JP2005008881A - インクジェット記録用インク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 色材と、保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクであって、該色材がキレート系アゾ染料であることを特徴とするインクジェット記録用インク。
【選択図】 なし
Description
これら普通紙印字における耐水性を向上させるために、例えば、特許文献1及び特許文献2には、水性インク組成物にポリアミンを含有させることが記載されている。しかしながら、この様なインクにおいては、染料の親水基部を造塩させる為、染料の溶解性が低下し、ノズルの目詰りの様な信頼性の低下や、印字物上でブロンズ(染料の会合)を起こす為に印字ムラが出来たり、濃度が出ない場合がある。
特許文献3には、染料がカルボキシル基を有し、更にアンモニウム塩の基或は揮発性の置換アンモニウム塩の基を有することによって、被記録材上においてアンモニア或はアミンが揮発し、カルボキシル基が遊離酸となることで耐水性を向上させることが記載されている。しかしながら、この場合においても、染料の初期の溶解性は良好であっても、インク中から徐々にアンモニア或はアミンが揮発することにより染料の溶解性が低下し、ノズルの目詰り防止性やインク安定性の低下の原因となる場合が多い。
そこで、例えば、特許文献4、特許文献5、特許文献6及び特許文献7に示されているように、窒素原子含有有機基を含有する加水分解性シラン化合物またはその部分加水分解物と加水分解性シラン化合物またはその部分加水分解物とを加水分解することによって精製される有機ケイ素化合物を含有させることにより、記録媒体上の画像の耐水性を向上させるようにすることが記載されている。この提案では、インク滴が記録媒体上に付着してそのインク滴中の水が蒸発したり記録媒体内に浸透したりしたときに、前記有機ケイ素化合物が縮重合反応を起こし、この縮重合反応した有機ケイ素化合物が染料を取り囲むため、記録媒体上の画像が水に濡れても、染料がその水中に染み出すことはなく、その画像の耐水性が向上する。
本発明は、長期間放置しても消色がほとんどないブラックインクで、かつ普通紙に印字された画像の耐水性が優れたインクを提供することを目的とするものである。
本発明の第1は、色材と、保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクであって、該色材がキレート系アゾ染料であることを特徴とするインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第2は、該キレート系アゾ染料がC.I.アシッドブラック194及び/又はC.I.リアクティブブラック31であることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第3は、請求項1記載の縮重合反応を開始する水溶性物質が有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第4は、請求項1記載のインクジェット記録用インクに、更に縮重合反応を開始する水溶性物質の縮重合反応を促進する縮重合促進剤を含有することを特徴とするインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第5は、請求項4記載の縮重合反応促進剤が、無機もしくは有機のアンモニウム塩であることを特徴とする請求項4記載のインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第6は、請求項5記載のアンモニウム塩が、弱酸の塩であることを特徴とする請求項4または5記載のインクジェット記録用インクに関する。
本発明の第7は、請求項5記載のアンモニウム塩が、強酸の塩であることを特徴とする請求項4または5記載のインクジェット記録用インクに関する。
キレート系アゾ染料の具体例として、C.I.ダイレクトブラック 71、C.I.アシッドブラック 58、60、62、64、107、108、112、115、118、119、121、122、131、132、139、140、155、156、194、C.I.リアクティブブラック1、8、9、31等があるが、特に本発明のインクジェット記録用インクに使用されるブラック染料としては、C.I.アシッドブッラク194及び/又はC.I.リアクティブブラック31であることが好ましい。
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを用いたインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
図2は、インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドの部分底面図である。
図3は、図2のI−I線断面図である。
図4は、図2のII−II線断面図である。
により、インクジェットヘッド3と記録紙2とを副走査方向に相対移動させる相対移動手段が構成されている。
各オリフィス11は、インク流路部品10において板厚が他よりも小さい上から2番目のステンレス鋼薄板に形成されており、その径は約38μmに設定されている。また、供給用インク流路12は上記インクカートリッジ1と接続されており、このインクカートリッジ1より供給用インク流路12内にインクが供給されるようになっている。
また、各圧電アクチュエータ16は、振動板18の圧力室17と反対側面(上面)において圧力室17に対応する部分(凹部7開口に対向する部分)にCu製の中間層20を介してそれぞれ設けられ、かつチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなる圧電素子19と、この各圧電素子19の振動板18と反対側面(上面)にそれぞれ接合され、該振動板18と共に各圧電素子19に電圧(駆動電圧)をそれぞれ印加するためのPt製個別電極21とを有している。
振動板18、各圧電素子19、各個別電極21及び各中間層20は、全て薄膜で形成されてなっており、振動板18の厚みは約6μmに、各圧電素子19の厚みは8μm以下(例えば約3μm)に、各個別電極21の厚みは約0.2μmに、各中間層20の厚みは約3μmにそれぞれ設定されている。
尚、各圧電素子19に印加するパルス電圧としては、上記のように押し引きタイプのものでなくても、第1の電圧から該第1の電圧よりも低い第2の電圧まで立ち下がった後に上記第1の電圧まで立ち上がる引き押しタイプのものであってもよい。
インクジェット式記録装置Aに用いるインクは、色材と、インクジェットヘッド3のノズル14等での乾きを抑制する保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質(水がない状態で縮重合反応する水溶性物質)としての有機ケイ素化合物とを含有している。
この有機ケイ素化合物の含有量はインクジェット記録インク全体に対して、重量百分率で0.1〜15%、好ましくは1.0〜10%である。0.1%未満では、耐水性の効果が見られず、逆に15%を超えて添加すると、インク粘度が上昇する。
縮重合反応促進剤を含有することで、インクが記録媒体(例えば紙)上に付着した後には、縮重合反応促進剤の作用により、有機ケイ素化合物の縮重合反応が速やかに行われて色材(染料又は顔料)を確実に取り囲む。こうして、記録媒体上に画像を形成した直後にこの画像が水に濡れても、上記色材は縮重合反応した水溶性物質に取り囲まれているため、色材がその水中に染み出すことはなく、よって画像の耐水性が飛躍的に向上する。
この縮重合反応促進剤の含有量はインクジェット記録インク全体に対して、重量百分率で0.1〜15%、好ましくは1.0〜10%である。0.1%未満では、縮重合反応の促進効果が見られず、逆に15%を超えて添加すると、染料の溶解安定性或いは顔料の分散安定性に悪影響を与える。
縮重合反応促進剤は、無機もしくは有機のアンモニウム塩であることが好ましい。ここでいうアンモニウム塩は、アンモニウムイオンNH4 +およびその水素を各種の置換基Rで置換したものを含む(R:アルキル、アリールなど)。こうすることで、アンモニウム塩が記録媒体上で解離してアンモニアもしくはアミンを放出し、残った無機もしくは有機酸の作用で水溶性物質の縮重合反応が促進されるからである。
また、アンモニウム塩は、弱酸のアンモニウム塩であることが好ましい。各種酸のアンモニウム塩を検討した結果、弱酸のアンモニウム塩は、耐水性を向上させる効果が大きいことが明らかとなった。
また、アンモニウム塩は、強酸のアンモニウム塩であることが好ましい。各種酸のアンモニウム塩を検討した結果、強酸のアンモニウム塩はインクのpHを安定して低下させる効果が大きいことが明らかとなった。
有機の弱酸アンモニウム塩の例として、例えば酢酸アンモニウム、シュウ酸二アンモニウム、シュウ酸水素アンモニウム、安息香酸アンモニウム、クエン酸一アンモニウム、クエン酸二アンモニウム、クエン酸三アンモニウム、乳酸アンモニウム、フタル酸アンモニウム、コハク酸アンモニウム、酒石酸一アンモニウム、酒石酸二アンモニウム等が挙げられる。
無機の強酸アンモニウム塩の例として、例えば塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、チオ硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、臭化アンモニウム、フッ化アンモニウム、ヨウ化アンモニウムなどが挙げられる。
有機の強酸アンモニウム塩の例として、例えばギ酸アンモニウム、モノフルオロ酢酸アンモニウム、トリフルオロ酢酸アンモニウム、トリクロロ酢酸アンモニウム等が挙げられる。
この浸透剤の具体例は、ジ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フェニルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のような、多価アルコールのモノアルキルエーテルであることが好ましい。
その含有量は、インク全体に対して、重量百分率で0.1〜30%で、好ましくは、1.0〜10%である。含有量が0.1%よりも少ないと、後述の如くインクの25℃における表面張力が50mN/m以下にならずにインクを記録紙2へ浸透させる効果が十分に得られない一方、30%よりも多いと、色材及び前記有機ケイ素化合物の水に対する溶解性が悪化するからである。
浸透剤を含有させる場合には、浸透剤の含有量の調整によって、インクの25℃における表面張力を20〜50mN/mに設定することが望ましい。これは、表面張力が20mN/mよりも小さいと、インクをノズル14から吐出する際に液滴状に形成し難くなる一方、50mN/mよりも大きいと、インクが記録紙2へ浸透し難くなるからである。
フッ素系界面活性剤は、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸のアンモニウム塩、パーフルオロアルキルスルホン酸のカリウム塩、又はパーフルオロアルキルカルボン酸のカリウム塩等とするのが好ましい。
以下の組成(各組成物の含有量は重量百分率である)からなる6種類のインクジェット記録用インクを作製した。
尚、実施例において、水が蒸発するに伴い縮重合反応する水溶性物質として2種類の有機ケイ素化合物を使用した。それぞれの有機ケイ素化合物は、下記に示す方法により作製した。
有機ケイ素化合物(A)
水120g(6.67mol)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた200mlの反応器に入れ、撹拌混合した。ここにH2NCH2CH2NHCH2CH2CH2Si(OCH3)344.4g(0.2mol)及びSi(OCH3)415.2g(0.1mol)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から56℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて60〜70℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温98℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液137gを得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は27.3%であった。
有機ケイ素化合物(B)
撹拌機、温度計及び冷却器を備えた200mlの反応器に(CH3O)3SiCH2CH2CH2NH2100g(0.56モル)を入れ、撹拌混合しながら80℃に加熱した。そこに2,3−エポキシ−1−プロパノール62.2g(0.84モル)を1時間かけて滴下した。更に80℃で5時間撹拌してアミノ基とエポキシ基の反応を行わせ、その後10mmHgの減圧下に80℃で低留分を留去して加水分解性シランを得た。水120g(6.67モル)を撹拌機、温度計及び冷却器を備えた200mlの反応器に入れ、撹拌混合した。ここに前記加水分解性シラン50.6g(0.2モル)及びCH3Si(OCH3)313.6g(0.1モル)を混合したものを室温で10分間かけて滴下したところ、25℃から36℃に内温が上昇した。更にオイルバスにて60〜70℃に加熱し、そのまま1時間撹拌を行った。次にエステルアダプターを取り付け、内温98℃まで上げ、副生したメタノールを除去することにより、有機ケイ素化合物水溶液152gを得た。このものの不揮発分(105℃/3時間)は25.3%であった。
C.I.アシッドブラック194水溶液(染料濃度 10%液) 45%
(BASF社製 Basacid Black ×40)
グリセリン 7%
ジエチレングリコール 5%
有機ケイ素化合物(A)(不揮発分 27.3%) 18.3%
純水 24.7%
C.I.アシッドブラック194水溶液(染料濃度 10%液) 45%
(BASF社製 Basacid Black ×40 liquid 10%液)
グリセリン 7%
ジエチレングリコール 5%
有機ケイ素化合物(A)(不揮発分 27.3%) 18.3%
りん酸水素二アンモニウム 4%
純水 20.7%
C.I.リアクティブブラック31水溶液(染料濃度 10%液) 45%
(クラリアント社製Black KRL−SF liquid 10%液)
グリセリン 7%
ジエチレングリコール 5%
有機ケイ素化合物(A) (不揮発分 27.3%) 18.3%
炭酸アンモニウム 4%
純水 20.7%
C.I.リアクティブブラック31水溶液(染料濃度10%液) 45%
(クラリアント社製Black KRL−SF liquid 10%液)
グリセリン 7%
ジエチレングリコール 5%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル 5%
有機ケイ素化合物(A)(不揮発分 27.3%) 18.3%
塩化アンモニウム 4%
純水 15.7%
C.I.アシッドブラック194水溶液(染料濃度10%液) 45%
(BASF社製 Basacid Black ×40)
グリセリン 7%
ジエチレングリコール 5%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル 5%
有機ケイ素化合物(B)(不揮発分 25.3%) 19.8%
硝酸アンモニウム 4%
純水 14.2%
C.I.リアクティブブラック31水溶液(染料濃度10%液) 45%
(クラリアント社製Black KRL−SF liquid 10%液)
グリセリン 7%
ジエチレングリコール 5%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル 5%
有機ケイ素化合物(B)(不揮発分 25.3%) 19.8%
ほう酸アンモニウム 5%
純水 13.2%
C.I.ダイレクトブラック168水溶液(染料濃度10%液) 45%
(クラリアント社製Direct Black HEF−SF liquid
10%液)
グリセリン 7%
ジエチレングリコール 5%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル 5%
有機ケイ素化合物(A)(不揮発分 27.3%) 18.3%
リン酸水素二アンモニウム 4%
純水 15.7%
C.I.ダイレクトブラック195水溶液(染料濃度10%液) 45%
(アベシア社製Pro−jet Fast Black2 10%液)
グリセリン 7%
ジエチレングリコール 5%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル 5%
有機ケイ素化合物(B)(不揮発分 25.3%) 19.8%
ホウ酸アンモニウム 4%
純水 14.2%
印字サンプルはインクを記録装置Aに搭載し、普通紙(商品名「Xerox4024」:ゼロックス社製)に15mm角のベ夕印字して作製した。耐水試験は、印字物の印字面を下にして、蒸留水に5分間浸漬して行った。浸漬後、30分間自然乾燥させた後、OD値を測定した。
この保存安定性試験では、各インクをスクリュー管瓶に満たして密閉系とし、50℃で1ヶ月間放置した後、先ず目視によりインクの色を目視で確認した。初期の色と変化ないインクサンプルを「○」とし、初期の色から消色したインクサンプルを「×」と判定した。その結果も表1に記載した。
実施例2と実施例4の図5、図6は、インクの分光吸収スペクトルに変化が見られないのに対して、比較例1と比較例2の図7、図8は、初期の分光吸収スペクトルに対して、1日保存後、または2日保存後の吸収スペクトルは大幅に吸光度が下がって、消色している。
1 インクカートリッジ
2 記録紙
3 インクジェットヘッド
4 キャリッジ
5 キャリッジ軸
6 搬送ローラ
7 凹部
7a 供給口
7b 吐出口
8 ヘッド本体
9 圧力室部品
10 インク流路部品
11 オリフィス
12 供給用インク流路
13 吐出用インク流路
14 ノズル
15 ノズル板
15a 撥水膜
16 圧電アクチュエータ
17 圧力室
18 振動板
19 圧電素子
20 中間層
21 個別電極
Claims (7)
- 色材と、保湿剤と、水と、この水が蒸発するに伴い縮重合反応を開始する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクであって、該色材がキレート系アゾ染料であることを特徴とするインクジェット記録用インク。
- 該キレート系アゾ染料がC.I.アシッドブラック194及び/又はC.I.リアクティブブラック31であることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録用インク。
- 請求項1記載の縮重合反応を開始する水溶性物質が有機ケイ素化合物であることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録用インク。
- 請求項1記載のインクジェット記録用インクに、更に縮重合反応を開始する水溶性物質の縮重合反応を促進する縮重合促進剤を含有することを特徴とするインクジェット記録用インク。
- 請求項4記載の縮重合反応促進剤が、無機もしくは有機のアンモニウム塩であることを特徴とする請求項4記載のインクジェット記録用インク。
- 請求項5記載のアンモニウム塩が、弱酸の塩であることを特徴とする請求項4または5記載のインクジェット記録用インク。
- 請求項5記載のアンモニウム塩が、強酸の塩であることを特徴とする請求項4または5記載のインクジェット記録用インク。
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