は、基本的に、インクが供給される圧力室と、この圧力室に設けられインクを吐出するためのノズルと、圧力室内のインクをノズルからインク滴として吐出させる駆動手段とから構成されている。なお、インクは、インクタンクからインク供給路を介して圧力室に供給されるが、その途中でフィルタによって濾過される。
【０００３】
このようなインク吐出装置においては、安定してインクをノズルから吐出させるために様々な技術が提案されている。例えば、インクがフィルタを通過する際の圧力損失が所定の条件を満足するインクをインク吐出装置に用いる技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、インク吐出装置に供給されるインクとしては、水性インク、油性インク、溶剤インク及びＵＶインク（紫外線硬化型インク）等が挙げられる。水性インク及び油性インクは、インクを付着させる対象物が水分を吸収する場合に使用されることが多く、溶剤インク及びＵＶインクは、インクを付着させる対処物が水分を吸収しない場合に使用されることが多い。
【０００５】
溶剤インクは揮発性が高いインクであるため、溶剤の蒸発乾燥によるノズルの目詰まりの発生頻度が高い。これに対して、ＵＶインクは揮発性が非常に低いインクであるため、溶剤の蒸発乾燥によるノズルの目詰まりの発生頻度も非常に低い。このようなＵＶインクは、紫外線による光硬化反応によって硬化するインクである。すなわち、紫外線によってＵＶインクの光重合開始剤がモノマーやオリゴマーと反応して高分子化され、ＵＶインクは硬化する。また、ＵＶインクは、短時間、例えば吐出後１秒以下で硬化し、揮発性有機溶剤を発生させない。さらに、ＵＶインクは耐磨耗性にも優れている。これらの利点から、ＵＶインクを使用したインク吐出装置の需要が高まっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−９０２１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、顔料が分散されたＵＶインク等のインクでは、インク中の顔料が凝集しやすいため、吐出不良が発生してしまうことがある。これにより、インクの吐出安定性が悪化するという問題がある。したがって、吐出安定性が高いインクが必要とされており、インクの吐出安定性の良否がインク評価の基準になっている。
【０００８】
本発明の目的は、複数のインクの中から吐出安定性が高いインクを選別することができるインク評価方法を提供することである。
【０００９】
本発明の目的は、インクをノズルから安定して吐出させることができるインク吐出装置及びインクを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のインク評価方法は、所定量の溶液をフィルタで濾過し、前記溶液がそのフィルタを通過するフィルタ通過時間を測定する第１の測定過程と、固形物を溶媒に分散させたインクであって前記溶液と同粘度で同量のインクを前記フィルタで濾過し、前記インクがそのフィルタを通過するフィルタ通過時間を測定する第２の測定過程と、前記溶液のフィルタ通過時間と前記インクのフィルタ通過時間との比率を算出する算出過程と、前記比率に基づいて前記インクの吐出安定性が高いか否かを判定する判定過程と、を備える。
【００１１】
したがって、溶液及びインクのフィルタ通過時間を測定し、それらの比率を算出し、算出した比率に基づいてインクの吐出安定性が高いか否かを判定することによって、吐出安定性が高いインクが簡単に判定されるため、複数のインクの中から吐出安定性が高いインクを選別することが可能になる。そして、選別したインクをインク吐出装置に用いることによって、インク吐出装置はインクをノズルから安定して吐出させることが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
＜インク吐出装置＞
本発明の実施の一形態のインク吐出装置について図１及び図２を参照して説明する。図１はインク吐出装置１を概略的に示す縦断側面図、図２はそのＡ−Ａ線断面図である。
【００１３】
インク吐出装置１は、インクを収容する複数個の圧力室２を備えている。これらの圧力室２には、インク滴を吐出するノズル３が設けられている。複数個の圧力室２は、それぞれに共通インク室４からインクが供給されるように構成されている。圧力室２の底面は振動板５によって形成されている。振動板５の下面側には、各圧力室２に対応させて複数個の圧電部材６が固定されている。振動板５及び圧電部材６は、アクチュエータを構成しており、圧電部材６は駆動信号発生回路７の出力端子に電気的に接続されている。また、共通インク室４には、インクタンク８からインクを供給するためのインク供給口９が形成されている。インク供給口９には、インク供給路１０を介してインクタンク８が接続されている。インク供給路１０には、インク内の不純物等を取り除くフィルタＦが設けられている。インクタンク８には、後述するインク評価法により吐出安定性が高いインクとして評価されたインクが収納されている。
【００１４】
このようなインク吐出装置１は、駆動信号発生回路７から圧電部材６に駆動信号が付与されると、圧電部材６を歪ませて、振動板５を振動させる。この振動によって圧力室２の容積が変化する。圧力室２の容積が増える過程で、共通インク室４のインクが圧力室２に吸引され、圧力室２の容積が減る過程で、圧力室２のインクがインク滴（液滴）となってノズル３から外部に向けて吐出する。
【００１５】
インクは、少なくとも不溶な色材と溶媒とから構成されている。すなわち、インクは、色材である顔料等の固形物を溶媒に分散させたインクである。このようなインクとしては、輻射線により硬化するインク等が挙げられる。輻射線により硬化するインクとしては、例えばＵＶインク（紫外線硬化型インク）が挙げられる。このＵＶインクは、具体的には、色材である固形物、モノマー、オリゴマー、光重合開始剤や分散剤等から構成されている。
【００１６】
なお、本実施の形態においては、アクチュエータとして圧電部材６を用いているが、これに限るものではなく、例えば、アクチュエータとして発熱体を用いて、これによりインクを沸騰させることで、ノズル３からインク滴を吐出させる構成にしても良い。
【００１７】
＜インク評価方法＞
インクの吐出安定性を評価するインク評価方法について説明する。このインク評価方法は、所定量の溶液をフィルタで濾過し、溶液がそのフィルタを通過するフィルタ通過時間を測定する第１の測定過程と、第１の測定過程で使用したフィルタによって溶液と同粘度で同量のインクを濾過し、インクがそのフィルタを通過するフィルタ通過時間を測定する第２の測定過程と、溶液のフィルタ通過時間とインクのフィルタ通過時間との比率を算出する算出過程と、算出した比率に基づいてインクの吐出安定性が高いか否かを判定する判定過程と、から構成されている。
【００１８】
なお、第１の測定過程と第２の測定過程とは、フィルタＦを交換することなく、連続して実行される。また、判定過程は、算出過程により算出された比率が０．８〜１．０の範囲を満足するインクを吐出安定性が高いインクとして判定する。ここで、第１の測定過程及び第２の測定過程で用いられるフィルタＦは、同じサイズの濾過孔を有する（以下、濾過孔のサイズはポアサイズという）。
【００１９】
したがって、溶液及びインクのフィルタ通過時間を測定し、それらの比率を算出し、算出した比率に基づいてインクの吐出安定性が高いか否かを判定することによって、吐出安定性が高いインクが簡単に判定されるため、複数のインクの中から吐出安定性が高いインクを選別することができる。
【００２０】
そして、このように選別されたインクをインク吐出装置１に用いることによって、インク吐出装置１はインクをノズル３から安定して吐出させることができるようになる。ここで、吐出安定性が高いインクは、インクタンク８に収納される。そして、そのインクは、インク供給路１０によってインクタンク８からフィルタＦを通過して共通インク室４、さらには、圧力室２に供給される。
【００２１】
＜フィルタ通過時間測定方法＞
第１の測定過程及び第２の測定過程で用いられるフィルタ通過時間測定方法について図３及び図４を参照して説明する。図３は減圧濾過装置を概略的に示す側面図、図４はフィルタホルダーを概略的に示す外観斜視図である。
【００２２】
フィルタ通過時間測定方法は、例えば、減圧濾過装置２０を用いて溶液やインク等の試料液がフィルタＦを通過するフィルタ通過時間を測定する方法である。
【００２３】
減圧濾過装置２０は、フィルタホルダー２１、減圧容器２２、トラップ２３、吸引ポンプ２４等を備えている。フィルタホルダー２１は、試料液が入れられるファンネル２５、フィルタＦを支持するサポートスクリーン２６、ＰＴＦＥガスケット２７、フィルタＦ等を通過した試料液を減圧容器２２の内部に導くベース２８、ファンネル２５とベース２８とをサポートスクリーン２６やＰＴＦＥガスケット２７等を介して密着固定するクランプ２９等から構成されている。フィルタホルダー２１は、減圧容器２２の開口部２２ａにゴム栓３０を介して設けられている。減圧容器２２は、トラップ２３を介して吸引ポンプ２４にチューブによって接続されている。また、吸引ポンプ２４は、圧力ゲージ（図示せず）を備えている。ここで、吸引ポンプ２４が駆動されると、減圧容器２２の空気が吸引され、減圧容器２２は減圧される。これにより、ファンネル２５に入れられた試料液は、フィルタＦ等を通過することになる。
【００２４】
このような減圧濾過装置２０による溶液やインク等の試料液のフィルタ通過時間の測定手順について説明する。ここでは、溶液のフィルタ通過時間を測定し、その後、インクのフィルタ通過時間を測定する場合について説明する。
【００２５】
測定者は減圧容器２２にゴム栓３０及びベース２８をセットし、ベース２８にＰＴＦＥガスケット２７、サポートスクリーン２６、フィルタＦ及びファンネル２５を順次セットし、これらをクランプ２９で減圧容器２２に固定する。次に、測定者は、微量の溶液をスポイト等でファンネル２５に入れて、フィルタＦを均一に濡らしてから、吸引ポンプ２４を駆動させ、圧力ゲージを見ながらトラップ２３の弁により減圧容器２２を所定の圧力になるように調整する。これにより、減圧容器２２は所定の圧力に減圧される。
【００２６】
まず、溶液のインク通過時間が測定される。測定者は、溶液をフィルタホルダー２１のファンネル２５に入れると同時に、ストップウォッチ等による時間の計測をスタートさせる。ファンネル２５に入れられた溶液は、フィルタＦを通過していく。すなわち、溶液はフィルタＦによって濾過される。測定者は、ファンネル２５に入れられた溶液が完全に無くなると同時に、ストップウォッチ等による時間の計測をストップさせる。これにより、溶液のフィルタ通過時間が測定される。
【００２７】
この後、フィルタＦを交換することなくインクのフィルタ通過時間が測定される。測定者は、インクをフィルタホルダー２１のファンネル２５に入れると同時に、ストップウォッチ等による時間の計測をスタートさせる。ファンネル２５に入れられたインクは、フィルタＦを通過していく。すなわち、インクはフィルタＦによって濾過される。測定者は、ファンネル２５に入れられたインクが完全に無くなると同時に、ストップウォッチ等による時間の計測をストップさせる。これにより、インクのフィルタ通過時間が測定される。
【００２８】
このようにして、溶液又はインクがファンネル２５に入れられて、それぞれのフィルタ通過時間が測定される。その後、フィルタＦは新しいフィルタＦに交換される。なお、溶液とインクとは、同じ粘度を有しており、同じ容量だけファンネル２５に入れられる。
【００２９】
＜吐出安定性判定方法＞
判定過程で用いられる吐出安定性判定方法について説明する。吐出安定性判定方法は、例えば、インク吐出装置１を用いて、インクをノズル３から１時間連続吐出させた場合の不吐出発生頻度の評価を行うことで、インクの吐出安定性が高いか否かを判定する方法である。
【００３０】
不吐出発生頻度の評価方法は、インク吐出装置１を用いて、用紙に形成された画像の抜けを観察する方法であって、例えば、搬送されている用紙に対してノズル３からインクを１時間連続吐出させ、用紙に形成された画像に抜けがあった場合には、不吐出が発生したと判定する。これにより、ノズル３毎に不吐出の発生回数が求められる。したがって、１つのノズル３が１時間当たりに不吐出を発生する不吐出発生頻度が求められ、インクの吐出安定性が高いか否かが判定される。
【００３１】
【実施例】
上述したインク評価方法によって、インクの吐出安定性を評価する。なお、フィルタ通過時間測定方法及び吐出安定性判定方法としては、上述した方法を用いる。
【００３２】
フィルタＦとしては、ポアサイズ５μｍ、外径４７ｍｍφのポリプロピレンプレフィルタを使用している。減圧容器２２は、１００ｍｍＨｇに減圧される。測定環境温度は２５±１℃である。
【００３３】
インクとしては、ＵＶインクである１０種類の黒顔料インク（測定例１〜１０）が用いられる。黒顔料インクは、色材を１ｗｔ％〜１０ｗｔ％とし、紫外線硬化樹脂を８０ｗｔ％〜９５ｗｔ％とし、光重合開始剤を３ｗｔ％〜５ｗｔ％とし、分散剤を０．５ｗｔ％〜５ｗｔ％として構成されている。１０種類の黒顔料インクは、色材濃度を±５０％及び分散剤を±５０％の範囲で振ることで、それぞれ構成されている。
【００３４】
色材としては、カーボンブラックが用いられている。紫外線硬化樹脂としては、アクリレートを主成分としたラジカル重合系のモノマー、オリゴマーであって単官能性、２官能性、３官能性のアクリレートから成る。アクリレートとしては、例えば、アクリロイルモルホリン、イソボルニルアクリレート、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルホルムアミド、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノールＥＯ付加アクリレート、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、ビスフェノールＡＥＯジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，３−ブタジオールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、グリセリンプロポキシトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリ，テトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ，ヘキサアクリレート、ジメチロールプロパンテトラアクリレート、芳香族ウレタンアクリレート、脂肪族ウレタンアクリレート等が好ましい。光重合開始剤としては、ラジカル系重合開始剤のα−ヒドロキシアルキルフェノン、α−アミノケトンやアシルフォスフィンオキサイド等が用いられている。
【００３５】
また、溶液としては、全ての測定例１〜１０において、鉱物油とオレイルアルコールとの混合液が用いられる。これらの混合比を変えることによって、混合液の粘度は調整される。なお、全ての測定例１〜１０では、溶液及びインクは所定量５０ｍｌ分用意されている。また、溶液及びインクの粘度は同じであり、ここでは、２１．５ｍＰａ・ｓに調整されている。
【００３６】
このような条件下で、測定例毎に、上述したフィルタ通過時間測定方法によって溶液及びインクのフィルタ通過時間を測定する。まず、溶液がフィルタＦを通過するフィルタ通過時間を測定し、続けて、インクがフィルタＦを通過するフィルタ通過時間を測定する。このとき、溶液及びインクを濾過するフィルタＦは同一である。なお、フィルタＦは測定例毎に新しいフィルタに交換される。その後、溶液のフィルタ通過時間とインクのフィルタ通過時間との比率を算出する。これらの測定結果及び算出結果を図５に示す。
【００３７】
次に、測定例毎に、上述した吐出安定性判定方法によって不吐出発生頻度を求める。ここでは、不吐出発生頻度は、１つのノズル３が１時間当たりに不吐出を発生する確率である。これらの結果を図５に示す。図５においては、◎は不吐出発生頻度が１％以下であることを示し、○は不吐出発生頻度が１％より大きく５％以下であることを示し、△は不吐出発生頻度が５％より大きく２０％以下であることを示し、×は不吐出発生頻度が２０％より大きいことを示す。
【００３８】
図５に示すように、比率が０．８〜１．０の範囲を満足するインクをインク吐出装置１に用いると、不吐出発生頻度は０％以上５％以下になることがわかる（図５中の◎及び○）。これにより、比率が０．８〜１．０の範囲を満足するインクは吐出安定性が高いインクとして判定される。したがって、比率が０．８〜１．０の範囲を満足するインクをインク吐出装置１に用いることによって、不吐出発生頻度は０％以上５％以下になるので、インク吐出装置１はインクをノズル３から安定して吐出させることができる。なお、ここでは、比率は０．８以上１．０以下であるが、これに限るものではなく、例えば、比率は０．８より大きく１．０以下であっても良い。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、吐出安定性が高いインクが簡単に判定されるため、複数のインクの中から吐出安定性が高いインクを選別することができる。そして、選別したインクをインク吐出装置に用いることによって、インク吐出装置はインクをノズルから安定して吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のインク吐出装置を概略的に示す縦断側面図である。
【図２】インク吐出装置のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】減圧濾過装置を概略的に示す側面図である。
【図４】フィルタホルダーを概略的に示す外観斜視図である。
【図５】フィルタ通過時間及び不吐出発生頻度を示す説明図である。
【符号の説明】
１      インク吐出装置
Ｆ      フィルタ
【図１】
2004263139.tif 000003
【図２】
2004263139.tif 000004
【図３】
2004263139.tif 000005
【図４】
2004263139.tif 000006
【図５】
2004263139.tif 000007