JP2006089735A - 水性インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジ、記録ユニット、インクジェット記録方法及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 顔料粒子の表面に−R−(COOM1)n基が結合している自己分散型顔料、及び塩を含有することを特徴とする水性インク。(式中、Rはアルキレン基又は芳香環であり、M1は水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムであり、nは2以上の整数である。)
【選択図】 なし
Description
又、本発明の別の実施態様にかかるインクジェット記録方法は、インクをインクジェット法で吐出する工程を有するインクジェット記録方法において、前記インクが、上記構成の水性インクであることを特徴とする。
以下、本発明の水性インクを構成する自己分散型顔料、塩、水性媒体、その他の成分について説明する。
本発明にかかる水性インクに用いられる色材は、顔料粒子の表面に−R−(COOM1)n基が結合している自己分散型顔料である(式中、Rはアルキレン基又は芳香環であり、M1は水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムであり、nは2以上の整数である。)。インク中における−R−(COOM1)n基の形態は、その一部が解離した状態、若しくは完全に解離した状態の何れの形態であってもよい。
本発明にかかる水性インクにおいて使用することのできる顔料粒子は特に限定されず、下記に挙げるようなものを何れも使用することができる。本発明の水性インクを、ブラックインクとして用いる場合は、顔料粒子としてカーボンブラックを用いることが好ましい。
C.I.ピグメントイエロー:12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、97、109、110、117、120、125、128、137、138、147、148、150、151、153、154、166、168、180、185等
C.I.ピグメントオレンジ:16、36、43、51、55、59、61、71等
C.I.ピグメントレッド:9、48、49、52、53、57、97、122、123、149、168、175、176、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238、240、254、255、272等
C.I.ピグメントバイオレット:19、23、29、30、37、40、50等
C.I.ピグメントブルー:15、15:1、15:3、15:4、15:6、22、60、64等
C.I.ピグメントグリーン:7、36等
C.I.ピグメントブラウン:23、25、26等
本発明にかかる水性インクにおける、顔料の含有量(質量%)は、インク全質量に対して0.1質量%〜15質量%であることが好ましく、特には、1質量%〜10質量%であることが好ましい。
本発明にかかる水性インクは塩を含有することが必須である。インク中における塩の形態は、その一部が解離した状態、若しくは完全に解離した状態の何れの形態であってもよい。
本発明にかかる水性インクに用いられる水性媒体は、水単独又は水と水溶性有機溶剤との混合溶媒である。前記水溶性有機溶媒は、インクの乾燥防止効果を有するものが特に好ましい。又、水は、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、脱イオン水を使用することが好ましい。
本発明にかかる水性インクは、保湿性維持のために上記した成分の他に、尿素、尿素誘導体、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の保湿性化合物をインク成分として用いてもよい。尿素、尿素誘導体、トリメチロールプロパン等の保湿性化合物の含有量は、一般には、インク全質量に対して0.1質量%〜20.0質量%とすることが好ましく、3.0質量%〜10.0質量%とすることがより好ましい。
本発明にかかる画像形成方法は、ブラックインクと少なくとも1色のカラーインクとを用いて普通紙に記録を行う画像形成方法であって、ブラックインクに、上記で説明した構成を有する水性インクを用い、且つ、前記ブラックインクによって形成される画像と、カラーインクによって形成される画像とが隣接してなる画像を形成する際に、ブラックインクを付与する走査を行って画像を形成した後、前記画像が形成された領域にカラーインクを付与する走査を行うことを特徴とする。ここで、ブラックインクのみに本発明の水性インクを用いた場合に用いられるカラーインクについて説明する。本発明にかかる画像形成方法においては、従来公知のインクジェット記録用のカラーインクを何れも使用することができる。
C.I.ダイレクトイエロー:8、11、12、27、28、33、39、44、50、58、85、86、87、88、98、100、110等
C.I.ダイレクトレッド:2、4、9、11、20、23、24、31、39、46、62、75、79、80、83、89、95、197、201、218、220、224、225、226、227、228、230等
C.I.ダイレクトブルー:1、15、22、25、41、76、77、80、86、90、98、106、108、120、158、163、168、199、226等
C.I.アシッドイエロー:1、3、7、11、17、23、25、29、36、38、40、42、44、76、98、99等
C.I.アシッドレッド:6、8、9、13、14、18、26、27、32、35、42、51、52、80、83、87、89、92、94、106、114、115、133、134、145、158、198、249、265、289等
C.I.アシッドブルー:1、7、9、15、22、23、25、29、40、43、59、62、74、78、80、90、100、102、104、117、127、138、158、161等
カラーインクの色材は、上記の水溶性染料以外に、下記の1〜3のものを挙げることができる。これらの色材は、記録媒体に付与された場合に、優れた耐水性を発揮するものが多いので、好ましい。
1.可溶化基として、カルボキシル基を持つ染料
2.油溶性染料
3.顔料
油溶性染料は、カラーインデックスに記載されているものであれば特に限定はない。又、カラーインデックスに記載のない新規の染料であっても、特に制限はない。具体的には、下記のものが挙げられる。これらの染料は、インク中に1質量%〜10質量%、更には、1質量%〜5質量%の範囲で用いることが好ましい。
C.I.ソルベントイエロー:1、49、62、74、79、82、83、89、90、120、121、151、153、154等
C.I.ソルベントレッド:25、31、86、92、97、118、132、160、186、187、219等
C.I.ソルベントブルー:33、38、42、45、53、65、67、70、104、114、115、135等
カラーインクの色材として顔料を用いる場合、顔料の含有量は、インク全質量に対して1質量%〜20質量%、更には2質量%〜12質量%とすることが好ましい。本発明において使用することのできる顔料は、下記のものが挙げられる。勿論、本発明はこれらに限られるものではない。又、本発明のために新たに製造された顔料も勿論使用することが可能である。
C.I.ピグメントイエロー:1、2、3、13、16、74、83、128等
C.I.ピグメントレッド:5、7、l2、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、ll2、l22等
C.I.ピグメントブルー:1、2、3、l5:3、l6、22等
C.I.バットブルー:4、6等
又、カラーインクの色材として顔料を使用する場合に、顔料をインク中に分散させるための分散剤は、水溶性樹脂であれば特に限定はないが、重量平均分子量が1,000〜30,000の範囲のものが好ましく、更には、3,000〜15,000の範囲のものが好ましい。このような分散剤は、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、又はこれらの塩等が挙げられる。又、ロジン、シェラック、デンプン等の天然樹脂も好ましく使用することができる。これらの樹脂は、塩基を溶解させた水溶液に可溶であり、アルカリ可溶型樹脂である。尚、これらの顔料分散剤として用いられる水溶性樹脂の含有量は、インク全質量に対して0.1〜5質量%の範囲とすることが好ましい。
上記で説明したような構成成分からなる、本発明で使用するブラック及びカラーインクは、インクジェット記録ヘッドから良好に吐出できる特性を有することが好ましい。インクジェット記録ヘッドからの吐出性という観点からは、インクの特性が、例えば、その粘度が1mPa・s〜15mPa・s、表面張力が25mN/m以上、更には、粘度が1mPa・s〜5mPa・s、表面張力が25mN/m〜50mN/mとすることが好ましい。又、ブラックインクとカラーインクとを併用する場合には、ブラックインクの表面張力よりもカラーインクの表面張力が低いことが更に好ましい。具体的には、ブラックインクの表面張力が35mN/m〜50mN/m、カラーインクの表面張力が25mN/m〜35mN/mであることが好ましい。
以下、本発明にかかる画像形成方法について具体例を挙げて説明する。本発明にかかる画像形成方法は、ブラックインクと少なくとも1色のカラーインクとを用いて普通紙にインクジェット記録方式で記録を行う画像形成方法において、ブラックインクに上記で説明した構成を有する水性インクを用い、且つ、前記ブラックインクによって形成される画像と、上記で説明した構成を有するカラーインクによって形成される画像とが隣接してなる画像を形成する際に、ブラックインクを付与する走査を行って画像を形成した後、前記画像が形成された領域にカラーインクを付与する走査を行うことを特徴とする。以下に、本発明にかかる画像形成方法について詳細に説明する。
次に、本発明に好適なインクジェット記録装置の一例について以下に説明する。先ず、熱エネルギーを利用したインクジェット記録装置の主要部である記録ヘッドの構成の一例を図1及び図2に示す。図1は、インク流路に沿った記録ヘッド13の断面図であり、図2は図1のA−B線での切断面図である。記録ヘッド13はインクを通す流路(ノズル)14を有するガラス、セラミック、シリコン又はプラスチック板等と発熱素子基板15とを接着して得られる。
(顔料分散液Aの調製)
5.5gの水に5gの濃塩酸を溶かした溶液に、5℃に冷却した状態で4−アミノ−1,2−ベンゼンジカルボン酸1.5gを加えた。次に、この溶液の入った容器をアイスバスに入れて液を撹拌することにより溶液を常に10℃以下に保った状態とし、これに5℃の水9gに亜硝酸ナトリウム1.8gを溶かした溶液を加えた。この溶液を更に15分間撹拌後、比表面積が220m2/gでDBP吸油量が105mL/100gであるカーボンブラック6gを撹拌下で加えた。その後、更に15分間撹拌した。得られたスラリーをろ紙(商品名:標準用濾紙No.2;アドバンテック製)でろ過した後、粒子を十分に水洗し、110℃のオーブンで乾燥させ、自己分散型カーボンブラックAを調製した。更に、上記で得られた自己分散型カーボンブラックAに水を加えて顔料濃度が10質量%となるように分散させ、分散液を調製した。上記の方法により、カーボンブラック粒子表面に−C6H3−(COONa)2基が導入されてなる自己分散型カーボンブラックAが水中に分散された状態の顔料分散液Aを得た。
上記で得られた顔料分散液Aに対して、イオン交換法によりナトリウムイオンをアンモニウムイオンに置換して、自己分散型カーボンブラックBを調製した。更に、上記で得られた自己分散型カーボンブラックBに水を加えて顔料濃度が10質量%となるように分散させ、分散液を調製した。上記の方法により、カーボンブラック粒子表面に−C6H3−(COONH4)2基が導入されてなる自己分散型カーボンブラックBが水中に分散された状態の顔料分散液Bを得た。
5.5gの水に5gの濃塩酸を溶かした溶液に、5℃に冷却した状態でp−アミノ安息香酸1.55gを加えた。次に、この溶液の入った容器をアイスバスに入れて液を撹拌することにより溶液を常に10℃以下に保った状態とし、これに5℃の水9gに亜硝酸ナトリウム1.8gを溶かした溶液を加えた。この溶液を更に15分間撹拌後、比表面積が220m2/gでDBP吸油量が105mL/100gであるカーボンブラック6gを撹拌下で加えた。その後、更に15分間撹拌した。得られたスラリーをろ紙(商品名:標準用濾紙No.2;アドバンテック製)でろ過した後、粒子を十分に水洗し、110℃のオーブンで乾燥させ、自己分散型カーボンブラックCを調製した。更に、上記で得られた自己分散型カーボンブラックCに水を加えて顔料濃度が10質量%となるように分散させ、分散液を調製した。上記の方法により、カーボンブラック粒子表面に−C6H4−COONa基が導入されてなる自己分散型カーボンブラックCが水中に分散された状態の顔料分散液Cを得た。
上記で得られた顔料分散液Cに対して、イオン交換法によりナトリウムイオンをアンモニウムイオンに置換して、自己分散型カーボンブラックDを調製した。更に、上記で得られた自己分散型カーボンブラックDに水を加えて顔料濃度が10質量%となるように分散させ、分散液を調製した。上記の方法により、カーボンブラック粒子表面に−C6H4−COONH4基が導入されてなる自己分散型カーボンブラックDが水中に分散された状態の顔料分散液Dを得た。
下記表1に記載した成分を混合し、十分に撹拌して溶解或いは分散した後、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧ろ過を行い、実施例1〜8及び参考例1〜3のインクを調製した。
上記で得られたインクを用いて、下記の評価を行った。
・用紙の種類:普通紙
・印刷品質:標準
・色調整:自動
実施例1〜8及び参考例1〜3の各インクを用いて、インク1ドット当たりの吐出量を30ng±10%以内に設定し、下記の5種の記録媒体に、2cm×2cmのベタ部を含む文字を印字した印字物を作製した。印字物を1日保存した後のベタ部の印字濃度を測定した。印字濃度の測定には、反射濃度計(商品名:マクベスRD−918;マクベス製)を用いた。
・PPC用紙オフィスプランナー(キヤノン製)
・PPC用紙GF−500(キヤノン製)
・PPC用紙4024(ゼロックス製)
・PPC用紙プローバーボンド(フォックスリバー製)
・キヤノン用PPC用紙(ノイジドラ製)
印字濃度の評価基準は下記の通りである。評価結果を表2に示す。
A:5種の記録媒体における印字濃度の平均が、1.45以上である。
B:5種の記録媒体における印字濃度の平均が、1.40以上1.45未満である。
C:5種の記録媒体における印字濃度の平均が、1.40未満である。
実施例1〜8及び参考例1〜3の各インクを用いて、数種類のフォントサイズの文字を印字した印字物を作製し、文字の滲み具合を目視により確認した。尚、印字物の作製には、オフィスプランナー(キヤノン製)を用いた。文字品位の評価基準は下記の通りである。評価結果を表2に示す。
A:文字の滲みがほとんど目立たない。
B:文字の滲みが多少あるが、実際の使用上問題のないレベルである。
C:文字の滲みが目立つ。
耐ブリード性の評価を行うに当たり、カラーインク(シアン、マゼンタ、イエローの3色)を調製した。下記に示した各成分を混合し、十分撹拌した後、ポアサイズ0.2μmのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧ろ過を行い、各カラーインクを調製した。尚、下記のカラーインクの組成における、アセチレノールE−100(川研ファインケミカル製)は、上記構造式(2)で示されるアセチレンアルコール系界面活性剤である。
DBL(ダイレクトブルー)199 3.5部
グリセリン 7.5部
ジエチレングリコール 7.5部
アセチレノールE−100 1.0部
純水 80.5部
(マゼンタインク)
AR(アシッドレッド)289 2.5部
グリセリン 7.5部
ジエチレングリコール 7.5部
アセチレノールE−100 1.0部
純水 81.5部
(イエローインク)
DY(ダイレクトイエロー)86 2.5部
グリセリン 7.5部
ジエチレングリコール 7.5部
アセチレノールE−100 1.0部
純水 81.5部
AA:ブリードを視認できない。
A :ブリードがほとんど目立たない。
B :ブリードしているが、実際の使用上問題のないレベルである。
C :色の境界線がはっきりしないほどブリードしている。
実施例1〜8の各インクを用いて、ベタ部を含む文字を印字した印字物を作製した。印字から所定の時間が経過した後に、印字部分を流水にさらした際の地汚れの状態を目視により評価した。尚、印字物の作製には、下記の5種の記録媒体を用いた。
・PPC用紙オフィスプランナー(キヤノン製)
・PPC用紙GF−500(キヤノン製)
・PPC用紙4024(ゼロックス製)
・PPC用紙プローバーボンド(フォックスリバー製)
・キヤノン用PPC用紙(ノイジドラ製)
耐水性の評価基準は下記の通りである。評価結果を表3に示す。
AA:5種の記録媒体共に、印字後1時間以内で地汚れが目立たなくなる。
A :5種の記録媒体共に印字後1日以内で地汚れが目立たなくなる。
B :印字後1日以上経過した後にも地汚れが目立つ紙がある。
実施例1〜8の各インクをそれぞれ開放系の容器に入れて、温度60℃で水分等を蒸発させ、一定量、例えば初期の質量の60%になるまで各インクを濃縮した。これは、より厳しい条件で分散安定性を評価することで、本発明にかかるインクが分散安定性に優れることを示すためである。そして濃縮したインクの粘度や顔料凝集物の生成度合いから、水分蒸発時における顔料の分散安定性を評価した。水分蒸発時における顔料の分散安定性の評価基準は下記の通りである。評価結果を表3に示す。
AA:放置前後でインクの粘度の変化及び顔料凝集物の生成が少ない。
A :放置前後でインクの粘度の変化又は顔料凝集物の生成があるが、実際の使用上問題のないレベルである。
B :放置前後でインクの粘度の変化が大きい、又は、顔料凝集物の生成がある。
14 インクノズル
15 発熱素子基板
16 保護層
17−1、17−2 電極
18 発熱抵抗体層
19 蓄熱層
20 基板
21 インク
22 吐出オリフィス(微細孔)
23 メニスカス
24 インク滴
25 記録媒体
26 マルチノズル
27 ガラス板
28 発熱ヘッド
40 インク袋
42 栓
44 インク吸収体
45 インクカートリッジ
51 紙給部
52 紙送りローラー
53 排紙ローラー
61 ブレード
62 キャップ
63 インク吸収体
64 吐出回復部
65 記録ヘッド
66 キャリッジ
67 ガイド軸
68 モーター
69 ベルト
70 記録ユニット
71 ヘッド部
72 大気連通口
80 インク流路
81 オリフィスプレート
82 振動板
83 圧電素子
84 基板
85 吐出口
Claims (18)
- 顔料粒子の表面に−R−(COOM1)n基が結合している自己分散型顔料、及び塩を含有することを特徴とする水性インク。
(式中、Rはアルキレン基又は芳香環であり、M1は水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムであり、nは2以上の整数である。) - 前記−R−における、−(COOM1)が結合している炭素原子に隣接する炭素原子が、−(COOM1)を結合してなる請求項1に記載の水性インク。
- 前記nが、2である請求項1又は2に記載の水性インク。
- 前記Rが、C6H3である請求項1〜3の何れか1項に記載の水性インク。
- 前記M1が、アンモニウムである請求項1〜4の何れか1項に記載の水性インク。
- 前記塩が、(M2)NO3、CH3COO(M2)、C6H5COO(M2)、C2H4(COO(M2))2、C6H4(COO(M2))2及び(M2)2SO4からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜5の何れか1項に記載の水性インク。(式中、M2はアルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムである。)
- 前記M2が、アンモニウムである請求項6に記載の水性インク。
- 前記塩が、NH4NO3、C2H4(COONH4)2、C6H4(COONH4)2及び(NH4)2SO4からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜6の何れか1項に記載の水性インク。
- 前記塩が、C2H4(COO(M2))2、C6H4(COO(M2))2及び(M2)2SO4からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜6の何れか1項に記載の水性インク。
- 前記水性インクが、インクジェット用である請求項1〜9の何れか1項に記載の水性インク。
- インクをインクジェット法で吐出する工程を有するインクジェット記録方法において、前記インクが、請求項1〜10の何れか1項に記載の水性インクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
- インクを収容するインク収容部を備えたインクカートリッジにおいて、前記インクが、請求項1〜10の何れか1項に記載の水性インクであることを特徴とするインクカートリッジ。
- インクを収容するインク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドを備えた記録ユニットにおいて、前記インクが、請求項1〜10の何れか1項に記載の水性インクであることを特徴とする記録ユニット。
- インクを収容するインク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置において、前記インクが、請求項1〜10の何れか1項に記載の水性インクであることを特徴とするインクジェット記録装置。
- ブラックインクと少なくとも1色のカラーインクとを用いて普通紙にインクジェット記録方式で記録を行う画像形成方法において、ブラックインクに請求項1〜10の何れか1項に記載の水性インクを用い、且つ前記ブラックインクによって形成される画像と、カラーインクによって形成される画像とが隣接してなる画像を形成する際に、ブラックインクを付与する走査を行って画像を形成した後、前記画像が形成された領域にカラーインクを付与する走査を行うことを特徴とする画像形成方法。
- ブラックインクを付与する走査を行った後、少なくとも1走査分、間を空けた後にカラーインクを付与する走査を行う請求項15に記載の画像形成方法。
- ブラックインクを吐出させるための吐出口列と、カラーインクを吐出させるための吐出口列が副走査方向にずれて配置されている記録ヘッドを用いてインクの付与を行う請求項15又は16に記載の画像形成方法。
- 顔料粒子の表面に−R−COOn−基が結合している自己分散型顔料、及び、M1 +を含有し(式中、Rはアルキレン基又は芳香環であり、M1は水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムであり、nは2以上の整数である。)、更に、NO3 −、CH3COO−、C6H5COO−、C2H4(COO−)2、C6H4(COO−)2及びSO4 2−からなる群から選ばれる少なくとも1種、及び、M2 +(式中、M2はアルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムである。)、を含有することを特徴とする水性インク。
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