JP2009084548A - 記録用インク、並びにインクカートリッジ、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置、及びインク記録物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、及び着色剤を含有し、着色剤がカーボンブラックを含む水不溶性ビニルポリマー粒子の水分散体を含有し、かつ該着色剤の体積平均粒径が40nm〜100nmであり、記録用インクを40℃に加熱したプレート上で5分間乾燥処理してせん断速度100/sでせん断をかけた際の前記記録用インクの粘度(A)と、乾燥処理を行わずせん断速度100/sでせん断をかけた際の記録用インクの粘度(B)とが、次式、A/B≦3を満たし、記録用インクを乾燥させて初期質量の70%の質量になった時の粘度(C)と、初期質量の60%になった時の粘度(D)との比(C/D)が、1/4以上である記録用インクとする。
【選択図】なし
Description
このようなインクジェットプリンタに用いられる記録用インクに要求される特性としては、一般に、高画質を達成するための色調、画像濃度、滲み等;信頼性を達成するためのインク中の着色剤の溶解乃至分散安定性、保存安定性、吐出安定性等;記録画像の保存性を確保するための耐水性、耐光性等;高速化を達成するためのインクの速乾性などが挙げられ、これらの要求を満たすように様々な提案がなされてきている。
また、印字品質の高画像化及び高速印字を達成するために、最近ではインクを小滴化する傾向にあり、そのためにノズル径も小径化される方向にある。
しかしながら、着色剤として顔料を使用し、かつノズル径の小径化されたプリンタでの吐出安定性を確保することは極めて困難であり、インクの他の特性と両立させる試みがこれまで数多くなされているが、充分満足できる対応はなされていないのが現状である。
<1> 少なくとも水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、及び着色剤を含有する記録用インクであって、
前記着色剤がカーボンブラックを含む水不溶性ビニルポリマー粒子の水分散体を含有し、かつ該着色剤の体積平均粒径が40nm〜100nmであり、
前記記録用インクを40℃に加熱したプレート上で5分間乾燥処理してせん断速度100/sでせん断をかけた際の前記記録用インクの粘度(A)と、前記乾燥処理を行わずせん断速度100/sでせん断をかけた際の前記記録用インクの粘度(B)とが、次式、A/B≦3を満たし、
前記記録用インクを乾燥させて初期質量の70%の質量になった時の粘度(C)と、初期質量の60%になった時の粘度(D)との比(C/D)が、1/4以上であることを特徴とする記録用インクである。
<2> 記録用インクの25℃での粘度が、5mPa・s〜20mPa・sである前記<1>に記載の記録用インクである。
<3> 水溶性有機溶剤が、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジグリコール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、及びN−ヒドロキシエチル−2−ピロリドンから選択される少なくとも1種である前記<1>から<2>のいずれかに記載の記録用インクである。
<4> 界面活性剤が、フッ素系界面活性剤を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載の記録用インクである。
<5> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の記録用インクを容器中に収容してなることを特徴とするインクカートリッジである。
<6> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも含むことを特徴とするインクジェット記録方法である。
<7> 刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である前記<6>に記載のインクジェット記録方法である。
<8> インク付着量が1.5g/m2〜15g/m2である前記<6>から<7>のいずれかに記載のインクジェット記録方法である。
<9> 前記<1>から<4>のいずれかに記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段を少なくとも有することを特徴とするインクジェット記録装置である。
<10> 刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である前記<9>に記載のインクジェット記録装置である。
<11> 記録媒体の記録面を反転させて両面印刷可能とする反転手段を有する前記<9>から<10>のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
<12> 記録用インクを飛翔させるヘッドが、インク吐出面に撥水加工処理を施したノズルプレートを有する前記<9>から<11>のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
<13> 撥水加工が、PTFE−Ni共析加工、フッ素樹脂加工、及びシリコーン樹脂加工から選択されるいずれかである前記<12>に記載のインクジェット記録装置である。
<14> 無端状の搬送ベルトと、該搬送ベルト表面を帯電させて記録媒体を保持しながら搬送する搬送手段を有する前記<9>から<13>のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
<15> 記録ヘッド上にインクを供給するためのサブタンクを有し、該サブタンクにインクカートリッジから供給チューブを介してインクが補充される前記<9>から<14>のいずれかに記載のインクジェット記録装置である。
<16> 記録媒体上に、前記<1>から<4>のいずれかに記載の記録用インクを用いて形成された画像を有してなることを特徴とするインク記録物である。
<17> ベタ部の画像濃度が2.0以上であり、かつ入射角60°での光沢度が50以上である前記<16>に記載のインク記録物である。
前記着色剤がカーボンブラックを含む水不溶性ビニルポリマー粒子の水分散体を含有し、かつ該着色剤の体積平均粒径が40nm〜100nmであり、
前記記録用インクを40℃に加熱したプレート上で5分間乾燥処理してせん断速度100/sでせん断をかけた際の前記記録用インクの粘度(A)と、前記乾燥処理を行わずせん断速度100/sでせん断をかけた際の前記記録用インクの粘度(B)とが、次式、A/B≦3を満たし、
前記記録用インクを乾燥させて初期質量の70%の質量になった時の粘度(C)と、初期質量の60%になった時の粘度(D)との比(C/D)が、1/4以上である。
本発明の記録用インクにおいては、前記着色剤がカーボンブラックを含む水不溶性ビニルポリマー粒子の水分散体を含有し、かつ該着色剤の体積平均粒径が40nm〜100nmであり、
前記記録用インクを40℃に加熱したプレート上で5分間乾燥処理してせん断速度100/sでせん断をかけた際の前記記録用インクの粘度(A)と、前記乾燥処理を行わずせん断速度100/sでせん断をかけた際の前記記録用インクの粘度(B)とが、次式、A/B≦3を満たし、
前記記録用インクを乾燥させて初期質量の70%の質量になった時の粘度(C)と、初期質量の60%になった時の粘度(D)との比(C/D)が、1/4以上であるので、水分蒸発時の粘度挙動が適正化され、インクの安定性が向上し、普通紙に対する画像品質及び高速印字対応に優れ、かつ保存安定性及び吐出安定性が良好となる。
本発明の記録用インクは、少なくとも水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、及び着色剤を含有してなり、炭素数7〜11のジオール化合物、樹脂エマルジョン、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記記録用インクをせん断速度100/sから100,000/sまでせん断速度を変えてせん断をかけた際の粘度は、JIS Z8803「液体の粘度−測定方法」に基づき、例えば円錐平板型回転粘度計(コーン・プレート タイプ)(Physica MCR301、Anton Paar社製)により測定することができる。
また、前記記録用インクの25℃での粘度は、5mPa・s〜20mPa・sが好ましく、6mPa・s〜15mPa・sがより好ましい。前記粘度が、5mPa・s未満であると、インク滴の形状、高速のインク吐出周波数特性が不良となることがあり、20mPa・sを超えると、吐出安定性の確保が困難となることがある。
前記記録用インクの粘度は、例えばR550形粘度計(東機産業株式会社製)により、25℃で測定することができる。
前記着色剤としては、カーボンブラックを含む水不溶性ビニルポリマー粒子の水分散体が用いられる。
なお、前記ビニルポリマーは、カーボンブラックを含んでいればよく、カーボンブラック表面の少なくとも一部を被覆(付着)していてもよい。
前記着色剤としてのカーボンブラックの体積平均粒径は、40nm〜100nmであり、60nm〜80nmが好ましい。前記体積平均粒径が、40nm未満であると、分散安定性を確保することが困難であり、印字した場合でも、画像の精細性は得られても、均一な画像が得られずムラが生じることがあり、100nmを超えると、吐出安定性の低下が生じることがある。
前記カーボンブラックは、BET法による比表面積が50m2/g〜300m2/gであるものが好ましい。
前記カーボンブラックは、DBP吸油量が50ml/100g〜300ml/100gであることが好ましく、100ml/100g〜300ml/100gであることがより好ましい。前記DBP吸油量は、カーボンブラックにDBP(ジブチルフタレート)を滴下しカーボンの空隙に進入させ、カーボンブラック100g当たりの隙間を埋めるのに必要なDBP量より求めることができる。
前記カラー用のものとしては、イエローインク用では、例えばC.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG)、3、12(ジスアゾイエローAAA)、13、14、17、23、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83(ジスアゾイエローHR)、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、128、138、150、153、などが挙げられる。
前記水溶性有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、溶解性と水分蒸発による噴射特性不良の防止に対して優れた効果が得られる点から、例えばグリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジグリコール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、グリセリン、2−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドンが特に好ましい。
本発明の記録用インクは、浸透性の向上を目的として、炭素数7〜11のジオール化合物を用いることができる。前記炭素数が、7未満であると、十分な浸透性が得られず、両面印刷時に記録媒体を汚したり、記録媒体上でのインクの広がりが不十分で画素の埋まりが悪くなるため、文字品位や画像濃度の低下が生じることがあり、11を超えると保存安定性が低下することがある。
前記ジオール化合物の前記記録用インクにおける含有量は、0.1質量%〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましい。前記含有量が、0.1質量%未満であると、インクの紙への浸透性が劣り、搬送時にコロで擦られて汚れが発生したり、両面印字のため記録媒体の記録面を反転させる際に搬送ベルトにインクを付着させて汚れが発生したり、高速印字や両面印字に対応できないことがある。一方、前記含有量が、20質量%を超えると、印字ドット径が大きくなり、文字の線幅が広くなったり、画像鮮明度が低下してしまうことがある。
前記界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、などが挙げられる。これらの中でも、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤が特に好ましい。
前記パーフルオロアルキル基としては、炭素数が1〜10のものが好ましく、1〜3のものがより好ましく、例えば、−CnF2n−1(ただし、nは1〜10の整数を表す)などが挙げられる。該パーフルオロアルキル基としては、例えば、−CF3、−CF2CF3、−C3F7、−C4F9、などが挙げられ、これらの中でも、−CF3、−CF2CF3が特に好ましい。
m、n、及びpは、それぞれ整数を表し、nは1〜4、mは6〜25、pは1〜4が好ましい。
R2 +はカチオン基を表し、例えば、第4級アンモニウム基;ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属イオン;トリエチルアミン、トリエタノールアミン、などが挙げられ、これらの中でも第4級アンモニウム基が特に好ましい。
R1 −はアニオン基を表し、例えば、COO−、SO3−、SO4−、PO4―、などが挙げられる。qは、1〜6が好ましい。
該市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF−470、F1405、F−474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニールTBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR(いずれも、デュポン社製);FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも、株式会社ネオス製);PF−151N(オムノバ社製)などが挙げられる。これらの中でも、信頼性と発色性の向上に関して良好な点から、ゾニールFS−300、FSN、FSN−100、FSO(いずれも、デュポン社製)が特に好ましい。
前記記録用インク中には、画像定着性向上のために樹脂エマルジョンを添加することが好ましい。ここで、前記樹脂エマルジョンとは、樹脂微粒子を連続相としての水中に分散したものであり、必要に応じて界面活性剤のような分散剤を含有してもよい。分散相成分としての樹脂微粒子の含有量(樹脂エマルジョン中の樹脂微粒子の含有量)は、一般的には10質量%〜70質量%程度が好ましい。
前記分散相の樹脂微粒子成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリル−スチレン系樹脂、アクリル−シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、定着性が良好である点からアクリル−シリコーン樹脂が特に好ましい。
該市販品としては、例えば、例えば、マイクロジェルE−100、E−2002、E−5002(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ペイント株式会社製);ボンコート5454(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製);ジョンクリル775(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、ジョンソンポリマー株式会社製);SAE1014(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ゼオン株式会社製);サイビノールSK−200(アクリル系樹脂エマルジョン、サイデン化学株式会社製);プライマルAC−22、AC−61(アクリル系樹脂エマルジョン、ローム・アンド・ハース社製);ナノクリルSBCX−2821、3689(アクリル−シリコーン系樹脂エマルジョン、東洋インキ製造株式会社製);#3070(メタクリル酸メチル重合体樹脂エマルジョン、御国色素株式会社製);ペスレジンA210(ポリエステル樹脂エマルジョン、高松油脂株式会社製)、などが挙げられる。
前記その他の成分としては、特に制限はなく、必要に応じて適宜選択することができ、例えば、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤、などが挙げられる。
前記pH調製剤としては、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物;水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物、第4級ホスホニウム水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩、などが挙げられる。
前記インクのpHとしては、例えば、7〜10が好ましい。
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。
インクカートリッジ200は、図1に示すように、インク注入口242からインク袋241内に充填され、排気した後、該インク注入口242は融着により閉じられる。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口243に装置本体の針を刺して装置に供給される。
インク袋241は、透気性のないアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。このインク袋241は、図2に示すように、通常、プラスチック製のカートリッジケース244内に収容され、各種インクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いられるようになっている。
本発明のインクジェット記録装置は、インク飛翔手段を少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、刺激発生手段、制御手段等を有してなる。
本発明のインクジェット記録方法は、インク飛翔工程を少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば、刺激発生工程、制御工程等を含む。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明のインクジェット記録装置により好適に実施することができ、前記インク飛翔工程は前記インク飛翔手段により好適に行うことができる。また、前記その他の工程は、前記その他の手段により好適に行うことができる。
前記インク飛翔工程は、前記本発明の記録用インクに、刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録する工程である。
前記インク飛翔手段は、前記本発明の記録用インクに、刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録する手段である。該インク飛翔手段としては、特に制限はなく、例えば、インク吐出用の各種のノズル、などが挙げられる。
また、インクジェットノズルのノズル径は、30μm以下が好ましく、1μm〜20μmが好ましい。
記録用インクを飛翔させるヘッドが、インク吐出面に撥水加工処理を施したノズルプレートを有することが好ましく、該撥水加工が、PTFE−Ni共析加工、フッ素樹脂加工、及びシリコーン樹脂加工から選ばれるいずれかであることが好ましい。
また、インクジェットヘッド上にインクを供給するためのサブタンクを有し、該サブタンクにインクカートリッジから供給チューブを介してインクが補充されるように構成することが好ましい。
前記インクジェット記録方法によるインク付着量は、1.5g/m2〜15g/m2が好ましい。前記インク付着量が、1.5g/m2未満であると、十分な画像濃度を得ることができないことがあり、15g/m2を超えると、十分な定着性が得られないことがある。
無端状の搬送ベルトと、該搬送ベルト表面を帯電させて記録媒体を保持しながら搬送する搬送手段を有することが好ましい。この場合、帯電ローラに±1.2kV〜±2.6kVのACバイアスを加えて搬送ベルトを帯電させることが特に好ましい。
記録ヘッド134を構成するインクジェット記録用ヘッドとしては、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータ等を記録用インクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
そして、サブタンク135内の記録用インクの残量ニアーエンドが検知されると、インクカートリッジ1から所要量の記録用インクがサブタンク135に補給される。
図6は本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの要素拡大図であり、図7は同インクジェットヘッドのチャンネル間方向の要部拡大断面図である。
エッチングで残された部分が加圧液室2bの隔壁2dとなる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部2aとした。
このように構成したインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部5fに駆動波形(10V〜50Vのパルス電圧)を印加することによって、駆動部5fに積層方向の変位が生起し、振動板30を介して加圧液室2bが加圧されて圧力が上昇し、ノズル3aからインク滴が吐出される。その後、インク滴吐出の終了に伴い、加圧液室2b内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって加圧液室2b内に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室1bに流入し、共通液室1bからインク流入口6cを経て流体抵抗部2aを通り、加圧液室2b内に充填される。
本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法により記録されたインク記録物は、本発明のインク記録物である。本発明のインク記録物は、記録媒体上に本発明の前記記録用インクを用いて形成された画像を有してなる。
前記記録媒体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記インク記録物は、ベタ部の画像濃度が2.0以上であり、かつ入射角60°での光沢度が50以上であることが好ましい。
前記インク記録物は、高画質で滲みがなく、経時安定性に優れ、各種の印字乃至画像の記録された資料等として各種用途に好適に使用することができる。
−ビニルポリマーの合成−
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lフラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、スチレン11.2g、アクリル酸2.8g、ラウリルメタクリレート12.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0g、スチレンマクロマー(東亜合成株式会社製、商品名:AS−6)4.0g及びメルカプトエタノール0.4gを仕込み、65℃に昇温した。次にスチレン100.8g、アクリル酸25.2g、ラウリルメタクリレート108.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0g、ヒドロキシエチルメタクリレート60.0g、スチレンマクロマー(東亜合成株式会社製、商品名:AS−6)36.0g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスジメチルバレロニトリル2.4g及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を2.5時間かけてフラスコ内に滴下した。滴下終了後、アゾビスジメチルバレロニトリル0.8g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を0.5時間かけてフラスコ内に滴下した。65℃で1時間熟成した後、アゾビスジメチルバレロニトリル0.8gを添加し、更に1時間熟成した。反応終了後、フラスコ内に、メチルエチルケトン364gを添加し、濃度が50質量%のポリマー溶液800gを得た。
−グラフトポリマーの合成−
攪拌装置、滴下装置、温度センサ、及び上部に窒素導入装置を有する環流装置を取り付けた反応容器を有する自動重合反応装置(重合試験機DSL−2AS型、轟産業株式会社製)の反応容器内にメチルエチルケトン(MEK)550質量部を仕込み、攪拌しながら反応容器内を窒素置換した。反応容器内を窒素雰囲気に保ちながら80℃に昇温させた後、滴下装置よりメタクリル酸2−ヒドロキシエチル75.0質量部、メタクリル酸77.0質量部、スチレン80.0質量部、メタクリル酸ブチル150.0質量部、アクリル酸ブチル98.0質量部、メタクリル酸メチル20.0質量部、及び「パーブチル(登録商標)O」(有効成分:ペルオキシ2−エチルヘキサン酸t−ブチル、日本油脂株式会社製)40.0質量部の混合液を4時間かけて滴下した。滴下終了後、更に同温度で15時間反応を継続させて、酸価100mgKOH/g、質量平均分子量21,000、ガラス転移温度(Tg)(計算値)31℃のアニオン性基含有スチレン−アクリル系共重合体AのMEK溶液を得た。反応終了後、MEKの一部を減圧留去し、不揮発分を50%に調整した共重合体A溶液を得た。
合成例1で作製したポリマー溶液28g、カーボンブラック(MONARCH880、Cabot社製)26g、1mol/Lの水酸化カリウム溶液13.6g、メチルエチルケトン20g、及びイオン交換水30gを十分に攪拌した後、三本ロールミルを用いて混練した。得られたペーストをイオン交換水200gに投入し、十分に攪拌した後、エバポレーターを用いてメチルエチルケトン、及び水を留去し、ビニルポリマーで分散された固形分が20質量%のカーボンブラック水分散体を得た。
得られたカーボンブラック水分散体の体積平均粒径は、粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定したところ、70nmであった。
カーボンブラック(トーカブラック#7240、東海カーボン株式会社製)150gを濃度2mol/Lの過硫酸ナトリウム水溶液3L中に添加し、60℃の温度で10時間攪拌して酸化処理した。酸化したカーボンブラックは限外濾過を行い、残塩分を取り除いた。その後、水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8に調整し、余剰の塩類除去するため、更に限外濾過を行った。得られた水溶液に精製水を加えて固形分が20質量%となるように調整した。
得られたカーボンブラック水分散体の体積平均粒径は、粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定したところ、70nmであった。
冷却用ジャケットを備えた混合槽に、カーボンブラック(#960、三菱化学株式会社製)1,000gと、合成例2で合成した共重合体A溶液800質量部、20質量%水酸化ナトリウム水溶液143質量部、メチルエチルケトン(MEK)100質量部、及び水1957質量部を仕込み、攪拌し、混合した。混合液を直径0.3mmのジルコニアビーズを充填した分散装置(SCミルSC100/32型、三井鉱山株式会社製)に通し、循環方式(分散装置より出た分散液を混合槽に戻す方式)により6時間分散した。分散装置の回転数は2,700回転/分とし、冷却用ジャケットには冷水を通して分散液温度が40℃以下に保たれるようにした。分散終了後、混合槽より分散原液を抜き採った。次いで、水10,000質量部で混合槽、及び分散装置流路を洗浄し、分散原液と合わせて希釈分散液を得た。ガラス製蒸留装置に希釈分散液を入れ、メチルエチルケトン(MEK)の全量と水の一部を留去した。室温まで放冷後、攪拌しながら10質量%塩酸を滴下してpH4.5に調整した後、固形分をヌッチェ式濾過装置で濾過し、水洗した。次に、ケーキを容器に採り、20質量%水酸化カリウム水溶液200質量部を加えた後、ディスパ(TKホモディスパ20型、特殊機化工業株式会社製)にて分散した。更に、水を加えて不揮発分を調整して、不揮発分20%のカーボンブラックが水酸化カリウムで中和されたカルボキシル基含有スチレン−アクリル系共重合体で被覆された複合粒子として水性媒体中に分散したカーボンブラック水分散体を得た。
得られたカーボンブラック水分散体の体積平均粒径は、粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定したところ、123nmであった。
調製例1において、カーボンブラック(MONARCH880、Cabot社製)を、銅フタロシアニン顔料に変更した以外は、調製例1と同様にして、青色のポリマー微粒子分散体を調製した。
得られたポリマー微粒子について、粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定した平均粒子径(D50%)は93nmであった。
−ジメチルキナクリドン顔料含有ポリマー微粒子分散体の調製−
調製例1において、カーボンブラック(MONARCH880、Cabot社製)を、C.I.ピグメントレッド122に変更した以外は、調製例1と同様にして、赤紫色のポリマー微粒子分散体を調製した。
得られたポリマー微粒子について、粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定した平均粒子径(D50%)は127nmであった。
−モノアゾ黄色顔料含有ポリマー微粒子分散体の調製−
調製例1において、カーボンブラック(MONARCH880、Cabot社製)を、C.I.ピグメントイエロー74に変更した以外は、調製例1と同様にして、黄色のポリマー微粒子分散体を調製した。
得られたポリマー微粒子について、粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定した平均粒子径(D50%)は76nmであった。
−インクセット1の作製−
下記組成のインクを調製し、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターで濾過を行うことで、黒インク1、シアンインク1、マゼンタインク1、及びイエローインク1からなるインクセット1を作製した。
・調製例1で得られた体積平均粒径70nmのカーボンブラック水分散体・・・4.0質量%(固形分)
・3−メチル−1,3−ブタンジオール・・・28.0質量%
・グリセリン・・・13.0質量%
・2−ピロリドン・・・2.0質量%
・下記構造式で表される界面活性剤・・・1.0質量%
・イオン交換水・・・45.0質量%
・調製例4の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体・・・15.0質量%(固形分)
・3−メチル−1,3−ブタンジオール・・・23.0質量%
・グリセリン・・・8.0質量%
・下記構造式で表される界面活性剤・・・1.0質量%
・イオン交換水・・・53.0質量%
・調製例5のジメチルキナクリドン顔料含有ポリマー微粒子分散体・・・15.0質量%(固形分)
・3−メチル−1,3−ブタンジオール・・・23.0質量%
・グリセリン・・・8.0質量%
・下記構造式で表される界面活性剤・・・1.0質量%
・イオン交換水・・・53.0質量%
・調製例6のモノアゾ黄色顔料含有ポリマー微粒子分散体・・・15.0質量%(固形分)
・3−メチル−1,3−ブタンジオール・・・23.0質量%
・グリセリン・・・8.0質量%
・下記構造式で表される界面活性剤・・・1.0質量%
・イオン交換水・・・53.0質量%
−インクセット2の作製−
実施例1の黒インク組成において、調製例1のカーボンブラック水分散体を、体積平均粒径50nmのカーボンブラック水分散体に変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例2のインクセット2を作製した。
−インクセット3の作製−
実施例1の黒インク組成において、調製例1のカーボンブラック水分散体を、体積平均粒径90nmのカーボンブラック水分散体に変えた以外は、実施例1と同様にして、実施例3のインクセット3を作製した。
−インクセット4の作製−
実施例1の黒インク組成において、調製例1のカーボンブラック水分散体を、体積平均粒径20nmのカーボンブラック水分散体に変えた以外は、実施例1と同様にして、比較例1のインクセット4を作製した。
−インクセット5の作製−
実施例1の黒インク組成において、調製例1のカーボンブラック水分散体を、体積平均粒径150nmのカーボンブラック水分散体に変えた以外は、実施例1と同様にして、比較例2のインクセット5を作製した。
−インクセット6の作製−
実施例1の黒インク組成において、カーボンブラック水分散体を、調製例2の体積平均粒径70nmのカーボンブラック水分散体に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例3のインクセット6を作製した。
−インクセット7の作製−
実施例1の黒インク組成において、調製例1で得られたカーボンブラック水分散体を、調製例3で得られたカーボンブラック水分散体に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例4のインクセット7を作製した。
−インクセット8の作製−
特開平11−228891号公報の実施例1に記載の黒インクを追試し、実施例1の黒インク1を、特開平11−228891号公報の実施例1の黒インクに変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例5のインクセット8を作製した。
調製した各インクセットの各黒インクの一定量を40℃に加熱したプレート上にて5分間乾燥処理した後、粘弾性測定装置(Physica MCR301、Anton Paar社製)にて、せん断速度100/s時の粘度(A)を測定した。
一方、乾燥処理を行わなかった以外は、同様にして、乾燥処理なしでのせん断速度100/s時の粘度(B)を測定した。
調製した各インクセットの各黒インクの一定量を25℃、10%RHの環境中に放置し、一定時間放置後のインク質量変化を測定し、その時点でのインクの粘度(25℃)を測定した。粘度は粘度計(RL−500、東機産業株式会社製)を用いて測定した。インクの初期質量の70%の質量となった時の粘度(C)、及び60%の質量となった時の粘度(D)をそれぞれ測定した。
また、各インクセットの各黒インクの一定量を25℃での粘度を測定した。
図3〜図5に示すインクジェットプリンタに、調製した各インクセットを充填して、普通紙光(Type6200紙、株式会社NBSリコー製)に解像度1200dpiでCYMKの4色を併用したコンポジットブラックのベタ印字を行った。印字乾燥後、反射型カラー分光測色濃度計(X−Rite社製)を用いて画像濃度を測定した。なお、このときのインク付着量は9.5g/m2であった。
図3〜図5に示すインクジェットプリンタに、調製した各インクセットを充填してインク吐出を確認した後、ノズル面のキャップをすることなく室温にて放置し、吐出を再開した際に画像乱れを生じるまでの放置時間を測定し、以下の基準で評価した。
〔判定基準〕
◎:9時間以上
○:6時間以上9時間未満
△:2時間以上6時間未満
×:2時間以内
乾燥目詰まり性の評価と同様にしてインク吐出を確認した後、30℃環境下にてベタ及び罫線パターンの連続印字を1,000枚行うことにより実施し、印字後にドット抜け、インクの飛び散り、曲がりなどによる乱れの程度を以下の基準に基づいて判定した。
〔評価基準〕
◎:ドット抜け、及び曲がりなし
○:曲がりあり
△:ドット抜けあり
×:吐出せず
図3〜図5に示すインクジェットプリンタに、調整したインクを充填して、記録媒体(普通紙、Xerox 4024紙、富士ゼロックスオフィスサプライ株式会社製)に解像度1200dpiでCYMKの4色を併用したコンポジットブラックのベタ印字を行った。印字乾燥後、反射型カラー分光測色濃度計(X−Rite社製)を用いて測定した濃度が1.0となるようにベタ画像を形成した。この画像を裏面から目視観察し、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:裏面から目視観察した際に、ベタ画像と白地部分の境界が完全に不明確(裏面からは、ベタ画像が認識できない)で、両面印字に使用しても支障のないレベルである。
○:裏面から目視観察した際に、ベタ画像と白地部分の境界がほとんど不明確(裏面からは、ほとんどベタ画像が認識できない)で両面印字に使用しても支障のないレベルである。
△:裏面から目視観察した際に、ベタ画像の着色剤が裏面までは抜けていないが、ベタ画像と白地部分の境界がやや不明確(裏面からは、ややベタ画像が認識できる)で、両面印字に使用しても支障の無いレベルである。
×:裏面から目視観察した際に、ベタ画像の着色剤が裏面まで抜けており(裏面からでも、ベタ画像が認識できる)、両面印字に使用できないレベルである。
コックリングの発生の確認は、Microsoft Word2000(Microsoft社製)を用いて、全体をベタ画像で埋めるようなチャートを作成し、出力後の紙のカール具合にて、下記基準により評価を行った。
〔評価基準〕
○:以後の排紙に問題ない。
×:両端が巻き上がり、排紙に干渉する。
本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、などに特に好適に適用することができる。
20 流路板
30 ノズルプレート
40 ベース
50 積層圧電素子
60 振動板
70 接着層
80 FPC
101 装置本体
102 給紙トレイ
103 排紙トレイ
104 インクカートリッジ装填部
111 上カバー
112 前面
115 前カバー
131 ガイドロッド
132 ステー
133 キャリッジ
134 記録ヘッド
135 サブタンク
141 用紙載置部
142 用紙
144 分離パッド
151 搬送ベルト
152 再度カウンタローラ
156 帯電ローラ
157 搬送ローラ
158 デンションローラ
171 分離爪
172 排紙ローラ
173 排紙コロ
181 両面給紙ユニット
200 インクカートリッジ
201 インクカートリッジ
241 インク袋
242 インク注入口
243 インク排出口
244 カートリッジ外装
Claims (11)
- 少なくとも水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、及び着色剤を含有する記録用インクであって、
前記着色剤がカーボンブラックを含む水不溶性ビニルポリマー粒子の水分散体を含有し、かつ該着色剤の体積平均粒径が40nm〜100nmであり、
前記記録用インクを40℃に加熱したプレート上で5分間乾燥処理してせん断速度100/sでせん断をかけた際の前記記録用インクの粘度(A)と、前記乾燥処理を行わずせん断速度100/sでせん断をかけた際の前記記録用インクの粘度(B)とが、次式、A/B≦3を満たし、
前記記録用インクを乾燥させて初期質量の70%の質量になった時の粘度(C)と、初期質量の60%になった時の粘度(D)との比(C/D)が、1/4以上であることを特徴とする記録用インク。 - 記録用インクの25℃での粘度が、5mPa・s〜20mPa・sである請求項1に記載の記録用インク。
- 水溶性有機溶剤が、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、ポリエチレングリコール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジグリコール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、及びN−ヒドロキシエチル−2−ピロリドンから選択される少なくとも1種である請求項1から2のいずれかに記載の記録用インク。
- 界面活性剤が、フッ素系界面活性剤を含有する請求項1から3のいずれかに記載の記録用インク。
- 請求項1から4のいずれかに記載の記録用インクを容器中に収容してなることを特徴とするインクカートリッジ。
- 請求項1から4のいずれかに記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
- 刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である請求項6に記載のインクジェット記録方法。
- インク付着量が1.5g/m2〜15g/m2である請求項6から7のいずれかに記載のインクジェット記録方法。
- 請求項1から4のいずれかに記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段を少なくとも有することを特徴とするインクジェット記録装置。
- 刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種である請求項9に記載のインクジェット記録装置。
- 記録媒体上に、請求項1から4のいずれかに記載の記録用インクを用いて形成された画像を有してなることを特徴とするインク記録物。
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