JP6713360B2 - インクジェットプリントヘッド用充填液 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリントヘッド用充填液に関する。より詳細には、本発明は、ノズル内における泡抜けがよく、かつ、ノズルの周囲等に付着するインクに対する洗浄効果の優れたインクジェットプリントヘッド用充填液に関する。

従来、インクの初期充填性や連続印刷安定性を向上させるためのメンテナンス液が提案されている（特許文献１）。また、洗浄性の優れたインクジェット記録用メンテナンス液が提案されている（特許文献２）。

特開２０１４−７９９３２号公報 特開２００５−７７０３号公報

しかしながら、特許文献１のメンテナンス液は、依然として、ノズル内に充填される際に、泡抜けが悪い。そのため、ノズル内が乾燥しやすく、インクの吐出時に、インクの吐出されないピンが生じることがあった。また、このようなメンテナンス液は、ノズル内を液密状態で充填するために、多くのメンテナンス液が必要であった。また、特許文献２のメンテナンス液は、ノズルの周囲等に付着するインクに対する洗浄効果が充分でなかった。

本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、ノズル内における泡抜けがよく、かつ、ノズルの周囲等に付着するインクに対する洗浄効果の優れるインクジェットプリントヘッド用充填液を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、特定のＨＬＢを示すアルキレンオキサイド付加物を特定量含み、かつ、特定量の保湿剤と、水とを含むインクジェットプリントヘッド用充填液において、粘度およびｐＨを調整することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、上記課題を解決する本発明のインクジェットプリントヘッド用充填液には、以下の構成が主に含まれる。

（１）アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物と、保湿剤と、水とを含み、前記アルキレンオキサイド付加物は、ＨＬＢが７〜１２であり、液中に０．０５〜０．５質量％含まれ、前記保湿剤は、液中に１８〜３７質量％含まれ、粘度が５ｃｐｓ以下であり、ｐＨが８〜１３である、インクジェットプリントヘッド用充填液。

このような構成によれば、得られるインクジェットプリントヘッド用充填液は、ノズルに充填される際に、泡抜けがよい。また、このような充填液は、ノズルの周囲等に付着するインクに対する洗浄効果が優れる。

（２）前記アルキレンオキサイド付加物は、エチレンオキサイド付加物であり、液中に０．１〜０．５質量％含まれ、前記保湿剤は、ジエチレングリコールである、（１）記載のインクジェットプリントヘッド用充填液。

このような構成によれば、得られるインクジェットプリントヘッド用充填液は、ノズルに充填される際に、より泡抜けがよい。また、このような充填液は、ノズルの周囲等に付着するインクに対する洗浄効果がより優れる。

（３）インクジェットプリントヘッドを洗浄するために使用される、（１）または（２）記載のインクジェットプリントヘッド用充填液。

このような構成によれば、得られるインクジェットプリントヘッド用充填液は、ノズルの周囲等に付着するインクに対する洗浄効果がさらに優れる。充填液は、付着したインクが樹脂被覆顔料等を含んでいる場合に、特に洗浄効果が優れる。

本発明によれば、ノズル内における泡抜けがよく、かつ、ノズルの周囲等に付着するインクに対する洗浄効果の優れるインクジェットプリントヘッド用充填液を提供することができる。

＜インクジェットプリントヘッド用充填液＞
本発明の一実施形態のインクジェットプリントヘッド用充填液（以下、充填液ともいう）は、アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物と、保湿剤と、水とを含む。以下、それぞれについて説明する。

（アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物）
本実施形態の充填液は、アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物を含む。

アセチレングリコールの主鎖の炭素数は、１２以上であることが好ましい。主鎖の炭素数が１２以上であるアセチレングリコールは、インク流路を構成するゴムやプラスチック等や、インク中に含まれる異物に対する濡れ性が優れる。そのため、このようなアセチレングリコールが用いられることにより、インクの流路やノズル内に、気泡が残留しにくい。その結果、ノズルからの泡抜けがよい。また、アセチレングリコールは、アルキレンオキサイド付加物であることにより、インク中における溶解性が優れる。

本実施形態において、アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物のＨＬＢは、７以上であることが好ましい。また、アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物のＨＬＢは、１２以下であり、１０以下であることが好ましい。アセチレングリコールのＨＬＢが７未満である場合、アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物は、水に溶解しにくくなる。一方、アセチレングリコールのＨＬＢが１２を超える場合、ノズル内における泡抜けが低下するという問題がある。なお、本実施形態において、ＨＬＢは、グリフィン法で定義されるＨＬＢである。

アセチレングリコールとしては、以下に限定されない。一例を挙げると、アセチレングリコールは、下記式（１）で表される化合物である。

（上記式（１）中、Ｒ¹、Ｒ^1’、Ｒ²およびＲ^2’は互いに独立して炭素数１〜５のアルキル基を表し、主鎖の炭素数は１２以上であり、−ＯＲ³は−ＯＨまたは−Ｏ（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_mＨを表し、−ＯＲ^3’は−ＯＨまたは−Ｏ（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ）_nＨを表す。その際、ｍおよびｎは互いに独立して０．５〜２５の小数を含む値であり、ｍ＋ｎは１〜４０の小数を含む値である（ただし、−ＯＲ³および−ＯＲ^3’が共に−ＯＨである場合を除く））。

より具体的には、アセチレングリコールは、２，５，８，１１−テトラメチル−６−ドデシン−５，８−ジオールのエトキシル化物および５，８−ジメチル−６−ドデシン−５，８−ジオールのエトキシル化物等が例示される。これらの中でも、アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物は、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物およびアセチレングリコールのプロピレンオキサイド付加物が好ましく、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物がより好ましい。

アセチレングリコール中のアルキレンオキサイド単位の付加モル数の総数（Ｒ³およびＲ^3’の合計）は、好ましくは３〜５モルである。アルキレンオキサイドの付加モル数の総数が上記範囲内である場合、得られる充填液は、ノズル内での泡抜けが良好となる。その結果、ノズルは、内部が乾燥しにくく、インクの吐出時に、インクの吐出されないピンが生じにくい。また、充填液は、液密状態でノズル内に充填しやすいため、使用量が削減され得る。

アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物の含有量は、充填液中、０．０５質量％以上であればよく、０．１質量％以上であることが好ましい。また、アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物の含有量は、充填液中、０．５質量％以下であればよく、０．３質量％以下であることがより好ましい。アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物の含有量が０．０５質量％未満である場合、ノズル内における泡抜け、ノズルの周囲等に付着するインクに対する洗浄効果が低下するという問題がある。一方、アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物の含有量が１質量％を超える場合、効果が変わらない、水に溶解しにくくなるという問題がある。

（保湿剤）
本実施形態の充填液は、保湿剤を含む。保湿剤が含まれることにより、充填液の水分蒸発を抑制し、充填剤の変質を防止するという効果が奏される。このため、充填液は、ヘッド内に充填され長期間停止となった場合でも、効果の維持ができる。

保湿剤としては特に限定されない。一例を挙げると、保湿剤は、ポリアルキレングリコール類、アルキレングリコール類またはグリセリン等である。ポリアルキレングリコール類としては、ポリエチレングリコール、または、ポリプロピレングリコールが例示される。アルキレングリコール類としては、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、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、１，２，６−ヘキサントリオール、チオジグリコール、１，３−ブタンジオール、または、１，５−ペンタンジオール等が例示される。これらの中でも、保湿剤は、水分蒸発の抑制に優れるという効果を奏する点から、グリセリン、ジエチレングリコールであることが好ましく、ジエチレングリコールであることがより好ましい。

保湿剤の含有量は、充填液中、１８質量％以上であることが好ましい。また、保湿剤の含有量は、充填液中、３７質量％以下であることが好ましい。保湿剤の含有量が１８質量％未満である場合、アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物が水に溶解しにくくなる。一方、保湿剤の含有量が３７質量％を超える場合、充填液は、粘度が上昇しやすく、インクジェットヘッドに充填しにくくなる。

（水）
水は、上記アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物および上記保湿剤を溶解するための溶媒である。

（その他の任意成分）
本実施形態の充填液は、必要に応じて、任意成分としては、ｐＨ調整剤、有機溶剤、防腐剤、界面活性剤、消泡剤等が配合されてもよい。

ｐＨ調整剤としては、アルコールアミン類（たとえば、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）、アルカリ金属水酸化物（たとえば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等）、アンモニウム水酸化物（たとえば、水酸化アンモニウム、第４級アンモニウム水酸化物等）、ホスホニウム水酸化物、アルカリ金属炭酸塩等が例示される。

有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ＩＰＡ、ｔ−ＢｕＯＨ、１，２−ジメトキシエタン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、アセトン、アセトニトリル、ＤＭＦ、トリエチルアミン、ピリジン等が例示される。

防腐剤としては、ベンズイミダゾール系防腐剤、イソチアゾリン系防腐剤が例示される。

界面活性剤としては、各種両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤等が例示される。

消泡剤としては、シリコーン系化合物、プルロニック系化合物等が例示される。

本実施形態の充填液のｐＨは、８〜１３である。充填液は、ｐＨが８未満の場合、洗浄性が低下しやすいという問題がある。一方、充填液は、ｐＨが１３を超える場合、労働衛生上の問題を発生しやすく、かつ、付着部位（たとえばヘッドの部材等）を腐食させやすいという問題がある。

本実施形態において、充填液は、ｐＨが８〜１３に調整されることにより、ノズルの周囲等に付着するインクに対する洗浄効果がさらに優れる。この場合、充填液は、インクジェットプリントヘッドを洗浄するための洗浄液として使用され得る。また、このようなｐＨの充填液は、付着したインクが樹脂被覆顔料等を含んでいる場合に、特に洗浄効果が優れる。なお、樹脂被覆顔料とは、イオン性基含有樹脂によって表面が被覆処理された顔料である。

また、本実施形態の充填液は、２５℃における粘度が５ｃｐｓ以下であればよく、１〜３ｃｐｓであることが好ましい。なお、充填液の粘度は、上記保湿剤または別途添加される粘度調整剤によって、適宜調整され得る。なお、充填液の粘度は、Ｅ型回転粘度計によって測定し得る。

本実施形態の充填液を調製する方法は、特に限定されない。洗浄液は、上記した各成分をすべて混合することにより一剤化されてもよい。

以上、本実施形態の充填液によれば、ノズル内における泡抜けがよく、かつ、ノズルの周囲等に付着するインクに対する洗浄効果が優れる。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。本発明は、これら実施例に何ら限定されない。なお、特に制限のない限り、「％」は「質量％」を意味し、「部」は「質量部」を意味する。

使用した原料および調製方法を以下に示す。
ジエチレングリコール
オルフィンＥ１００４（日信化学工業（株）製、ＨＬＢ７〜９：パンフレット値）
サーフィノール４４０（エアープロダクツジャパン（株）製、ＨＬＢ８：パンフレット値）
オルフィンＥ１０１０（日信化学工業（株）製、ＨＬＢ１３〜１４：パンフレット値）
サーフィノール１０４Ｅ（エアープロダクツジャパン（株）製、ＨＬＢ４：パンフレット値）
プロキセルＧＸＬ（Ｓ）（ロンザジャパン社製）
ＮａＯＨ
グリセリン
水
水性インクジェットインク組成物Ａ（製造方法は以下を参照）

＜水性インクジェットインク組成物Ａの製造方法＞
以下の原料等を使用し、水性インクジェットインク組成物Ａを製造した。
（カーボンブラックＡ）
商品名：プリンテックス９０（平均粒子径１４ｎｍ、比表面積３００ｍ²／ｇ、ｐＨ９．０）、デグサ社製
（アルカリ可溶性樹脂Ａ）
ガラス転移温度４０℃、質量平均分子量２０，０００、酸価１００ｍｇＫＯＨ／ｇのアクリル酸／ｎ−ブチルアクリレート／ベンジルメタクリレート／スチレン共重合体
（ワックスエマルジョンＡ）
ノニオン乳化ポリエチレンワックス、商品名：ハイテックＥ−６３１４（固形分３５％、平均粒子径１００ｎｍ）、東邦化学（株）製
（界面活性剤Ａ）
アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物、商品名：アセチレノールＥ１００、川研ファインケミカル（株）製
（陽イオン交換樹脂）
商品名：ＤＯＷＥＸ ＭＯＮＯＳＰＨＥＲＥ （Ｈ）６５０Ｃ、ダウケミカル社製
（高圧乳化分散装置）
ゴーリンホモジナイザー、Ａ．Ｐ．Ｖ． ＧＡＵＬＩＮ ＩＮＣ社製

アルカリ可溶性樹脂Ａ２５質量部を、水酸化ナトリウム３．２質量部と水７１．８質量部との混合溶液に溶解させ、水性樹脂ワニスＡ（アルカリ可溶性樹脂濃度２５質量％）を得た。得られた水性樹脂ワニスＡ３２質量部、水４８質量部、カーボンブラックＡ２０質量部を攪拌混合し、湿式サーキュレーションミルで練肉して水性インクジェット用ベースインクＡを得た。得られた水性インクジェット用ベースインクＡを水で４倍に希釈し、希釈液Ａを得た。得られた希釈液Ａ１００質量部に陽イオン交換樹脂５質量部を添加し攪拌して、ｐＨが４未満となるまでイオン交換し、樹脂被覆顔料Ａを得た。その後、イオン交換樹脂をメッシュフィルターで濾過した後、水を吸引濾過し、樹脂被覆顔料Ａを含有する含水ケーキを得た。得られた含水ケーキに、樹脂被覆顔料Ａ中のアルカリ可溶性樹脂の酸価の８０％を中和する量の水酸化ナトリウムを加え、顔料濃度が２０％となるよう水で希釈し、高圧乳化分散装置で攪拌し、水性顔料分散液Ａを得た。得られた水性顔料分散液Ａ６０質量部、ワックスエマルジョンＡ５質量部、グリセリン１５質量部、ジエチレングリコール１５質量部、界面活性剤Ａ１質量部、水４質量部を攪拌混合して、顔料濃度１２質量％、顔料／アルカリ可溶性樹脂（質量）＝１０／４の水性インクジェットインク組成物Ａを得た。

＜実施例１〜１０および比較例１〜７＞
以下の表１に示される配合に従い、各原料をビーカーに仕込み、攪拌装置で攪拌混合して実施例１〜１０および比較例１〜７の充填液をそれぞれ作製した。なお、本発明でｐＨが１３を超える場合は洗浄性の面では有利になるが、ともに労働衛生上の面では好ましくないという理由から、今回は充填液を作製しなかった。得られた充填液を用いて、以下の評価方法に従って、充填液の粘度およびｐＨ、ノズル内における泡抜け、水性インクジェットインク組成物Ａの乾燥皮膜の溶解性評価と、吐出不良の改善性評価を行った。結果を表１に示す。

（粘度）
Ｅ型回転粘度計（東機産業（株）製のＲＥ２１５型）を用いて、２５℃における充填液の粘度（ｃｐｓ）を測定した。

（ｐＨ）
ｐＨメータ（（株）堀場製作所製のＢ−７１２）を用いて、２５℃における充填液のｐＨを測定した。

＜ノズル内における泡抜け（ノズルチェックによる評価）＞
インクジェットプリンター（ＰＸ−１０５ セイコーエプソン（株）製）に初期充填モードで実施例１〜１０および比較例１、３、６および７のそれぞれの洗浄液を充填した後、水性インクジェットインク組成物Ａを充填し、ノズルチェック印字を行った。インクの吐出不良が起こるノズルが複数確認された（ピン抜け）場合、ノズルのサッキング（吸引）によるクリーニングを繰り返してヘッド内の気泡の除去を行い、不吐出ノズルが解消するサッキング回数より、以下の評価基準により泡抜け性を評価した。
（評価基準）
◎：サッキング回数は、０回であった。
○：サッキング回数は、１回であった。
×：サッキング回数は、２回以上であった。

＜水性インクジェットインク組成物Ａの乾燥皮膜の溶解性評価＞
水性インクジェットインク組成物Ａ５ｇを容器にとり、開放系にて５０℃のオーブン中で３ヵ月間放置した。得られたインクの乾燥皮膜０．１ｇを実施例１〜１０および比較例１、３、６および７のそれぞれの洗浄液５ｇ中に浸漬し、乾燥皮膜の溶解性を以下の評価基準に従って評価した。
（評価基準）
◎：乾燥皮膜は、洗浄液に浸漬されてすぐに溶解を始め、全て溶解した。
○：乾燥皮膜は、洗浄液に浸漬された後、軽くかき混ぜると溶解し始め、全て溶解した。
△：乾燥皮膜は、洗浄液に浸漬された後、軽くかき混ぜると溶解し始め、一部が溶解した。
×：乾燥皮膜は、洗浄液に浸漬された後、激しくかき混ぜても溶解しなかった。

＜吐出不良の改善性評価＞
インクジェットプリンター（ＰＸ−１０５ セイコーエプソン（株）製）に水性インクジェットインク組成物Ａを充填し、Ａ４サイズの紙に１０枚連続でベタ印字を行ってインクが充填されていることを確認した。その後、水性インクジェットインク組成物Ａが記録ヘッドの中に充填された状態で５０℃のオーブンに３ヵ月間放置した。放置後、ノズルチェック印字を行うと、インクの吐出不良が起こるノズルが複数確認された（ピン抜け）。インクの吐出不良が起こった記録ヘッドに、初期充填モードで実施例１〜１０および比較例１、３、６および７のそれぞれの洗浄液を充填し、吐出不良の改善性を以下の評価基準に従って評価した。
（評価基準）
◎：初期充填シーケンスのみで全ノズルが回復し、吐出不良が改善した。
○：初期充填シーケンス後にクリーニング操作を１〜２回行うことにより、全ノズルが回復し、吐出不良が改善した。
△：初期充填シーケンス後にクリーニング操作を３回行うことにより、全ノズルが回復し、吐出不良が改善した。
×：初期充填シーケンス後にクリーニング操作を３回行っても、ピン抜けが起こり、吐出不良が改善されなかった。

表１に示されるように、実施例１〜１０の充填剤は、いずれも、泡抜けが良好であり、かつ、乾燥皮膜の溶解性や、吐出不良の改善性も良好であった。一方、ＨＬＢの大きなアルキレンオキサイド付加物を使用した比較例１の充填液は、泡抜けが悪い結果となった。また、アルキレンオキサイド付加物の含有量の少なかった比較例２の充填液は、混和性が悪く、アルキレンオキサイド付加物が分離する結果となった。アルキレンオキサイド付加物の含有量の少なかった比較例３の充填液は、泡抜けが悪く、アルキレンオキサイド付加物の含有量の多かった比較例４の充填液は、混和性が悪く、アルキレンオキサイド付加物が分離する結果となった。また、保湿剤の含有量の少なかった比較例５の充填液についても、アルキレンオキサイド付加物が分離する結果となった。一方で、保湿剤の含有量の多かった比較例６の充填液は、粘度が高くなり、インクジェットヘッドに充填しにくく、また、泡抜けも悪い結果となった。また、ｐＨ調整剤を用いて、ｐＨを７にした比較例７の充填液は、乾燥皮膜の溶解性や吐出不良の改善性が悪い結果となった。

Claims (3)

1. アセチレングリコールのアルキレンオキサイド付加物と、保湿剤と、水とを含み、
   前記アルキレンオキサイド付加物は、ＨＬＢが７〜１２であり、液中に０．０５〜０．５質量％含まれ、
   前記保湿剤は、液中に１８〜３７質量％含まれ、
   粘度が５ｃｐｓ以下であり、ｐＨが１１〜１３である、インクジェットプリントヘッド用充填液。
2. 前記アルキレンオキサイド付加物は、エチレンオキサイド付加物であり、液中に０．１〜０．３質量％含まれ、
   前記保湿剤は、ジエチレングリコールである、請求項１記載のインクジェットプリントヘッド用充填液。
3. インクジェットプリントヘッドを洗浄するために使用される、請求項１または２記載のインクジェットプリントヘッド用充填液。