JP2009155488A - インクジェット用インク、インクカートリッジ、画像形成体、画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】蛍光染料で染色された樹脂微粒子を含有し、かつ、少なくとも顔料着色料、分散剤、水を含むインクであって、インク中にアクリルシリコン樹脂エマルジョン微粒子及びポリオールを含み、インク粘度が7.0mPas以上であることを特徴とするインクジェット用インク。
【選択図】なし
Description
しかしながら、例えばマゼンタ色で従来主に使用されている顔料のひとつであるキナクリドン系顔料等では、微粒子化によりある程度画像彩度は上昇するが、染料インクで形成されたマゼンタ色画像の彩度には及んでいない。
しかし、このように蛍光顔料を通常の顔料に添加した場合作成されたインクは、液として非常に不安定な分散状態となり、このインクを用いてインクジェットプリンタで印字評価を行った場合、印字曲がり、若しくはインクをピエゾ方式のインクジェットプリンタにセットし1ヶ月間放置後、再度印字を行なった際にインクが詰まりインク供給ができず印字ができなくなる課題があった。
このような分野で使用されている(ビスカス)インクは、紙に着弾するなりGEL化し乾燥し普通紙でも滲まずすぐに乾燥し高速両面印刷も可能である。このような特性を満たすため、インクは染料インクに比較して高い粘性の(ビスカス)インクが使用されている。
しかしながらこのような高粘度のインクを使用した場合、印字の安定性及び低メンテンス性(長期間の保存安定性)が染料インクに比べて悪い傾向がある。一方、上述のような顔料を用いたインクであるため、染料と同じレベルの高彩度高精彩印字画像が得られるところまではきていない。
また、ビジネス用インクジェットプリンタに不具合が生じたとき、修理を行なう必要があるが、通例ではインクジェットプリンタには事務所を訪ねて修理する『オンサイト保守』のシステムはない。「お客様はプリンタに不具合が起こると、修理センターに本体を送るしかなく、その間はプリンタが使えない状況であり、ビジネスでは業務に支障をきたすこととなる」(特許文献3:特願2006−254143号明細書)。
蛍光染料で染色された樹脂微粒子を含有し、かつ、少なくとも顔料着色料、分散剤、水を含むインクであって、インク中にアクリルシリコン樹脂エマルジョン微粒子及びポリオールを含み、インク粘度が7.0mPas以上であることを特徴とするインクジェット用インクであることを特徴とする。
(1)蛍光染料で染色された樹脂微粒子を含有し、かつ、少なくとも顔料着色料、分散剤、水を含むインクであって、インク中にアクリルシリコン樹脂エマルジョン微粒子及びポリオールを含み、インク粘度が7.0mPas以上であることを特徴とするインクジェット用インク。
(2)前記アクリルシリコン樹脂エマルジョン微粒子の平均粒径が50〜200nmであることを特徴とする前記第(1)項に記載のインクジェット用インク。
(3)前記ポリオールが、炭素数8以上で11以下のポリオールであることを特徴とする前記第(1)項に記載のインクジェット用インク。
(4)前記蛍光染料で染色された樹脂微粒子が、ビニル系単量体を少なくとも原料とする乳化重合体であって、前記ビニル系単量体が、シアノ基含有ビニル系単量体Aと、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、カルバモイル基、スルホン酸基、リン酸基、並びにこれらの官能基から誘導される基から選択される一種又は二種以上の基を有するビニル系単量体Bと、前記ビニル系単量体A,B以外のビニル系単量体Cと、を混合したビニル系単量体であり、前記ビニル系単量体Bが単量体混合物中、4.75質量%以下であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(3)項のいずれかに記載のインクジェット用インク。
(5)前記分散剤が、下記一般式(I)で表わされる化合物であることを特徴とする前記第(1)項乃至第(4)項のいずれかに記載のインクジェット用インク;
(6)前記界面活性剤が、POE(n=40)βナフチルエーテルであることを特徴とする前記第(4)項に記載のインクジェット用インク。
(7)前記第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載のインクジェット用インクを含有することを特徴とするインクカートリッジ。
(8)画像形成装置に着脱可能であることを特徴とする前記第(7)項に記載のインクカートリッジ。
(9)前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載のインクジェット用インクを用いて受容体に画像が形成されていることを特徴とする画像形成体。
(10)前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載のインクジェット用インクを用いて受容体に画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
(11)前記画像形成装置がインクジェットプリンタであることを特徴とする前記第(7)項に記載のインクカートリッジ。
(12)インクジェットプリンタから受容体に前記第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載のインクジェット用インクを吐出させることを特徴とする前記第(10)項に記載の画像形成方法。
(13)前記インクジェットプリンタが、ピエゾ方式のインクジェットプリンタであることを特徴とする前記第(12)項に記載の画像形成方法。
(14)前記インクジェットプリンタが、サーマル方式のインクジェットプリンタであることを特徴とする前記第(12)項に記載の画像形成方法。
(15)前記受容体が紙であることを特徴とする前記第(9)項に記載の画像形成体。
前記第(1)〜(6)項によれば、画像の彩度、濃度が高く、色調調整が容易で、かつ保存安定性、画像の耐水性に優れ、吐出安定性が良好で、特に印字曲がりの無い、インクジェット方式のプリンタで印字することができるインクジェット用インクを提供し得る。
アクリルシリコン微粒子の添加量は、アクリルシリコン微粒子の固形分として0.1〜5.0重量%が好ましい。0.1重量%より少ない場合、顔料及び蛍光顔料微粒子に吸着するアクリルシリコン成分が少なく顔料同士の吸着が多くなり粒子の凝集が多くなることにより適正なクリアコートによる画像の鮮やかさが損なわれてしまう。5.0重量%より多い場合アクリルシリコン同士の接着により液の安定性が悪くなる。
アクリルシリコン樹脂の具体例としては、東洋インキ製造株式会社製NANOFINE KPX-97-048 NANOFINE KPX-97-051 NANOFINE KPX-02-014が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
添加量が20%より高いとインクの紙への浸透量が多くなり画像鮮明度が低下する。
更に(E)のビニル系単量体Cの単量体混合物中の割合は4.00質量%以下であることが好ましい。ビニル系単量体Cの単量体混合物中の割合を4.00質量%以下とすることによりインクの凝集を防ぎ、かつ高品位の染着が行なわれ高画質で濃度均一な印字画像を提供できる。
ビニル系単量体Bが単量体混合物4.75質量%以下の範囲である樹脂微粒子(E)を使用したものを使用して作成された混合物によるインクジェットインクは、蛍光染料で染着された樹脂微粒子(E)と顔料分散体が凝集を防ぐべく最適な安定状態におかれ、凝集が防止される。
更に蛍光顔料微粒子(E)の平均粒子径は70〜150nmであることがより好ましい。平均粒子径は70〜150nmとすることにより顔料粒子の乱反射を防ぎ、かつ濃度均一な印字画像を提供できる。
なお、本発明における顔料の平均粒子径は、日機装(株)製マイクロトラックUPAで測定した値を示している。
アニオン系界面活性剤としては、脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルジアリールエーテルジスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル硫酸塩、ナフタレンスルホン酸フォルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル塩、グリセロールボレイト脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセロール脂肪酸エステル等が例示される。
ノニオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、フッ素系、シリコン系等が例示される。
カチオン系界面活性剤としては、アルキルアミン塩、第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキルイミダゾリウム塩等が例示される。
両イオン系界面活性剤としては、アルキルベタイン、アルキルアミンオキサイド、ホスファジルコリン等が例示される。
このうち、より好ましく使用されるのは、ノニオン系界面活性剤であり、特に前記一般式(I)の化合物、その中でもPOE(n=40)βナフチルエーテルが特に好ましく使用できる。
具体的には、カラーインデックスナンバー(C・I)で示して、BASIC YELLOW 1、BASIC YELLOW 40、BASIC RED 1、BASIC RED 13、BASICVIOLET 7、BASIC VIOLET 10、BASIC ORANGE 22、BASIC BLUE 7、BASIC GREEN 1、DIRECT YELLOW 85、DIRECT ORANGE 8、DIRECTRED 9、DIRECT BLUE 22、DIRECT GREEN 6、FLUORESCENT BRIGHTENING AGENT 55、FLUORESCENT BRIGHTENING WHITEX WS 52、FLUORESCENT 162、FLUORESCENT 112等が挙げられるが、これらのうちではBASIC YELLOW 40、BASIC RED1、BASIC VIOLET 10、FLUORESCENT BRIGHTENING WHITEX WS 52が好ましい。
マゼンタインクに使用される顔料の具体例としては、C.I.ピグメントレッド5、7、12、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、112、122、123、146、168、176、184、185、202、209、ピグメントバイオレット19等が挙げられる。
界面活性剤としてはノニオン系界面活性剤が好ましく、更に好ましくは下記一般式(I)で表わされる化合物である。
加えて、本発明では、特に、蛍光染料で染色された樹脂微粒子と顔料を混合したインクで画像性及び印字安定性を制御するため、適性な水溶性有機溶剤の選択が行なわれている。
本発明において、着色料としての顔料分散の際、又はインクジェット用インクに添加し得る水溶性有機溶剤としては、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、イロ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−ブチルアルコール等の炭素数1〜4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、メチルエチルケトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトンアルコール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、メチル-1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類;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ポリアルキレングリコール類;エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールメチル(又はエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級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;N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等が挙げられる。
インクジェット用インク用としては、上記水溶性有機溶剤の中でもジエチレングリコール、1,3−ブタンジオール、3-メチル-1,3−ブタンジオール等の多価アルコールあるいはトリエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテルが好ましい。
なお、インクジェット用インクの水溶性有機溶剤の含有量としては、環境性等の点も考慮すると50重量%以下が好ましい。
また、紫外線照射、または過酸化水素添加等により滅菌した水を用いることにより、インクを長期間保存する場合にカビやバクテリアの発生を防ぐことができるので好適である。
また、インクの粘度は東機産業社製E型粘度計RE-500を使用し、25℃の液温で測定したものである。
−アクリルシリコン樹脂微粒子(エマルジョン)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フラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、アクアロンRN−20(第一工業製薬株式会社製)10g、過硫酸カリウム1g、及び純水286gを仕込み、65℃に昇温した。次に、メタクリル酸メチル150g、アクリル酸2エチルヘキシル100g、アクリル酸20g、ビニルトリエトキシシラン20g、アクアロンRN−20(第一工業製薬株式会社製)を10g、過硫酸カリウム4g、及び純水398.3gの混合溶液を2.5時間かけてフラスコ内に滴下した。80℃で更に3時間加熱熟成した後冷却し、水酸化カリウムでpHを7〜8となるよう調整した。
得られたアクリルシリコン樹脂微粒子(エマルジョン)の29Si−NMRのピーク原材料における29Si−NMRのピークと比較し、加水分解性シリル基によるピークが消失していることから反応性シリル基を含まないことが確認できた。
<29Si−NMRの測定条件>
使用機器:NMR(固体測定)
SR−MAS(Sweat Resin−Magic Angle Spinning)−29Si−NMR測定を行った。
試料管:ジルコニア製
キャップ:ダイフロン製
得られたアクリルシリコン樹脂微粒子(エマルジョン)の粒度分布測定装置(マイクロトラックUPA、日機装株式会社製)で測定した体積平均粒子径(D50%)は130nmであった。また、造膜温度測定装置により測定した最低造膜温度(MFT)は0℃であった。
次に、このフラスコに水を440ml、ドデシルベンゼンスルホン酸Naを8.5g、ノニオン系界面活性剤のエマルゲンLS−110(花王株式会社製)を7g入れ、内温を80℃まで昇温させた。次に過硫酸カリウム2.1gを昇温させた内容物に投入した後、アクリロニトリルを140g、スチレンを120g、アクリル酸を10g、を混合攪拌したモノマー液を上記分液ロートからフラスコ内に攪拌下3時間かけて滴下し、4時間で重合を終了した。
得られた重合物に、水200g、ローダミンF3B(BASF社製「バニソールレッド560」昼光蛍光染料)を0.3g、ローダミンF4G(BASF社製「バニソールレッド485」昼光蛍光染料)を2.0g、特殊ポリカルボン酸型高分子界面活性剤(花王株式会社製「デモールEP」)17.5gを常温攪拌下で添加し、均一に混合した後、徐々に昇温させ、85℃で1時間に亘って染着を行ない、平均粒子径60nmの鮮明な桃色の微粒子分散液を得た。
本微粒子分散液に対し、水分を調整して固形分濃度40%の蛍光微粒子分散液(F)とした。
ピグメントレッド122 151部
(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、イルガフォアマゼンタDMQ)
POE(n=40)βナフチルエーテル 57部
蒸留水 702部
(i)顔料分散液(A) 34.0部
(ii)自己乳化アニオン型ポリエーテル型ポリウレタンエマルジョン 10.0部
(三井武田ケミカル社製安定化剤 タケラックW−5025
固形分=30.0%、平均粒子径=20.3nm)
上記の方法で得られた顔料分散液(B)に蛍光微粒子分散液(F)を添加した後30分間充分に攪拌を行ない分散液(C)とした。
(i)顔料分散液(B) 33.0部
(ii)固形分濃度40%の蛍光微粒子分散液(F) 30.0部
・インク材料(1)
(iii)グリセリン 15.0部
(iv)ジエチレングリコール 5.0部
(v)1,3−ヘプタンジオール 2.0部
(vi)上記アクリルシリコン樹脂微粒子(エマルジョン) 2.8部(固形分)
平均粒径120nm
(vii)蒸留水 4.0部
このように作成したインクの粘度は、8.2mPasであり、ビニル系単量体Bの単量体混合物中の比率は、3.70%となっていた。
実施例1において、1,3−ヘキサンジオールの2.0部の替わりに、1,2−ヘキサンジオールを2.0部とした他は、実施例1と同様にして、本発明のインクジェット用インクを得た。
このように作成したインクの粘度は、7.8mPasであり、ビニル系単量体Bの単量体混合物中の比率は、3.70%となっていた。
実施例1において、1,3−ヘキサンジオールの2.0部の替わりに、1.6−ヘキサンジオールを2.0部とした他は、実施例1と同様にして、本発明のインクジェット用インクを得た。
このように作成したインクの粘度は、7.9mPasであり、ビニル系単量体Bの単量体混合物中の比率は、3.70%となっていた。
実施例1において、1,3−ヘキサンジオールの2.0部の替わりに、2−メチル−1,3−ヘキサンジオールを2.0部とした他は、実施例1と同様にして、本発明のインクジェット用インクを得た。
このように作成したインクの粘度は、7.8mPasであり、ビニル系単量体Bの単量体混合物中の比率は、3.70%となっていた。
蛍光樹脂分散液のモノマーを、アクリロニトリルを140g、スチレンを120g、アクリル酸を14gとする以外は、実施例1と同様にして、インクジェット用インクを得た。この様に作成したインクの粘度は、8.2mPasであり、ビニル系単量体Bの単量体混合物中の比率は、5.11%となっていた。
実施例1のアクリルシリコン樹脂微粒子(エマルジョン)平均粒径120nmを0g及び(vii)蒸留水11.0部とした他は、実施例1と同様にして、インクジェット用インクを得た。
このように作成したインクの粘度は、7.3mPasである。
実施例1のアクリルシリコン樹脂微粒子(エマルジョン)平均粒径120nmを0g及び(vii)蒸留水11.0部とした他は、実施例2と同様にして、インクジェット用インクを得た。
このように作成したインクの粘度は、7.2mPasである。
実施例1のアクリルシリコン樹脂微粒子(エマルジョン)平均粒径120nmを0g及び(vii)蒸留水6.0部及び、実施例1の自己乳化アニオン型ポリエーテル型ポリウレタンエマルジョンを15gとした他は、実施例1と同様にして、インクジェット用インクを得た。
このように作成したインクの粘度は、8.0mPasであり、ビニル系単量体Bの単量体混合物中の比率は、5.45%となっていた。
(i)顔料分散液(B)を16.5部、(ii)固形分濃度40%の蛍光微粒子分散液(F)を15.0部、(vii)蒸留水を35.5部とする以外は実施例1と同様にして、インクジェット用インクを得た。この様に作成したインクの粘度は、5.4mPasであり、ビニル系単量体Bの単量体混合物中の比率は、3.70%となっていた。
(i)顔料分散液(B)を36.0部、(ii)固形分濃度40%の蛍光微粒子分散液(F)を0部、(vii)蒸留水を31.0部とする以外は実施例1と同様にして、インクジェット用インクを得た。この様に作成したインクの粘度は、7.36mPasとなっていた。
(v)1,3−ヘプタンジオールを0部、(vii)蒸留水を6.0部とする以外は実施例1と同様にして、インクジェット用インクを得た。このように作成したインクの粘度は、7.5mPasであり、ビニル系単量体Bの単量体混合物中の比率は、3.70%となっていた。
次に、EM−930Cでの普通紙印字画像をXrite濃度計にて測定し、画像彩度を算出した。結果を表1に示す。
また、このようにして得られたインクジェット用インクをEPSON社製のピエゾ方式のインクジェットプリンタEM−930Cにセットし1ヶ月間放置し、その後上述と同じ様にして印字を行なった。
この際、インク供給ができず印字ができなかったものをインク詰まりと表わした。
なお、表1において、画像の彩度とは、画像サンプルのベタ画像の測色をXrite濃度計にて行ない、色度図上にプロットし、色度図上の原点からの距離をいう。
Claims (15)
- 蛍光染料で染色された樹脂微粒子を含有し、かつ、少なくとも顔料着色料、分散剤、水を含むインクであって、インク中にアクリルシリコン樹脂エマルジョン微粒子及びポリオールを含み、インク粘度が7.0mPas以上であることを特徴とするインクジェット用インク。
- 前記アクリルシリコン樹脂エマルジョン微粒子の平均粒径が50〜200nmであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット用インク。
- 前記ポリオールが、炭素数8以上で11以下のポリオールであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット用インク。
- 前記蛍光染料で染色された樹脂微粒子が、ビニル系単量体を少なくとも原料とする乳化重合体であって、前記ビニル系単量体が、シアノ基含有ビニル系単量体Aと、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、カルバモイル基、スルホン酸基、リン酸基、並びにこれらの官能基から誘導される基から選択される一種又は二種以上の基を有するビニル系単量体Bと、前記ビニル系単量体A,B以外のビニル系単量体Cと、を混合したビニル系単量体であり、前記ビニル系単量体Bが単量体混合物中、4.75質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のインクジェット用インク。
- 前記界面活性剤が、POE(n=40)βナフチルエーテルであることを特徴とする請求項4に記載のインクジェット用インク。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載のインクジェット用インクを含有することを特徴とするインクカートリッジ。
- 画像形成装置に着脱可能であることを特徴とする請求項7に記載のインクカートリッジ。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のインクジェット用インクを用いて受容体に画像が形成されていることを特徴とする画像形成体。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のインクジェット用インクを用いて受容体に画像を形成することを特徴とする画像形成方法。
- 前記画像形成装置がインクジェットプリンタであることを特徴とする請求項7に記載のインクカートリッジ。
- インクジェットプリンタから受容体に請求項1乃至6のいずれかに記載のインクジェット用インクを吐出させることを特徴とする請求項10に記載の画像形成方法。
- 前記インクジェットプリンタが、ピエゾ方式のインクジェットプリンタであることを特徴とする請求項12に記載の画像形成方法。
- 前記インクジェットプリンタが、サーマル方式のインクジェットプリンタであることを特徴とする請求項12に記載の画像形成方法。
- 前記受容体が紙であることを特徴とする請求項9に記載の画像形成体。
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