JP2005298643A - インクジェット記録用インク、記録方法及び記録装置 - Google Patents
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- C09D11/30—Inkjet printing inks
- C09D11/38—Inkjet printing inks characterised by non-macromolecular additives other than solvents, pigments or dyes
Abstract
【解決手段】 水及び色材を含有するインクジェット記録用インクにおいて、該インクがさらに式(I)で示されるエチレンジアミン化合物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、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置。
【化1】
(式中、R1、R2、R3及びR4は、水素原子、アルキル基及びアルキレンオキサイド基からなる群から選ばれる。ただし、R1及びR2の少なくとも一方ならびにR3及びR4の少なくとも一方はアルキレンオキサイド基であり、1分子中のアルキレンオキサイドユニットの総数は2〜20個である。)
【選択図】 なし
Description
普通紙に代表されるセルロースを含有する被記録媒体に水系インクを多量に付与すると、いわゆるカールという現象が生じ、場合によっては、紙が筒状に丸まってしまう。
オンデマンド型インクジェット方式において、高い駆動周波数で連続して吐出させようとした場合、インクの物理的・化学的性質によってはインクの流路へのリフィルが間に合わなくなり、リフィルされる前に次の吐出が始まってしまうことがある。この結果、吐出不良を起こしたり、吐出量が極端に低下したりする状況となる。またこの現象は吐出させる液滴が小さいほどより顕著である。
また、流路先端で生じるインクの水分蒸発によって生じる別の問題としては、プリンタがある期間使用されないで放置されたとき、或いは、インクタンクとプリントヘッドが一体型の場合において、プリントヘッド自体がプリンタから外された状態で放置されたとき、或いは、インクタンクとプリントヘッドが分離可能な形態では、インクタンクがプリンタから外された状態で放置されたとき等、水分蒸発によって流路先端で生じる色材の固着による目詰まりの発生が挙げられる。
本発明にかかるインクは、水を必須成分とするが、インク中の水の含有量は、インク全質量に対して、30質量%以上であることが好ましく、また、95質量%以下であることが好ましい。また、水と水溶性溶剤が併用された水性媒体が使用される場合も多い。水と併用される構成材料としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、n−ペンタノール等の炭素数1〜5のアルキルアルコール類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;アセトン、ジアセトンアルコール等のケトンまたはケトアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラ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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシエチレンまたはオキシプロピレン重合体;エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1、4−ブタンジオール、1、5−ペンタンジオール等のアルキレン基が2〜6個の炭素原子を含むアルキレングリコール類;1、2、6−ヘキサントリオール、グリセリン、トリメチロールプロパン等のトリオール類;エチレングリコールモノメチル(またはエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(またはエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(またはエチル、ブチル)エーテル等のグリコールの低級アルキルエーテル類;トリエチレングリコールジメチル(またはエチル)エーテル、テトラエチレングリコールジメチル(またはエチル)エーテル等の多価アルコールの低級ジアルキルエーテル類;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等のアルカノールアミン類;スルホラン、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、尿素、エチレン尿素、ビスヒドロキシエチルスルフォン、ジグリセリン等が挙げられる。中でも、エチレングリコール、ポリエチレングリコール(平均分子量200〜1,000)、グリセリン、1、2、6−ヘキサントリオール、エチレン尿素、トリメチロールプロパンを用いることが好ましく、特にエチレン尿素は、最も好適である。本発明にかかるインクにおいて、水と併用される水溶性溶剤の種類や含有量は特に限定されないが、インク全量に対して、例えば、3質量%以上であることが好ましく、また、60質量%以下であることが好ましい。
本発明にかかるインクにおいて、よりバランスのよい吐出安定性を得るためには、インク中に界面活性剤を含有することが好ましい。中でもノニオン界面活性剤を併用することが好適である。ノニオン界面活性剤の中でもポリオキシエチレンアルキルエーテル、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物が特に好ましい。これらのノニオン系界面活性剤のHLB(Hydrophile−Lipophile Balance)値は、10以上である。こうして併用される界面活性剤の含有量は、インク全量に対して0.01〜5質量%、好ましくは0.05〜4質量%、より好ましくは0.1〜3質量%である。
また、本発明にかかるインクは、所望の物性値を有するインクとするために、上記した成分の他に必要に応じて、添加剤として、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防カビ剤、酸化防止剤等を添加することができる。添加剤の選択はインクの表面張力が25mN/m以上、好ましくは28mN/m以上になるようにすることが好ましい。
次に本発明に関するインクに含まれる色材については、染料及び顔料が使用できる。インク中への添加量は、この範囲に限定されるものではないが、インク全量に対して0.1〜15質量%、好ましくは0.2〜12質量%、より好ましくは、0.3〜10質量%である。
黒色インクに使用される顔料としてはカーボンブラックが好適に使用される。例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック顔料であり、一次粒子径が15〜40nm、BET法による比表面積が50〜300m2/g、DBP吸油量が40〜150ml/100g、揮発分が0.5〜10質量%の特性を持つものが好ましく用いられる。
顔料を分散する分散剤としては、水溶性であれば特に制約はないが、具体的には、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、α、β−エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族アルコールエステル等、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマール酸、フマール酸誘導体、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、アクリルアミド、及びその誘導体等から選ばれた少なくとも2つ以上の単量体(このうち少なくとも1つは親水性単量体)からなるブロック共重合体、或いはランダム共重合体、グラフト共重合体、またはこれらの塩等が挙げられる。中でも、本発明を実施する上で特に好ましい分散剤は、ブロック共重合体である。特に熱エネルギーを用いたヘッドにて、高い駆動周波数、例えば、10KHz以上で駆動させた場合に、上記のブロック共重合体を本発明に用いることにより、吐出性の向上効果はより顕著になる。
(顔料分散液1の調製)
先ず、ベンジルメタクリレートとメタクリル酸を原料として、常法により、酸価250、重量平均分子量3,000のAB型ブロックポリマーを作り、更に、水酸化カリウム水溶液で中和し、イオン交換水で希釈して均質な50質量%ポリマー水溶液を作成した。得られたポリマー水溶液を180g、C.I.ピグメントブルー15:3を100g及びイオン交換水220gを混合し、そして機械的に0.5時間撹拌した。次いで、マイクロフリュイダイザーを使用し、この混合物を液体圧力約10,000psi(約70MPa)下で相互作用チャンバ内に5回通すことによって処理した。更に、上記で得た分散液を遠心分離処理(12,000rpm、20分間)することによって、粗大粒子を含む非分散物を除去してシアン色の顔料分散液1とした。得られた顔料分散液1は、その顔料濃度が10質量%、分散剤濃度が10質量%であった。
インク1の調製は、上記で得たシアン色の顔料分散液1を使用し、これに下記の成分を加えて所定の濃度にし、これらの成分を十分に混合撹拌した後、ポアサイズ2.5μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧濾過し、顔料濃度2質量%、分散剤濃度2質量%のインク1を調製した。
・上記顔料分散液1 20質量%
・化合物(1) 20質量%
・エチレン尿素 2質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 0.5質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・ポリオキシエチレンセチルエーテル 1質量%
(エチレンオキサイド付加数30、HLB19.5)
・イオン交換水 56.5質量%
(顔料分散液2の調製)
顔料分散液1の調製で使用したと同様のポリマー溶液を100g、C.I.ピグメントレッド122を100g、及びイオン交換水300gを混合し、そして機械的に0.5時間撹拌した。次いで、マイクロフリュイダイザーを使用し、この混合物を液体圧力約10,000psi(約70MPa)下で相互作用チャンバ内に5回通すことによって処理した。更に、上記で得た分散液を遠心分離処理(12,000rpm、20分間)することによって、粗大粒子を含む非分散物を除去してマゼンタ色の顔料分散液2とした。得られた顔料分散液2は、その顔料濃度が10質量%、分散剤濃度が5質量%であった。
インク2の調製は、上記マゼンタ色の顔料分散液2を使用し、これに下記の成分を加えて所定の濃度にし、これらの成分を十分に混合撹拌した後、ポアサイズ2.5μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧濾過し、顔料濃度4質量%、分散剤の濃度2質量%のインク2を調製した。
・上記顔料分散液2 45質量%
・化合物(4) 12質量%
・ポリエチレングリコール(平均分子量300) 6質量%
・エチレン尿素 2質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 0.5質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・イオン交換水 34.5質量%
(顔料分散液3の調製)
先ず、ベンジルアクリレートとメタクリル酸を原料として、常法により、酸価300、重量平均分子量4,000のAB型ブロックポリマーを作り、更に、水酸化カリウム水溶液で中和し、イオン交換水で希釈して均質な50質量%ポリマー水溶液を作成した。上記のポリマー溶液を110g、C.I.ピグメントイエロー128を100g及びイオン交換水290gを混合し、そして機械的に0.5時間撹拌した。次いで、マイクロフリュイダイザーを使用し、この混合物を液体圧力約10,000psi(約70MPa)下で相互作用チャンバ内に5回通すことによって処理した。更に、上記で得た顔料分散液3を遠心分離処理(12,000rpm、20分間)することによって、粗大粒子を含む非分散物を除去して顔料分散液3とした。得られた顔料分散液3は、その顔料濃度が10質量%、分散剤濃度が6質量%であった。
インク3の調製は、上記イエロー色の顔料分散液3を使用し、これに下記の成分を加えて所定の濃度にし、これらの成分を十分に混合撹拌した後、ポアサイズ2.5μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧濾過し、顔料濃度5質量%、分散剤濃度3質量%のインク3を調製した。
・上記顔料分散液3 50質量%
・化合物(8) 10質量%
・1,2,6−ヘキサントリオール 10質量%
・エチレングリコール 1質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 0.5質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・ポリオキシエチレンセチルエーテル 0.5質量%
(エチレンオキサイド付加数30、HLB19.5)
・イオン交換水 28質量%
(顔料分散液4の調製)
先ず、ベンジルメタクリレート、メタクリル酸及びエトキシエチレングリコールメタクリレートを原料として、常法により、酸価350、重量平均分子量5,000のABC型ブロックポリマーを作り、更に、水酸化カリウム水溶液で中和し、イオン交換水で希釈して均質な50質量%ポリマー水溶液を作成した。上記のポリマー溶液を60g、カーボンブラックを100g及びイオン交換水340gを混合し、そして機械的に0.5時間撹拌した。次いで、マイクロフリュイダイザーを使用し、この混合物を液体圧力約10,000psi(約70MPa)下で相互作用チャンバ内に5回通すことによって処理した。更に、上記で得た分散液を遠心分離処理(12,000rpm、20分間)することによって、粗大粒子を含む非分散物を除去して黒色の顔料分散液4とした。得られた顔料分散液4は、その顔料濃度が10質量%、分散剤濃度が3.5質量%であった。
インク4の調製は、上記黒色の顔料分散液4を使用し、これに下記の成分を加えて所定の濃度にし、これらの成分を十分に混合撹拌した後、ポアサイズ2.5μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧濾過し、顔料濃度3質量%、分散剤濃度1.05質量%のインク4を調製した。
・上記顔料分散液4 30質量%
・化合物(11) 8質量%
・トリメチロールプロパン 6質量%
・ポリエチレングリコール(平均分子量200) 4質量%
・ポリオキシエチレンセチルエーテル 2質量%
(エチレンオキサイド付加数30、HLB19.5)
・イオン交換水 50質量%
(インク5の調製)
イオン希釈水と水性媒体の混合溶液に攪拌下でC.I.ダイレクトブルー199を加え、十分に混合撹拌した後、ポアサイズ2.5μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧濾過し、インク5を調製した。
・C.I.ダイレクトブルー199 4質量%
・化合物(5) 10質量%
・ジグリセリン 10質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 0.7質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・イオン交換水 75.3質量%
(インク6の調製)
イオン希釈水と水性媒体の混合溶液に攪拌下でC.I.アシッドレッド52を加え、十分に混合撹拌した後、ポアサイズ2.5μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧濾過し、インク6を調製した。
・C.I.アシッドレッド52 3質量%
・化合物(9) 15質量%
・エチレン尿素 0.5質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 0.5質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・イオン交換水 81質量%
(インク7の調製)
イオン希釈水と水性媒体の混合溶液に攪拌下でC.I.ダイレクトイエロー132を加え、十分に混合撹拌した後、ポアサイズ2.5μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧濾過し、インク7を調製した。
・C.I.ダイレクトイエロー132 3質量%
・化合物(13) 4質量%
・ビスヒドロキシエチルスルフォン 9質量%
・ポリエチレングリコール(平均分子量300) 5質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 0.3質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・イオン交換水 78.7質量%
(インク8の調製)
イオン希釈水と水性媒体の混合溶液に攪拌下でC.I.フードブラック2を加え、十分に混合撹拌した後、ポアサイズ2.5μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧濾過し、インク8を調製した。
・C.I.フードブラック2 2.5質量%
・化合物(2) 25質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 1.0質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・イオン交換水 71.5質量%
(インク9の調製)
実施例5のアセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物を取り除き、次の組成として実施例5と同様にインク9を得た。
・C.I.ダイレクトブルー199 4質量%
・化合物(5) 10質量%
・ジグリセリン 10質量%
・イオン交換水 76質量%
(インク10の調製)
実施例1の化合物(1)をエチレンジアミンに置き換え、次の組成として実施例1と同様にインク10を得た。
・顔料分散液1 20質量%
・エチレンジアミン 20質量%
・エチレン尿素 2質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 0.5質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・ポリオキシエチレンセチルエーテル 1質量%
(エチレンオキサイド付加数30、HLB19.5)
・イオン交換水 56.5質量%
(インク11の調製)
実施例2の化合物(4)を化合物(15)に置き換え、次の組成として実施例2と同様にインク11を得た。
・顔料分散液2 45質量%
・化合物(15) 12質量%
・ポリエチレングリコール(平均分子量300) 6質量%
・エチレン尿素 2質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 0.5質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・イオン交換水 34.5質量%
(インク12の調製)
実施例8の化合物(2)をトリメチロールプロパンに置き換え、次の組成として実施例8と同様にインク12を得た。
・C.I.フードブラック2 2.5質量%
・トリメチロールプロパン 25質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 1質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・イオン交換水 71.5質量%
(インク13の調製)
実施例6の化合物(9)を化合物(16)に置き換え、次の組成として実施例6と同様にインク13を得た。
・C.I.アシッドレッド52 3質量%
・化合物(16) 15質量%
・エチレン尿素 0.5質量%
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物 0.5質量%
(商品名:アセチレノールEH;川研ファインケミカル製)
・イオン交換水 81質量%
実施例1〜8(インク1〜9)及び比較例1〜5(インク10〜13)で得られた各インクを、下記のようにして評価した。評価項目(2)及び(3)で使用されたインクジェット記録装置を図Xに示した。尚、ここで用いた記録ヘッドは、1,200dpiの記録密度を有し、1ドット当たりの吐出体積は4plであった。
(1)周波数応答性
キヤノン製インクジェット記録用ヘッド評価装置を用いて、駆動周波数0.1kHzで吐出させ、徐々に駆動周波数を上げてゆき、吐出形状が主滴の存在しない形状の不安定な吐出になった時点で駆動周波数を測定し、判定した。
A:10KHzを超える
B:5〜10KHz
C:5KHz未満
(2)耐固着性
35℃、湿度10%環境下でプリンタに搭載しているヘッドを本体からはずして1週間放置した後、プリンタに装着して、通常の回復動作で印字が回復可能か否かをチェックした。評価基準は以下の通りである。評価結果を下記表3に示した。
A:1回の本体回復動作で回復する
B:数回の本体回復動作で回復する
C:本体回復動作で回復しない
(3)耐カール性
A4サイズのNSK紙に紙の上下左右2cmを残し、ベタ印字を行った。得られた記録物を25℃/55%環境下に置き、1時間後、1日後の状態を観察し、目視で評価した。評価基準は以下の通りである。評価結果を下記表3に示した。
A:ほぼ平らな状態を保っている
B:端の部分が立ち上がっている
C:筒状になっている
832 吐出口
1001 インクタンク
1006 移動駆動部
1008 ケーシング
1010 記録部
1010a キャリッジ部材
1012 カートリッジ
1012Y、M、C、B インクジェットカートリッジ
1014 ガイド軸
1016 ベルト
1018 モータ
1020 駆動部
1022a、1022b ローラユニット
1024a、1024b ローラユニット
1026 回復ユニット
1026a、1026b プーリ
1028 用紙
1030 搬送装置
P 用紙の搬送方向
R ベルトの回転方向
S 用紙の搬送方向と略直交する方向
Claims (11)
- 前記アルキレンオキサイド基がエチレンオキサイドユニット及びプロピレンオキサイドユニットの少なくとも一方を有する請求項1に記載のインクジェット記録用インク。
- さらに界面活性剤を含有する請求項1または2に記載のインクジェット記録用インク。
- 前記界面活性剤がノニオン界面活性剤である請求項3に記載のインクジェット記録用インク。
- バブルジェット(登録商標)用である請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクをインクジェットヘッドを用いて記録面積15cm2以上のセルロースを含有する被記録媒体に対して、打ち込み量0.03〜30mg/cm2の範囲で記録する工程を有することを特徴とするインクジェット記録方法。
- インク打ち込み量が0.1〜20mg/cmの範囲である請求項6に記載のインクジェット記録方法。
- 前記セルロースを含有する被記録媒体が普通紙である請求項6、7のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
- インクジェットヘッドが、バブルジェット(登録商標)ヘッドである請求項6〜8のいずれか1項に記載のインクジェット記録方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のインクを収容しているインク収容部と、該インクを吐出させるインクジェットヘッドとを具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 該インクジェットヘッドが、バブルジェット(登録商標)ヘッドである請求項10に記載のインクジェット記録装置。
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