JP2007169528A - インク、インクセット、記録方法、インクカートリッジ、及び記録装置 - Google Patents
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- C09D11/40—Ink-sets specially adapted for multi-colour inkjet printing
Abstract
【解決手段】少なくとも、顔料と、水と、水溶性有機溶媒と、リチウムイオンを含む2種類以上の陽イオンと、を含むインクであり、このインクは、インクジェット方式に特に好適に用いられる。インクセットは、このインクと及び/又は少なくとも凝集剤を含有する処理液を少なくとも含むインクセットである。このインクセットを用いた記録方法及び装置は、インク及び処理液を互いに接触するように記録媒体上に付与し、画像を形成する記録方法及び装置である。
【選択図】なし
Description
また、アルカリ金属イオンを添加して、溶媒が蒸発してpHが変動したときに染料が凝集することを防ぐ方法が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
また、インクに含まれる陰イオンの含有量を特定の範囲とする方法が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。
本発明のインクは、長期保管による顔料の凝集を抑えるため、カウンターイオンとしてリチウムイオンを含む。リチウムイオンは顔料分散剤の溶解性を向上させるため、顔料の凝集を防ぐことができる。さらに、リチウムイオンは、水和する水の量が多いため保水能力が高く、長期保管によって水が蒸発するような場合であっても、インク中の水の量を一定量保つことができる。
一方で、リチウムイオンの量を減らした場合、長期保存後のインク噴射性が低下する場合があることが判明した。リチウムイオン量が少なくなると、インク水分蒸発時に保持される水分量が減少し、顔料が凝集するためであると推測している。
リチウムイオン及びリチウムイオン以外の陽イオンの本発明における作用について、推測を記載したが、このような作用については必ずしも明らかとなっておらず、したがって本発明は上記作用に限定されない。いずれにせよ、本発明のインクは、少なくとも、顔料と、水と、水溶性有機溶媒と、リチウムイオンを含む2種類以上の陽イオンと、を含めばよい。
本発明のインクは、少なくとも、顔料と、水と、水溶性有機溶媒と、リチウムイオンを含む2種類以上の陽イオンと、を含む。
本発明のインクは、2種類以上の陽イオンを含み、陽イオンのうち少なくともリチウムイオンを含有する。
インク中において、リチウムイオンとして存在すれば、添加する際の構造はどのようなものであってもよく、例えば、水酸化リチウム、水酸化リチウムの水和物(水和する水分子の数は特に問わない。)、酢酸リチウム、安息香酸リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、クエン酸リチウム、リン酸二水素リチウム、乳酸リチウム、硝酸リチウム、蓚酸リチウム、サリチル酸リチウム、酒石酸などを挙げることができる。
リチウム以外のその他の陽イオンとしては特に限定されないが、1価の陽イオンであることが好ましく、アルカリ金属イオン、1価の有機陽イオンであることがより好ましい。
これらの中でも水酸化テトラメチルアンモニウム、又はアルカノールアミンであることが好ましい。水酸化テトラメチルアンモニウムやアルカノールアミンは、後述するポリマー分散剤との親和性が高いため、ポリマー電離基の解離を促進し、顔料の分散を安定化することができる。
本発明における顔料としては、有機顔料、無機顔料のいずれも使用できるが、自己分散顔料、高分子分散剤を用いて分散させた顔料、及び着色した樹脂を分散させた着色微粒子であることが好ましい。
黒色顔料では、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等が挙げられる。黒色とシアン、マゼンタ、イエローの3原色顔料のほか、赤、緑、青、茶、白等の特定色顔料や、金、銀色等の金属光沢顔料を使用することも可能である。更には、本発明のために、新規に合成した顔料でも構わない。
また、樹脂を染料・顔料などで着色したものを分散させた所謂着色微粒子を使用することも可能である。
本発明においては、顔料を分散させるために分散剤を用いても構わない。分散剤としては、ノニオン性化合物、アニオン性化合物、カチオン性化合物、両性化合物等が使用でき、ポリマー分散剤であることが好ましい。
例えば、α,β−エチレン性不飽和基を有するモノマーの共重合体等が挙げられる。α,β−エチレン性不飽和基を有するモノマーの例としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、酢酸ビニル、酢酸アリル、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、クロトン酸エステル、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、マレイン酸ジエステル、フマル酸、フマル酸モノエステル、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホン化ビニルナフタレン、ビニルアルコール、アクリルアミド、メタクリロキシエチルホスフェート、ビスメタクリロキシエチルホスフェート、メタクリロキシエチルフェニルアシドホスフェート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体、ビニルシクロヘキサン、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸アルキルエステル、アクリル酸フェニルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸フェニルエステル、メタクリル酸シクロアルキルエステル、クロトン酸アルキルエステル、イタコン酸ジアルキルエステル、マレイン酸ジアルキルエステル、ビニルアルコール、並びに上記化合物の誘導体等が挙げられる。
ポリマーの酸価の測定方法としては、公知の方法を使用することが可能で、例えば、JIS K 0070に準じた方法により、求めることができる。すなわち、THFやトルエン等の有機溶剤中に溶解させた樹脂を中和剤(KOH)で中和滴定することにより酸価を求めることができる。
中和度は、上記酸価の測定における定量結果から、下記式に基づいて算出することができる。
中和度=中和剤量(g)/樹脂量(g)/中和剤分子量/(酸価/56100)
本発明において、体積平均粒子径の測定装置には、マイクロトラックUPA粒度分析計9340(Leeds&Northrup社製)を用いる。その測定は、インク4mlを測定セルに入れ、所定の測定方法に従って行う。尚、即提示に入力するパラメーターとしては、粘度にはインク粘度を、分散粒子の密度には色材の密度を用いる。
より好ましい体積平均粒子径は、60nm以上250nm以下であり、更に好ましくは150nm以上230nm以下である。インク中の粒子の体積平均粒子径が30nm未満である場合には、光学濃度が低くなる場合が存在し、一方、250nmを超える場合には、顔料の分散安定性が確保できない場合が存在する。
−水−
本発明のインクに用いる水は、水道水、蒸留水、イオン交換水、純水、超純水など何れも使用できるが、インクでの保管安定性や、目詰まり防止の点で、蒸留水、イオン交換水、純水、超純水が好ましく、特に好ましくはイオン交換水、純水、超純水が用いられる。
本発明においては、インク中に水溶性有機溶媒を含有する。このような水溶性有機溶媒としては特に制限されず用いることができるが、水溶性有機溶媒を単一種で用いる場合には該水溶性有機溶媒の溶解度パラメーター(SP値)、前記水溶性有機溶媒を複数種混合して用いる場合には混合した水溶性有機溶媒のSP値が、13〜25であることが好ましく、より好ましくは13〜20の場合であり、更に好ましくは15〜20の場合である。該SP値が13未満であると、上記ポリマー分散剤が溶解し、インクの年度が上昇してしまい、結果、長期保存時にノズルの目詰まりを発生させやすい。一方、SP値が25を超えるような溶媒は実質的に存在しないが、もしこのようなSP値を有する溶媒が存在したとしても、顔料の分散の安定性が低下する。
[SP値=(ΣΔei/ΣΔvi)1/2]
本発明において、界面活性剤を添加することも可能である。以下に、界面活性剤の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
本発明においてインクには、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、又は、両性界面活性剤などが含まれる。その他、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤のいずれも使用することも出来、更には、上記分散剤を使用することも可能である。
その他、スピクリスポール酸やラムノリピド、リゾレシチン等のバイオサーファクタント等も使用できる。
本発明のインクは、インクジェット方式によりインクを付与する機構を備えたインクジェット用インクとして用いられることが好ましい。インクジェット方式では、インク粘度が高くなった場合、正常に噴射できない場合が存在する。
インクジェット用インクとして適している粘度は、1mPa・s以上50mPa・s未満であることが好ましく、より好ましくは、1.2mPa・s以上50mPa・s以下であり、更に好ましくは1.5mPa・s以上30mPa・s以下である。粘度が50mPa・sを超える場合、インクが正常に噴射されない場合がある。
上記の方法により調整されるインクの表面張力は、20〜40mN/mの範囲内に調整することが好ましく、より好ましくは20〜35mN/mの範囲内であり、更に好ましくは25〜35mN/mの範囲内である。表面張力が20mN/mを下回ると、インク調製後初期のインクの噴射性が悪化する場合があり、40mN/mより大きいと記録用紙へのインク浸透性が遅くなるため、乾燥性が悪化し、高速印字に対応できなくなり生産性が低下することがある。
以下にインクの調製方法の一例を示す。
本発明のインクが、前記の樹脂によって分散された顔料を用いたインクである場合には、例えば、前記樹脂(分散剤)を所定量含む水溶液に所定量の前記顔料を添加し、十分に撹拌した後、分散機を用いて分散を行い、遠心分離等で粗大粒子を除いた後、所定の前記水溶性有機溶媒、前記添加剤等を加えて撹拌混合し、次いで濾過を行って得ることができる。この際、予め顔料の濃厚分散体を作製し、インク調製時に希釈する方法も使用できる。また、分散工程の前に顔料の粉砕工程を設けてもよい。あるいは、所定の水溶性有機溶媒、水、分散剤を混合後、顔料を添加して、分散機を用いて分散させてもよい。
本発明のインクセットは、少なくとも上述のインクを含めば特に制限はなく、複数種のインクからなるインクセットであってもよいし、少なくとも凝集剤を含有する処理液と上述のインクとを含むインクセットであってもよい。
次に、本発明のインクジェット記録方法に用いる処理液の詳細について説明する。
本発明において用いられる処理液は、少なくとも凝集剤を含有する。これらの各成分について詳細に説明する。
本発明において使用される凝集剤とは、インク中の成分と反応、又は、相互作用をすることで、増粘又は凝集を起こす効果を有する物質のことを示す。このような物質としては、多価金属イオン又はカチオン性物質が挙げられる。具体的には、下記に示す、無機電解質、有機アミン化合物、及び有機酸などが有効に使用される。
具体例としては、テトラアルキルアンモニウム塩、アルキルアミン塩、ベンザルコニウム塩、アルキルピリジウム塩、イミダゾリウム塩、ポリアミン等が挙げられ、例えば、イソプロピルアミン、イソブチルアミン、t−ブチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、ジプロピルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルプロピルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、テトラエチレンペンタミン、ジエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、ジヒドロキシエチルステアリルアミン、2−ヘプタデセニル−ヒドロキシエチルイミダゾリン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド、セチルピリジニウムクロライド、ステアラミドメチルピリジウムクロライド、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体、ジアリルアミン重合体、モノアリルアミン重合体、及び、これら化合物のスルフォニウム塩、ホスホニウム塩等のオニウム塩、又は、リン酸エステル等が挙げられる。
Mは、水素原子、アルカリ金属又はアミン類を表す。Mとして好ましくは、H、Li、Na、K、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であり、より好ましくは、H、Na、Kであり、更に好ましくは、水素原子である。
nは、3〜7の整数である。nとして好ましくは、複素環が6員環又は5員環となる場合であり、より好ましくは、5員環の場合である。mは、1又は2である。
一般式(1)で表される化合物は、複素環であれば、飽和環であっても不飽和環であってもよい。lは、1〜5の整数である。
一般式(1)で表される化合物は、具体的には、フラン、ピロール、ピロリン、ピロリドン、ピロン、ピロール、チオフェン、インドール、ピリジン、キノリン構造を有し、更に官能基としてカルボキシル基を有する化合物を示す。具体的には、2−ピロリドン−5−カルボン酸、4−メチル−4−ペンタノリド−3−カルボン酸、フランカルボン酸、2−ベンゾフランカルボン酸、5−メチル−2−フランカルボン酸、2,5−ジメチル−3−フランカルボン酸、2,5−フランジカルボン酸、4−ブタノリド−3−カルボン酸、3−ヒドロキシ−4−ピロン−2,6−ジカルボン酸、2−ピロン−6−カルボン酸、4−ピロン−2−カルボン酸、5−ヒドロキシ−4−ピロン−5−カルボン酸、4−ピロン−2,6−ジカルボン酸、3−ヒドロキシ−4−ピロン−2,6−ジカルボン酸、チオフェンカルボン酸、2−ピロールカルボン酸、2,3−ジメチルピロール−4−カルボン酸、2,4,5−トリメチルピロール−3−プロピオン酸、3−ヒドロキシ−2−インドールカルボン酸、2,5−ジオキソ−4−メチル−3−ピロリン−3−プロピオン酸、2−ピロリジンカルボン酸、4−ヒドロキシプロリン、1−メチルピロリジン−2−カルボン酸、5−カルボキシ−1−メチルピロリジン−2−酢酸、2−ピリジンカルボン酸、3−ピリジンカルボン酸、4−ピリジンカルボン酸、ピリジンジカルボン酸、ピリジントリカルボン酸、ピリジンペンタカルボン酸、1,2,5,6−テトラヒドロ−1−メチルニコチン酸、2−キノリンカルボン酸、4−キノリンカルボン酸、2−フェニル−4−キノリンカルボン酸、4−ヒドロキシ−2−キノリンカルボン酸、6−メトキシ−4−キノリンカルボン酸、これらの化合物の誘導体、又はこれらの塩等の化合物が挙げられる。
処理液中における凝集剤の添加量は、処理液の全質量に対し、0.01質量%以上30質量%以下であることが好ましい。より好ましくは、0.1質量%以上15質量%以下であり、更に好ましくは、0.25質量%以上10質量%以下である。処理液中における凝集剤の添加量が0.01質量%未満の場合には、インク接触時において着色剤の凝集が不充分となり、光学濃度、滲み、色間滲みが悪化する場合が存在し、一方、添加量が30質量%を超える場合には、噴射特性が低下し、液体が正常に噴射しない場合がある。
処理液に用いられる水溶性有機溶媒としては、インクと同様の水溶性有機溶媒を使用することができる。
水溶性有機溶媒の含有量は、処理液の全質量に対し、1質量%以上60質量%以下、好ましくは、5質量%以上40質量%以下で使用される。処理液中の水溶性有機溶媒量が1質量%よりも少ない場合には、十分な光学濃度が得られない場合が存在し、逆に、60質量%よりも多い場合には、液体の粘度が大きくなり、液体の噴射特性が不安定になる場合がある。
処理液には、上記の表面張力及び粘度となる範囲で、水が添加される。水の添加量は特に制限は無いが、好ましくは、処理液の全質量に対して、10質量%以上99質量%以下であり、より好ましくは、30質量%以上80質量%以下である。
また、処理液には、所望により着色剤を含有させることも可能である。処理液に含有させる着色剤としては、インクの着色剤として説明したものと同様のものが使用できる。好ましくは、染料、表面にスルホン酸又はスルホン酸塩を有する顔料、アニオン性自己分散顔料、カチオン性自己分散顔料が用いられる。これら着色剤は、酸性領域において凝集しにくく、処理液の保存安定性を良化させる効果があるため、好適であると考えられる。
処理液の表面張力は、10mN/m以上45mN/m以下であることが好ましい。より好ましくは、15mN/m以上39mN/m以下であり、更に好ましくは、15mN/m以上35mN/m以下である。表面張力が10mN/m未満となるとヘッドノズル面に液体が溢れ出し、インクの噴射性が悪化する場合がある。一方、45mN/mを超えると用紙に対するインクの浸透性が遅くなり、乾燥時間が遅くなる場合がある。
処理液の表面張力は、インクの表面張力よりも小さいことが好ましい。記録媒体上での処理液が拡がる速度が、インクの拡がる速度よりも速い場合に、更にフェザリングが改善される。
本発明において、インクと処理液との混合液における5μm以上粗粒数は、二つの液体を質量比で1:1の割合で混合し、撹拌しながら2μLを採取し、Accusizer TM770 Optical Particle Sizer (Particle Sizing Systems社製)を用いて測定した。なお、測定時のパラメーターとして、分散粒子の密度には着色剤の密度を入力した。この着色剤の密度は、着色剤分散液を加熱、乾燥させることによって得られた着色剤紛体を比重計、又は比重ビン等を用いて測定することにより求めることができる。
本発明のインクカートリッジは、本発明の前記記録用インクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で
形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適に挙げられる。
また、前記容器として、例えば、特開2001−138541等に記載のインクタンクを適用することができる。
この場合、上記本発明のインクや本発明のインクセットの処理液をインクタンクに充填するため、記録ヘッドからインク吐出する際においても、インクタンクにおけるける長期保管時のインク特性変化が抑制され、特に長期保管時の記録ヘッドからの噴射性において充分満足できるものとなる。
本発明の記録方法は、上記本発明のインクを、インクジェット方式を用いて記録媒体に付与する。処理液を用いて記録する場合には、インク及び処理液の少なくとも1つの液体を、インクジェット方式を用いて記録媒体に付与すればよいが、より好ましくはインク及び処理液のすべてをインクジェット方式を用いて記録媒体に付与する場合である。
インクジェット用インク付与量が処理液付与量に対して少なすぎたり、多すぎたり場合には、凝集が不充分となり、光学濃度の低下、滲みの悪化、色間滲みの悪化が生じる場合が存在した。ここで、画素とは、所望の画像を主走査方向、及び、副走査方向に対してインクを付与可能な最小距離で分割した際に構成される格子点であり、夫々の画素に対して適切なインクセットを付与することで、色及び画像濃度が調整され、画像が形成される。
但し、一つのノズルから複数の体積のドロップを噴射することが可能であるインクジェット装置において、上記ドロップ量とは、印字可能な最小ドロップのドロップ量を指すこととする。
図1は本発明のインクジェット記録装置の好適な一実施形態の外観の構成を示す斜視図である。図2は、図1のインクジェット記録装置(以下、画像形成装置と称する)における内部の基本構成を示す斜視図である。本実施形態の画像形成装置100は、前述の本発明のインクジェット記録方法に基づいて作動し画像を形成する構成を有している。すなわち、図1及び図2に示すように、画像形成装置100は、主として、外部カバー6と、普通紙などの記録媒体1を所定量載置可能なトレイ7と、記録媒体1を画像形成装置100内部に1枚毎に搬送するための搬送ローラ(搬送手段)2と、記録媒体1の面にインク及び液体組成物を吐出して画像を形成する画像形成部8(画像形成手段)とそれぞれのサブインクタンク5へインク及び処理液を補給するメインインクタンク4とから構成されている。
ここで、メインインクタンク4も、同様にそれぞれ異なる色のインク及び処理液が納めされたメインインクタンク41、42、43、44、45を有している。そして、これらには、例えば、第1の液体として、ブラックインク(K)、イエローインク(Y)、マゼンタインク(M)、シアンインク(C)が、第2の液体として処理液が満たされ、それぞれが画像形成装置100に脱着可能に格納されている。
<インクの調製>
・自己分散顔料 12質量%
・グリセリン 20質量%
・エチレングリコール 10質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル 4質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.02質量%
・NaOH 0.11質量%
・水 残量
なお、用いた原料の詳細は後述する(以下、実施例2〜20及び比較例1〜4で同様。)。
このインクの粘度は4.2mPa・s、表面張力は31mN/m、pHは8.8であり、溶媒のSP値は18.2、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1:5.8、顔料に対するリチウムイオンの含有量[リチウムイオン(質量)/顔料(質量)]は0.028質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 7.8質量%
・スチレン−アクリル酸共重合体 1.8質量%
(重量平均分子量:4500、酸価:110、中和度:60)
・ジエチレングリコール 10質量%
・1,2−ヘキサンジオール 10質量%
・界面活性剤(POE−2EH) 1質量%
・LiOH・H2O 0.04質量%
・トリエタノールアミン 0.015質量%
・NaOH 0.085質量%
・水 残量
このインクの粘度は5.1mPa・s、表面張力は33mN/m、pHは7.4であり、溶媒のSP値は14.2、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1:2.3、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.085質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 7.8質量%
・スチレン−アクリル酸共重合体 1.8質量%
(重量平均分子量:4500、酸価:110、中和度:35)
・グリセリン 20質量%
・エチレングリコール 10質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル 4質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.03質量%
・トリエタノールアミン 0.015質量%
・NaOH 0.049質量%
・水 残量
このインクの粘度は5.8mPa・s、表面張力は32mN/m、pHは7.3であり、溶媒のSP値は18.2、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1:1.9、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.064質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 4質量%
・スチレン−アクリル酸メチル共重合体 1質量%
(重量平均分子量:43000、酸価:220、中和度:95)
・グリセリン 28質量%
・プロピレングリコール 5質量%
・界面活性剤(SFN465) 1.5質量%
・LiOH・H2O 0.006質量%
・テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド 0.01質量%
・NaOH 0.149質量%
・水 残量
このインクの粘度は4.2mPa・s、表面張力は31mN/m、pHは8.2であり、溶媒のSP値は19.4、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1:26.8、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.0248質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 24質量%
・スチレン−アクリル酸メチル共重合体 6質量%
(重量平均分子量:3800、酸価:55、中和度:85)
・グリセリン 20質量%
・ジエチレングリコール 15質量%
・界面活性剤(SFN465) 1.5質量%
・LiOH・H2O 0.0075質量%
・テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド 0.25質量%
・NaOH 0.20質量%
・水 残量
このインクの粘度は25mPa・s、表面張力は35mN/m、pHは7.2であり、溶媒のSP値は17.9、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1:43.3、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.0052質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 5質量%
・メタクリル酸nブチル−アクリル酸メチル共重合体 1.2質量%
(重量平均分子量:6000、酸価:370、中和度:25)
・グリセリン 20質量%
・プロピレングリコール 5質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル 4質量%
・界面活性剤(POEラウリルエーテル) 1質量%
・LiOH・H2O 0.383質量%
・NaOH 0.025質量%
・水 残量
このインクの粘度は4.2mPa・s、表面張力は30mN/m、pHは8.1であり、溶媒のSP値は18.0、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は14.6:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は1.27質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 10質量%
・スチレン−メタクリル酸共重合体 2質量%
(重量平均分子量:25000、酸価:120、中和度:75)
・グリセリン 25質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.16質量%
・NaOH 0.015質量%
・水 残量
このインクの粘度は7.3mPa・s、表面張力は33mN/m、pHは7.5であり、溶媒のSP値は20、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は10.1:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.26質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 8.5質量%
・スチレン−アクリル酸メチル共重合体 1.8質量%
(重量平均分子量:33000、酸価:180、中和度:85)
・グリセリン 5質量%
・ジグリセリンエチレンオキサイド付加物 15質量%
・界面活性剤(POE−2EH) 1.2質量%
・LiOH・H2O 0.216質量%
・NaOH 0.025質量%
・水 残量
このインクの粘度は6.1mPa・s、表面張力は31mN/m、pHは7.8であり、溶媒のSP値は13.7、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は8.2:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.42質量%であった。
<インクの調製>
・自己分散顔料 5質量%
・グリセリン 20質量%
・エチレングリコール 10質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル 4質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.06質量%
・NaOH 0.05質量%
・水 残量
このインクの粘度は4.2mPa・s、表面張力は31mN/m、pHは8.8であり、溶媒のSP値は18.2、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1.1:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.198質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 5質量%
・スチレン−アクリル酸共重合体 1質量%
(重量平均分子量:4500、酸価:110、中和度:60)
・グリセリン 20質量%
・ジエチレングリコール 10質量%
・1,2−ヘキサンジオール 10質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.1質量%
・NaOH 0.067質量%
・水 残量
このインクの粘度は4.8mPa・s、表面張力は33mN/m、pHは7.4であり、溶媒のSP値は17.1、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1.4:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.331質量%であった。
<インクの調製>
・自己分散顔料 5質量%
・グリセリン 20質量%
・エチレングリコール 10質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル 4質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.1質量%
・トリエタノールアミン 0.1質量%
・水 残量
このインクの粘度は4.4mPa・s、表面張力は31mN/m、pHは8.6であり、溶媒のSP値は18.2、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は3.6:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.331質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 5質量%
・スチレン−アクリル酸共重合体 1質量%
(重量平均分子量:4500、酸価:110、中和度:60)
・グリセリン 20質量%
・ジエチレングリコール 10質量%
・1,2−ヘキサンジオール 10質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.1質量%
・ジエタノールアミン 0.1質量%
・水 残量
このインクの粘度は5.1mPa・s、表面張力は33mN/m、pHは7.3であり、溶媒のSP値は17.1、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は2.5:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.331質量%であった。
<インクの調製>
・自己分散顔料 27.5質量%
・グリセリン 2質量%
・エチレングリコール 5質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル 20質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.5質量%
・NaOH 0.03質量%
・水 残量
このインクの粘度は28mPa・s、表面張力は35mN/m、pHは7.8であり、溶媒のSP値は12.6、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は15.9:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.301質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 0.8質量%
・スチレン−アクリル酸共重合体 0.2質量%
(重量平均分子量:4500、酸価:110、中和度:60)
・ジエチレングリコール 10質量%
・1,2−ヘキサンジオール 7.5質量%
・界面活性剤(POE−2EH) 1質量%
・LiOH・H2O 0.15質量%
・トリエタノールアミン 0.015質量%
・NaOH 0.009質量%
・水 残量
このインクの粘度は2.3mPa・s、表面張力は31mN/m、pHは8.2であり、溶媒のSP値は14.3、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は10.65:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は3.101質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 7.8質量%
・スチレン−アクリル酸共重合体 1.8質量%
(重量平均分子量:2500、酸価:450、中和度:105)
・グリセリン 20質量%
・エチレングリコール 10質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル 4質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.05質量%
・トリエタノールアミン 0.01質量%
・NaOH 0.606質量%
・水 残量
このインクの粘度は5.6mPa・s、表面張力は32mN/m、pHは7.9であり、溶媒のSP値は18.2、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1:12.8、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.106質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 4質量%
・スチレン−アクリル酸メチル共重合体 1質量%
(重量平均分子量:52000、酸価:220、中和度:95)
・グリセリン 28質量%
・プロピレングリコール 7質量%
・界面活性剤(SFN465) 1.5質量%
・LiOH・H2O 0.006質量%
・テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド 0.01質量%
・NaOH 0.149質量%
・水 残量
このインクの粘度は10.2mPa・s、表面張力は31mN/m、pHは7.5であり、溶媒のSP値は19.2、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1:26.8、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.025質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 4質量%
・スチレン−アクリル酸メチル共重合体 1質量%
(重量平均分子量:7500、酸価:45、中和度:15)
・グリセリン 28質量%
・プロピレングリコール 7質量%
・界面活性剤(SFN465) 1.5質量%
・LiOH・H2O 0.006質量%
・テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド 0.01質量%
・NaOH 0.005質量%
・水 残量
このインクの粘度は3.9mPa・s、表面張力は31mN/m、pHは7.5であり、溶媒のSP値は19.2、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1:1.6、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.025質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 20量%
・スチレン−アクリル酸メチル共重合体 6質量%
(重量平均分子量:3800、酸価:60、中和度:30)
・グリセリン 20質量%
・ジエチレングリコール 15質量%
・界面活性剤(SFN465) 1.5質量%
・LiOH・H2O 0.001質量%
・NaOH 0.077質量%
・水 残量
このインクの粘度は23mPa・s、表面張力は32mN/m、pHは7.2であり、溶媒のSP値は17.9、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は1:80.7、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.00083質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 5質量%
・スチレン−アクリル酸共重合体 1質量%
(重量平均分子量:4500、酸価:110、中和度:60)
・グリセリン 20質量%
・ジエチレングリコール 10質量%
・1,2−ヘキサンジオール 10質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.1質量%
・KOH 0.047質量%
・水 残量
このインクの粘度は4.7mPa・s、表面張力は33mN/m、pHは7.3であり、溶媒のSP値は17.1、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は2.8:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.331質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 5質量%
・スチレン−アクリル酸共重合体 1質量%
(重量平均分子量:4500、酸価:110、中和度:60)
・グリセリン 20質量%
・ジエチレングリコール 10質量%
・1,2−ヘキサンジオール 10質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.1質量%
・ジ−2−イソプロパノールアミン 0.1質量%
・水 残量
このインクの粘度は4.9mPa・s、表面張力は32mN/m、pHは7.1であり、溶媒のSP値は17.1、Liイオンと他陽イオンとの比率(モル比)は3.1:1、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.331質量%であった。
<インクの調製>
・自己分散顔料 4質量%
・グリセリン 20質量%
・エチレングリコール 10質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル 4質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 1.5質量%
・水 残量
このインクの粘度は5.2mPa・s、表面張力は33mN/m、pHは11.4であり、溶媒のSP値は18.2、顔料に対するリチウムイオンの含有量は6.202質量%であった。
<インクの調製>
・自己分散顔料 12質量%
・グリセリン 20質量%
・エチレングリコール 10質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル 4質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.7質量%
・水 残量
このインクの粘度は5.7mPa・s、表面張力は33mN/m、pHは9.2であり、溶媒のSP値は18.2、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.965質量%であった。
<インクの調製>
・自己分散顔料 12質量%
・グリセリン 20質量%
・エチレングリコール 10質量%
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル 4質量%
・界面活性剤(SFN465) 1質量%
・LiOH・H2O 0.0035質量%
・水 残量
このインクの粘度は5.5mPa・s、表面張力は33mN/m、pHは8.8であり、溶媒のSP値は18.2、顔料に対するリチウムイオンの含有量は0.005質量%であった。
<インクの調製>
・顔料 7.8質量%
・スチレン−アクリル酸共重合体 1.8質量%
(重量平均分子量:4500、酸価:110、中和度:60)
・ジエチレングリコール 10質量%
・1,2−ヘキサンジオール 10質量%
・界面活性剤(POE−2EH) 1質量%
・トリエタノールアミン 0.015質量%
・NaOH 0.085質量%
・水 残量
このインクの粘度は4.8mPa・s、表面張力は31mN/m、pHは7.8であり、溶媒のSP値は14.2であった。
得られたインクの物性を以下のようにして調べた。結果を上表1〜表6に示す。
23±0.5℃、55±5%RHの環境において、ウイルヘルミー型表面張力計(協和界面科学株式会社製)を用いて、得られたインクの表面張力を測定した。
レオマット115(Contraves製)を測定装置として用いて、得られたインクの粘度を測定した。その測定は、インクを測定容器に入れ、所定の方法で装置に装着し、測定温度は23℃、せん断速度は1400s−1の条件で行った。
23±0.5℃、55±5%RHの環境において、pH/Conductivity Meter MPC227(メトラートレド社製)を用いて、得られたインクのpHを測定した。
初期噴射性については、ノズル密度が1200dpi×600dpiであるピエゾ方式の試作インクジェットヘッドを有するプリンタに、上記で調製したインクを所定のメンテナンス動作で充填し、ノズルチェックパターンを印字させ、ノズル1024個のうち、吐出したノズルの数を観察した。なお、1ドロップ当たりのインクの付与量は、概ね2ngとなるように調整して吐出を行った。
△ : 正常に噴射したノズルが90%以上95%未満(922ノズル以上973ノズル未満)
× : 正常に噴射したノズルが90%未満(922ノズル未満)
ノズル密度が1200dpi×600dpiであるピエゾ方式の試作インクジェットヘッドを有するプリンタに、上記で調製したインクを充填し、キャップをした状態で、一般環境下で15日間放置した。その後、所定のメンテナンス動作を行い、ノズルチェックパターンを印字させ、吐出ノズル1024個のうち、吐出したノズルの数を観察した。
△ : 吐出したノズルが90%以上95%未満(922ノズル以上973ノズル未満)
× : 吐出したノズルが90%未満(922ノズル未満)
ノズル密度が1200dpi×600dpiであるピエゾ方式の試作インクジェットヘッドを有するプリンタに、上記で調製したインクを充填し、キャップをした状態で、一般環境下で15日間放置した。更に、所定のメンテナンス動作を行った後、ノズルチェックパターンを印字させ、吐出ノズル1024個のうち、方向性の乱れなく正常位置に噴射されたノズルの数を観察した。
△ : 方向性不良無く正常に噴射したノズルが90%以上95%未満(922ノズル以上973ノズル未満)
× : 方向性不良無く正常に噴射したノズルが90%未満(922ノズル未満)
上記長期保管後のインク噴射性の評価において、インクを吐出してベタ画像を作成し、得られたベタ画像部の濃度を光学濃度測定器X―Rite MODEL404(X−Rite製)で測定した。評価基準は以下の通りである。
◎:光学濃度が1.5以上
○:光学濃度が1.3以上1.5未満
△:光学濃度が1.3未満
評価結果を表7にまとめた。
<処理液>
下記組成で混合、攪拌し、得られた液体を、5μmフィルターを通過させることにより、所望の処理液を得た。
・ジエチレングリコール 30質量%
・硝酸マグネシウム・6水和物 4質量%
・コハク酸 2質量%
・アセチレングリコールエチレンオキサイド付加物 1質量%
・水酸化リチウム 1質量%
・イオン交換水 残部
また、処理液を下打ちしたのち、表1〜5に示した実施例1〜20のインクのいずれかを吐出してベタ画像の印字を行った。得られたベタ画像部の濃度を光学濃度測定器X―Rite MODEL404(X−Rite製)で測定したところ、高い画像濃度であることがわかった。この結果を表7に示す。
このように、本発明のインクと、少なくとも凝集剤を含有する処理液とを用いたインクセットを用いると、滲みや画像濃度などの画質が良好であった。また勿論、本実施例のインクセットの場合でも、インク調製後初期及び長期保管時の噴射性に優れていた。
2 搬送ローラ
3 記録ヘッド
4 メインインクタンク
5 サブインクタンク
6 外部カバー
7 トレイ
8 画像形成部
9 給電信号ケーブル
10 キャリッジ
11 ガイドロッド
12 タイミングベルト
13 駆動プーリ
14 メンテナンスユニット
15 補給装置
16 補給管
100 画像形成装置
Claims (24)
- 少なくとも、顔料と、水と、水溶性有機溶媒と、リチウムイオンを含む2種類以上の陽イオンと、を含むインク。
- リチウムイオン以外の前記陽イオンが、アルカリ金属イオン、又は有機陽イオンであることを特徴とする請求項1に記載のインク。
- リチウムイオンとその他の陽イオンの含有モル比が、1:50〜15:1であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインク。
- 前記顔料に対するリチウムイオンの含有量が、0.001〜5質量%であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のインク。
- 前記顔料の含有率が、1〜25質量%であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のインク。
- 前記水の含有率が、30〜80質量%であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のインク。
- 表面張力が、20〜40mNmであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のインク。
- 更に、重量平均分子量が3,000〜50,000で、酸価が50〜400で、且つ中和度が20〜100%のポリマーを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のインク。
- 前記水溶性有機溶媒を単一種で用いる場合には該水溶性有機溶媒のSP値、又は前記水溶性有機溶媒を複数種混合して用いる場合には混合した水溶性有機溶媒のSP値が、13〜25であることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のインク。
- 前記有機陽イオンが、水酸化テトラメチルアンモニウム及びアルカノールアミンの少なくとも1種であることを特徴とする請求項2乃至請求項9のいずれか1項に記載のインク。
- 前記顔料が、自己分散顔料、高分子分散剤を用いて分散させた顔料、及び着色した樹脂を分散させた着色微粒子からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のインク。
- 少なくとも請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のインクを含むインクセット。
- 凝集剤を含有する処理液を含むことを特徴とする請求項12に記載のインクセット。
- 前記凝集剤が、有機酸、無機電解質、及び有機アミン化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項13に記載のインクセット。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のインクを、インクジェット方式を用いて記録媒体に付与する記録方法。
- 請求項12乃至請求項14のいずれか1項に記載のインクセットのインク及び処理液の少なくとも1つの液体を、インクジェット方式を用いて記録媒体に付与する記録方法。
- 請求項13又は請求項14に記載のインクセットを用いた記録方法であって、インク及び処理液を互いに接触するように記録媒体上に付与し、パターン又は画像を形成する記録方法。
- 1画素を形成する前記インクと前記処理液の記録媒体に対する付与量が、質量比で1:20〜20:1の範囲であることを特徴とする請求項16乃至請求項17のいずれかに1項に記載の記録方法。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のインク、又は請求項12乃至請求項14のいずれか1項に記載のインクセットを収納するインクカートリッジ。
- 請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載のインクを吐出するインク吐出手段を備えた記録装置。
- 請求項12乃至請求項14のいずれか1項に記載のインクセットのインク及び処理液を吐出するインク吐出手段を備えた記録装置。
- 前記インク吐出手段が、インクジェット方式であることを特徴とする請求項20又は請求項21に記載の記録装置。
- 記録媒体に、前記インクを1ドロップ当たり0.01ng以上25ng以下で付与することを特徴とする請求項22に記載の記録装置。
- 1画素を形成するために付与される前記インク、及び、前記処理液の付与量が、質量比で1:20〜20:1であることを特徴とする請求項22又は請求項23に記載の記録装置。
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