JP2010132855A - インクジェット記録用インク、インクセット、インクカートリッジ、記録方法及び記録物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも着色剤、界面活性剤A、界面活性剤B、水溶性有機溶剤、及び水を含有し、前記界面活性剤Aが下記構造式(1)等で表されるフッ素系界面活性剤であり、前記界面活性剤Bがコポリ(エチレンオキシド−プロピレンオキシド)モノアルアキエーテルであるインクジェット記録用インク。
(上記式中、R1は、水素、アルキル基、又はアシル基であり、Rfは、−CF3、又は−CF2CF3であり、m、n、pは自然数である。)
【選択図】なし
Description
例えば、特許文献1には、本発明で用いる界面活性剤A〔構造式(1)〕に相当するフッ素系界面活性剤を用いることが記載されているが、この場合、フッ素系界面活性剤にしては泡立ちは少ないものの、インク保存性が悪く、しかもインクジェットヘッドのノズル面に固着しやすいという問題があった(詳細は後述する)。そして、同文献には、界面活性剤Aと、これとは異なる他のフッ素系界面活性剤とを併用した実施例が記載されているが、後述する比較例に示すように、本発明が目指しているような効果は奏さない。
1) 少なくとも着色剤、界面活性剤A、界面活性剤B、水溶性有機溶剤、及び水を含有し、前記界面活性剤Aが下記構造式(1)又は構造式(2)で表され、前記界面活性剤Bが下記構造式(3)で表されることを特徴とするインクジェット記録用インク。
2) 前記着色剤として、有機顔料又はカーボンブラックを下記構造式(4)で表されるノニオン系分散剤により分散したものを用いたことを特徴とする1)記載のインクジェット記録用インク。
3) 前記着色剤として、有機顔料又はカーボンブラックの表面に親水基を反応させた自己分散型顔料を用いたことを特徴とする1)記載のインクジェット記録用インク。
4) 更に樹脂エマルジョンを含有することを特徴とする1)〜3)の何れかに記載のインクジェット記録用インク。
5) 黒色着色剤を用いた1)〜4)のいずれかに記載のインク(ブラックインク)と、カラー着色剤を用いた1)〜4)のいずれかに記載のインク(カラーインク)とからなり、前記ブラックインクにおける界面活性剤Aに対する界面活性剤Bの比率B/Aが、前記カラーインクにおける同様の比率B/Aよりも大きいことを特徴とするインクジェット記録用インクセット。
6) 1)〜4)の何れかに記載のインクジェット記録用インク又は5)に記載のインクジェット記録用インクセットを収容したインクカートリッジ。
7) フッ素系シランカップリング剤を含む撥インク層、又はシリコーン樹脂を含む撥インク層を有するインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置を用い、1)〜4)の何れかに記載のインクジェット記録用インク又は5)に記載のインクジェット記録用インクセットを吐出させることを特徴とするインクジェット記録方法。
8) 1)〜4)の何れかに記載のインクジェット記録用インク又は5)に記載のインクジェット記録用インクセットを用いて記録が行われた記録物。
<浸透剤>
浸透剤をインクに添加すると、表面張力が低下し、紙などの記録媒体にインク滴が着弾した後の記録媒体中への浸透が速くなるため、フェザリングやカラーブリードを軽減することができる。本発明では浸透剤として前記構造式(1)又は構造式(2)で表されるフッ素系界面活性剤Aと、前記構造式(3)で表されるノニオン系界面活性剤Bを用いる。
フッ素系界面活性剤は、浸透性や泡立ち防止に優れるが、インク保存性やヘッド固着に問題がある。特にフッ素系シランカップリング剤を含む撥インク層、又はシリコーン樹脂を含む撥インク層を有するインクジェットヘッドに付着し易い傾向が見られる。
一方、ノニオン系界面活性剤は、インク保存性には優れているが、浸透性、泡立ち防止、ヘッド固着に問題がある。
しかし界面活性剤Aと界面活性剤Bを組み合わせると、それぞれの長所が生かされて、浸透性、泡立ち防止、インク保存性が良くなるばかりでなく、両者の問題点であるヘッド固着も改善される(表1参照)。これは予測できない驚くべき結果であり、そのメカニズムについて検討しているが、まだ解明するには至っていない。
構造式(1)のR1は上記市販品では水素であり、保存安定性の点からも水素が好ましいが、アルキル基やアシル基でもよいと考えられる。Rfは、上記市販品では−CF2CF3であるが、後述する構造式(2)の上記市販品のRfが−CF3又は−CF2CF3であることからみて、−CF3でも同等の効果を奏すると考えられる。m、n、pは、上記市販品ではm=21、n=〜4、p=〜4であるが、mは親水性を担うブロックの数であり、nとpは親油性を担うブロックの数であるから、親水性と親油性のバランスが保たれる範囲、例えば、m=10〜30、n+p=4〜10程度の範囲ならば使用可能であると考えられる。
また、構造式(2)のMは上記市販品ではアンモニウムであるが、スルホン酸塩を形成できるものであればよく、例えばアルカリ金属、ホスホニウム、アルカノールアミン等でもよいと考えられる。qは上記市販品では6であるが、qは親油性を担うブロックの数であるから、親水性と親油性のバランスが保たれる範囲、例えば、q=4〜10程度の範囲ならば使用可能であると考えられる。
界面活性剤Aの好ましい表面張力の範囲は20〜35mN/mである。またインク中への添加量は、0.05〜5重量%が好ましく、より好ましくは0.1〜3重量%である。
構造式(3)のR3とR4は、上記市販品では水素と炭素数9のアルキル基、又はR3とR4の炭素数和が11〜13のアルキル基となっているが、それぞれ水素又は炭素数10以下程度のアルキル基であれば、化合物の特性に大きな影響を与えず、使用可能であると考えられる。また、r、s、t、uは、上記市販品では、r=5〜9、s=2.5〜5、t=2、u=7〜12であるが、r、uはエチレンオキサイドのブロックの数、s、tはプロピレンオキサイドのブロックの数であり、エチレンオキサイドよりもプロピレンオキサイドの方が親水性が低いから、この点を考慮しつつ、それぞれ12以下程度の中から、親水性と親油性のバランスが保たれる範囲のものを選択して使用することが可能であると考えられる。
界面活性剤Bのインク中への添加量は、0.05〜5重量%が好ましく、より好ましくは0.1〜3重量%である。
更に、本発明のインクでは、上記界面活性剤Aと界面活性剤Bの組み合わせによる効果を損なわない範囲であれば、アニオン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤などの他の界面活性剤を併用してもよい。
また、浸透性向上のため、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール等の炭素数8〜11のポリオールを併用してもよい。
更に、ブラックインクにおける前記比率B/Aが2以上であると、印字中のノズル抜けが少なくなるので好ましい。
上記比率B/Aを考慮する場合の界面活性剤Aと界面活性剤Bのインク中への総添加量は、0.5〜1.5重量%が好ましい。0.5重量%以上であれば、浸透性が不十分なため画像濃度が低くなるようなことはなく、1.5重量%以下であれば、インク粘度が高くなりすぎて吐出が困難になるようなこともない。
着色剤としては、染料や顔料を用いる。
顔料としては、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系、ローダミンBレーキ顔料等の有機顔料や、カーボンブラック、酸化鉄、酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉等の無機顔料が挙げられる。
ブラック顔料の具体例としては、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(C.I.ピグメントブラック7)類、銅酸化物、鉄酸化物(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料が挙げられる。
また、中間色顔料の具体例としては、レッド、グリーン、ブルー用としてC.I.ピグメントレッド177、194、224、C.I.ピグメントオレンジ16、36、43、51、55、59、61、71、C.I.ピグメントバイオレット3、19、23、29、30、37、40、50、C.I.ピグメントグリーン7、36等が挙げられる。
カラー顔料としては、特にピグメントイエロー13、17、55、74、93、97、98、110、128、139、147、150、151、154、155、180、185、ピグメントレッド122、202、209、ピグメントバイオレット19、ピグメントブルー15:3、15:4が好ましい。
なお、本発明における顔料の平均粒径は、日機装社製マイクロトラックUPA−150を用い、測定サンプル中の顔料濃度が0.01重量%になるように純水で希釈したサンプルを用い、粒子屈折率1.51、粒子密度1.4g/cm3、溶媒パラメーターとして純水のパラメーターを用い、23℃で測定した50%平均粒径(D50)のことである。
インク中の顔料濃度は、2〜15重量%が好ましく、3〜12重量%がより好ましく、4〜10重量%が更に好ましい。顔料濃度が2重量%未満では、着色力が不十分なため画像の鮮やかさに劣る傾向があり、15重量%を超えるとインクの保存安定性が低下するのみならず、画像がくすむ傾向がある。
ノニオン系界面活性剤としてはポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等の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オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン−α−ナフチルエーテル、ポリオキシエチレン−β−ナフチルエーテル、ポリオキシエチレンモノスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル、ポリオキシエチレンモノスチリルナフチルエーテル、ポリオキシエチレンジスチリルナフチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロック共重合体等が挙げられる。また、これらの界面活性剤のポリオキシエチレンの一部をポリオキシプロピレンに置き換えた界面活性剤やポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等の芳香環を有する化合物をホルマリン等で縮合させた界面活性剤も使用できる。
ノニオン系界面活性剤のHLBは12〜19.5のものが好ましく、13〜19のものがより好ましい。HLBが12未満では界面活性剤の分散媒へのなじみが悪いため分散安定性が悪化する傾向があり、HLBが19.5を超えると界面活性剤が顔料に吸着しにくくなるため、やはり分散安定性が悪化する傾向がある。
界面活性剤系分散剤の添加量は顔料の10〜50重量%程度が好ましい。添加量が顔料の10重量%未満では、顔料分散体及びインクの保存安定性が低下したり、分散に極端に時間がかかったりするし、50重量%を超えると、インクの粘度が高くなりすぎてしまうため、吐出安定性が低下する傾向がある。
染料の具体例としては、下記(a)〜(d)に示すようなものが挙げられる。
・C.I.アシッド・イエロー 17,23,42,44,79,142
・C.I.アシッド・レッド 1,8,13,14,18,26,27,35,37,
42,52,82,87,89,92,97,106,111,114,115,
134,186,249,254,289
・C.I.アシッド・ブルー 9,29,45,92,249
・C.I.アシッド・ブラック 1,2,7,24,26,94
・C.I.フード・イエロー 3,4
・C.I.フード・レッド 7,9,14
・C.I.フード・ブラック 1,2
・C.I.ダイレクト・イエロー 1,12,24,26,33,44,50,86,
120,132,142,144
・C.I.ダイレクト・レッド 1,4,9,13,17,20,28,31,39,
80,81,83,89,225,227
・C.I.ダイレクト・オレンジ 26,29,62,102
・C.I.ダイレクト・ブルー 1,2,6,15,22,25,71,76,79,
86,87,90,98,163,165,199,202
・C.I.ダイレクト・ブラック 19,22,32,38,51,56,71,
74,75,77,154,168,171
・C.I.ベーシック・イエロー 1,2,11,13,14,15,19,21,
23,24,25,28,29,32,36,40,41,45,49,51,
53,63,64,65,67,70,73,77,87,91
・C.I.ベーシック・レッド 2,12,13,14,15,18,22,23,
24,27,29,35,36,38,39,46,49,51,52,54,
59,68,69,70,73,78,82,102,104,109,112
・C.I.ベーシック・ブルー 1,3,5,7,9,21,22,26,35,
41,45,47,54,62,65,66,67,69,75,77,78,
89,92,93,105,117,120,122,124,129,137,
141,147,155
・C.I.ベーシック・ブラック 2,8
・C.I.リアクティブ・ブラック 3,4,7,11,12,17
・C.I.リアクティブ・イエロー 1,5,11,13,14,20,21,22,
25,40,47,51,55,65,67
・C.I.リアクティブ・レッド 1,14,17,25,26,32,37,44,
46,55,60,66,74,79,96,97
・C.I.リアクティブ・ブルー 1,2,7,14,15,23,32,35,
38,41,63,80,95
本発明のインクは水を液媒体として使用するが、インクの乾燥を防止するため(湿潤剤として)、及び分散安定性を向上するためなどの目的で、水溶性有機溶剤を含有させる。水溶性有機溶剤の例としては、以下のようなものが挙げられる。これらの水溶性有機溶剤は複数混合して使用してもよい。
グリセリン、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、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、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、エチレングリコール、ジ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、テトラエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセロール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類;
エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;
エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類;
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、1,3−ジメチルイミイダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物;
ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;
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、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類;
ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類;
プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等
また、これらの糖類の誘導体としては、前記した糖類の還元糖(例えば、糖アルコール〔一般式HOCH2(CHOH)nCH2OH(n=2〜5の整数)〕、酸化糖(例えば、アルドン酸、ウロン酸など)、アミノ酸、チオ酸などが挙げられる。特に糖アルコールが好ましく、具体例としては、D−ソルビトール、ソルビタン、マルチトール、エリスリトール、ラクチトール、キシリトールなどが挙げられる。
顔料インクの場合、顔料と湿潤剤の比は、ヘッドからのインクの吐出安定性に大きな影響がある。顔料固形分比率が高いのに湿潤剤の配合量が少ないと、ノズルのインクメニスカス付近の水分蒸発が進み吐出不良をもたらす。
湿潤剤の配合量はインク全体の10〜50重量%程度とする。インク中の湿潤剤総重量に対する着色剤と樹脂エマルジョンの総重量の比は0.5〜12.5が好ましく、より好ましくは1.0〜6.0、最も好ましくは2.0〜5.0の範囲である。この範囲にあるインクは、乾燥性や保存試験や信頼性試験が非常に良好である。
次に代表的な樹脂エマルジョンについて例示する。
ウレタン樹脂エマルジョンのウレタン樹脂は、ポリイソシアネートと、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリラクトンポリオール、ポリカーボネートポリオール等を重合させたものである。
ポリイソシアネートとしては、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物、イソホロンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート化合物、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート化合物、トルイレンジイソシアネート、フェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物、これらジイソシアネートの変性物(カルボジイミド、ウレトジオン、ウレトイミン含有変成物など)等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリネオペンチルアジペート、ポリ−3−メチルペンチルアジペート、ポリエチレン/ブチレンアジペート、ポリネオペンチル/ヘキシルアジペート等が挙げられる。
ポリラクトンポリオールとしては、ポリカプロラクトンジオール、ポリオメガヒドロキシカプロン酸ポリオール等が挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、プロパンジオール−(1,3)、ブタンジオール−(1,4)、ヘキサンジオール−(1,6)、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のようなジオールとホスゲンと、ジフェニルカーボネートのようなジアリールカーボネート又はエチレンカーボネートやプロピレンカーボネートのような環状カーボネートとの反応から得られる生成物のような、公知のものが含まれる。
アクリル系樹脂エマルジョンのアクリル系樹脂は、アクリル系単量体を単独で重合させるか、又は他の単量体と共重合させることにより得られる。
アクリル系単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸−t−ブチル、アクリル酸−n−ペンチル、アクリル酸イソペンチル、アクリル酸ネオペンチル、アクリル酸−3−(メチル)ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ノニル、アクリル酸デシル、アクリル酸ウンデシル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸−n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−t−ブチル、メタクリル酸−n−ペンチル、メタクリル酸イソペンチル、メタクリル酸ネオペンチル、メタクリル酸−3−(メチル)ブチル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ノニル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ウンデシル、メタクリル酸ドデシル、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等が挙げられる。
他の単量体としては、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレン、p−エチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、p−クロルスチレン、ジビニルベンゼン等のビニル系芳香族炭化水素、イタコン酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸、N−置換マレイミド、無水マレイン酸、ビニルケトン、酢酸ビニル、塩化ビニリデン等が挙げられる。
pH調整剤は、インクをアルカリ性に保つことにより分散状態を安定化し、吐出を安定化する目的で添加する。しかし、pH11以上ではインクジェットのヘッドやインク供給ユニットを溶かし出す量が大きく、ヘッドやユニットの材質によっては、長期間使用した際に、インクの変質や、漏洩、吐出不良等の問題が発生しやすい。顔料の場合には、顔料を分散剤とともに水に混練分散する際にpH調整剤を加える方が、混練分散後、湿潤剤、浸透剤等の添加剤とともに加えるよりも望ましい。これは、pH調整剤によっては添加により分散を破壊する場合もあるためである。
pH調整剤としては、アルコールアミン類、アルカリ金属水酸化物、アンモニウム水酸化物、ホスホニウム水酸化物、アルカリ金属炭酸塩を一種類以上含むものが好ましい。
アルコールアミン類としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール等が、アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が、アンモニウム水酸化物としては、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物等が、ホスホニウム水酸化物としては、第4級ホスホニウム水酸化物が、アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。
防錆剤としては、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト等が挙げられる。
キレート試薬としては、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、ウラミル二酢酸ナトリウム等が挙げられる。
図1示したインクジェット記録装置は、記録用紙142に対してインク滴を吐出する4個のインクジェットヘッド134と、4個のインクジェットヘッド134をキャリッジ走査方向(主走査方向)に移動可能に搭載したキャリッジ133と、記録用紙142をベルト(用紙)搬送方向(副操作方向)に搬送する無端状の搬送ベルト141と、搬送ベルトが掛け渡された駆動ローラー157及び従動ローラー158とを備えている。
さらに、図示しないが、各インクジェットヘッド134に、それぞれ色の異なる(例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)インクジェット用インク(以下、単に「インク」ともいう。)を導入するインクカートリッジ、キャリッジ133をキャリッジ走査方向に移動するキャリッジ駆動部、駆動ローラー157を回転させて搬送ベルト151を走行させるベルト駆動部、各インクジェットヘッド134を吐出駆動させるヘッドドライバ、キャリッジ133の走査領域の一方の端部に設けられ、各インクジェットヘッド134に対してメンテナンスを行うメンテナンス装置等を備えている。メンテナンス装置は、キャップ、ワイパーブレード、空吐出受け、ワイパークリーナー等から構成されている。
そして、インクジェット記録装置は、4個のインクジェットヘッド134を、キャリッジ133を介してキャリッジ走査方向に移動させながら、各色のインクを記録用紙142に吐出させると共に、記録用紙142をベルト搬送方向に搬送することで、記録用紙142に対して画像を形成(印刷)するようになっている。
ノズル板30は、金属材料、例えば、電鋳工法によるNiメッキ膜等で形成されたものである。このノズル板30のインク吐出面側表面(液滴吐出面側表面)に、本発明に係る撥インク層3b(撥液層)が形成されている。
フッ素系シランカップリング剤を含む撥インク層を設ける際には、フッ素系シランカップリング剤との結合点となる水酸基を多く存在させて密着性を向上させるため、ノズル基板と撥インク層の間に無機酸化物層を設ける場合もある。無機酸化物層の材料としては、SiO2、TiO2などが挙げられ、膜厚は10〜2000Åが好ましく、更に好ましくは100〜1000Åである。
フッ素系シランカップリング剤による撥インク層の形成方法としては、スピンコート、ロールコート、ディッピング等の塗布法、印刷法、真空蒸着法等が挙げられる。
フッ素系シランカップリング剤による撥インク層は、下地層と化学結合が形成されているので機械的な耐久性は高いが、インク接液のように結合が切れるような化学的なハザードに対しては十分な耐久性がない。しかし、本発明のインクを用いるとインク接液性が大幅に改善される。
シリコーン樹脂を含む撥インク層をノズル面上に形成する方法としては、液状のシリコーン樹脂材料を真空蒸着する方法、シリコーンオイルをプラズマ重合することにより形成する方法、スピンコート、ディッピング、スプレーコート等の塗布により形成する方法、電着法等が挙げられる。撥インク層を形成する際には、電着法を除き、ノズル孔及びノズル板裏面をフォトレジスト、水溶性樹脂等でマスキングし、撥インク層形成後、レジストを剥離除去すれば、ノズル板表面のみにシリコーン樹脂を含む撥インク層を形成することができる。この場合、アルカリ性の強い剥離液を使用すると撥インク層にダメージを与えるので、注意が必要である。
シリコーン樹脂を含む撥インク層の膜厚は、0.1〜5.0μmが好ましく、0.1〜1.0μmがより好ましい。膜厚が0.1μm未満では、ワイピングに対する耐久性が悪化し、長期間使用時に撥インク性が低下してしまうことがあり、5.0μmを超えると、必要以上の膜厚の撥インク層となり、無駄な製造コストがかかることになる。
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有するものなどが好適に挙げられる。
上記インクカートリッジについて、図3及び図4を参照して説明する。ここで、図3は、本発明のインクカートリッジのインク袋241の一例を示す概略図であり、図4は図3のインク袋241をカートリッジケース244内に収容したインクカートリッジ200を示す概略図である。
図3に示すように、インク注入口242からインクをインク袋241内に充填し、該インク袋中に残った空気を排気した後、該インク注入口242を融着により閉じる。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する。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する。そして、図4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内に収容し、インクカートリッジ200として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る。
本発明のインクカートリッジは、後述する本発明のインクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いることが特に好ましい。
<顔料分散体K1>
酸性カーボンブラック(キャボット社製:モナーク1300)300gを水1000gに良く混合した後、次亜塩素酸ソーダ(有効塩素濃度12モル%)450gを滴下して、100〜105℃で8時間撹拌した。
次いで、この液に更に次亜塩素酸ソーダ(有効塩素濃度12モル%)100gを加え、φ0.5mmジルコニアビーズを充填したダイノーミル KDL A型(WAB社製)を用いて、2000rpmで2時間分散した。
次いで、得られたスラリーを水で10倍に希釈し、水酸化リチウムでpHを調整した後、電導度0.2mS/cmまで限外濾過膜で脱塩濃縮した。
更に、遠心処理により粗大粒子を除き、1μmのナイロンフィルターで濾過して、顔料濃度15%のブラック顔料分散体K1を得た。
顔料を、C.I.ピグメントブルー15:3(BASFジャパン社製:HELIOGENBlue D7079)に変えた点以外は、顔料分散体K1と同様の方法で、顔料濃度15%のシアン顔料分散体C1を得た。
(分散体材料)
・C.I.ピグメントバイオレット19(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:
CINQUASIA PACIFIC Red 2020)… 15.0部
・下記構造式(5)で表される分散剤… 5.0部
上記分散剤を水に加えて溶解し、続いて顔料を混合・攪拌して充分に湿潤したところで、φ0.5mmジルコニアビーズを充填した混練装置:ダイノーミルKDL A型(WAB社製)を用いて、2000rpmで60分間混練を行なった。次いで、ミルベースを取り出し、1μmのフィルターで濾過して、マゼンタ顔料分散体M1を得た。
(分散体材料)
・C.I.ピグメントイエロー155(クラリアント・ジャパン社製:
TONER YELLOW 3GP)… 15.0部
・下記記構造式(6)で表される分散剤… 5.0部
上記顔料と分散剤を用いて、顔料分散体M1と同様の方法で、顔料濃度15%のイエロー顔料分散体Y1を得た。
(分散体材料)
・カーボンブラック(Degusa社製:NiPex150)… 15.0部
・アルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム(花王社製:ペレックス NB−L)…
15.0部
・イオン交換水… 70.0部
上記顔料と分散剤を用いて、顔料分散体M1と同様の方法で、顔料濃度15%のブラック顔料分散体K2を得た。
顔料を、C.I.ピグメントレッド122(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:Jet Magenta DMQ)に変えた点以外は、顔料分散体Y1と同様の方法で、顔料濃度15%のマゼンタ顔料分散体M2を得た。
顔料を、C.I.ピグメントブルー15:3(BASFジャパン社製:HELIOGEN Blue D7079)に変えた点以外は、顔料分散体Y1と同様の方法で、顔料濃度15%のシアン顔料分散体C2を得た。
(1)ポリマーAの合成
(ポリマーA原料)
・デカン酸エポキシエステル
(ジャパンエポキシレジン社製:カージュラE−10P)… 10.0部
・アジピン酸… 27.0部
・ヘキサヒドロ無水フタル酸… 42.0部
・ネオペンチルグリコール… 2.0部
・トリメチロールプロパン… 26.0部
・ジブチル錫ジオキサイド… 0.1部
上記原料を、脱水管、温度計、窒素ガス導入管及び撹拌装置を備えた容量2リットルの四つ口フラスコに入れ、脱水しながら3時間かけて180℃まで昇温させて脱水縮合反応を行い、ポリマーA(ポリエステル樹脂)を得た。
(2)顔料分散体の作製
(分散体材料)
・C.I.ピグメントイエロー74(クラリアント・ジャパン社製:
HANSA Yellow 5GX01)… 12.0部
・ポリマーA… 15.0部
・2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール… 1.0部
・イオン交換水… 72.0部
上記の材料を用いて顔料分散体を作成した。即ち、ポリマーAを、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオールを加えて水に溶解させた後、顔料を加えて充分に湿潤したところで、φ0.5mmジルコニアビーズを充填した混練装置:ダイノーミル KDL A型(WAB社製)を用いて、2000rpmで40分間混練を行なった。
次いで、得られたミルベースに1規定の塩酸を3部加えて撹拌した後、イオン交換水400部を加えて良く撹拌し、遠心分離器を用いて顔料ペーストと水に分離し、上澄み液を除去する操作を数回繰り返した。
次いで、塩基性化合物として、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオールを加え、再び上記混練装置で混練を行った後、ミルベースを取り出し、1μmのフィルターで濾過して、顔料濃度15%のイエロー顔料分散体Y2を得た。
(1)ポリマーBの合成
(ポリマーB原料1)
・スチレン… 11.2部
・アクリル酸… 2.8部
・ラウリルメタクリレート… 12.0部
・ポリエチレングリコールメタクリレート… 4.0部
・スチレンマクロマー(東亜合成社製:AS−6)… 4.0部
・メルカプトエタノール… 0.4部
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、上記原料1を仕込み、65℃に昇温した。
(ポリマーB原料2)
・スチレン… 100.8部
・アクリル酸… 25.2部
・ラウリルメタクリレート… 108.0部
・ポリエチレングリコールメタクリレート… 36.0部
・ヒドロキシエチルメタクリレート… 60.0部
・スチレンマクロマー(東亜合成社製:AS−6)… 36.0部
・メルカプトエタノール… 3.6部
・アゾビスジメチルバレロニトリル… 2.4部
・メチルエチルケトン… 18.0部
次いで、上記原料2の混合溶液を2.5時間かけて昇温した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0.8部と、メチルエチルケトン18.0部の混合溶液を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0.8部を添加し、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364.0部を添加し、濃度が50%のポリマーB溶液800部を得た。
このポリマーB溶液を含む下記の材料を用いて分散体を作成した。即ち顔料とポリマーB溶液を十分に攪拌した後、3本ロールミル(ノリタケカンパニー社製:NR−84A)を用いて20回混練した。得られたペーストをイオン交換水200部に投入し、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と水を留去し、顔料濃度15%のマゼンタ分散体M3を得た。
(分散体材料)
・C.I.ピグメントレッド122(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:
Jet Magenta DMQ)… 26.0部
・ポリマーB溶液… 28.0部
・1mol/L水酸化カリウム水溶液… 13.6部
・メチルエチルケトン… 20.0部
・イオン交換水… 30.0部
顔料を、C.I.ピグメントブルー15:3(BASFジャパン社製:HELIOGENBlue D7079)に変えた点以外は、顔料分散体M3と同様の方法で、顔料濃度15%のシアン顔料分散体C3を得た。
<インク処方>
・ダイレクトブルー 199(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製:
IRGASPERESEJET CYAN RL)… 30.0部
・界面活性剤A:構造式(2) Rf:−CF3、M:アンモニウム、q=6、
固形分30%(オムノバ社製:ポリフォックスPF−136A)… 0.2部
・界面活性剤B:構造式(3) R3とR4の炭素数和=11〜13、r=5、
s=3.5(日本触媒社製:ソフタノールEP5035)… 0.8部
・グリセリン… 10.0部
・D−ソルビトール… 10.0部
・アクリル樹脂エマルジョン(固形分24.5%、BASFジャパン社製:
ジョンクリルPDX−6102B)… 2.0部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール… 2.0部
・水酸化リチウム… 0.1部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水… 44.8部
上記の材料をイオン交換水に溶解した後、0.2μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用シアンインクを得た。
<インク処方>
・顔料分散体K1… 50.0部
・界面活性剤A:構造式(1) R1:H、Rf:−CF2CF3、m=21、
n=〜4、p=〜4、固形分50%(オムノバ社製ポリフォックスPF−151N)
…0.83部
・界面活性剤B:構造式(3) R3とR4の炭素数和=11〜13、r=9、
s=5(日本触媒社製:ソフタノールEP9050)… 0.17部
・尿素… 27.0部
・スチレン−アクリル樹脂エマルジョン(固形分48%、BASFジャパン社製:
ジョンクリル7100)… 2.0部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール… 2.0部
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール… 0.2部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水… 17.7部
上記の顔料分散体K1以外の材料をイオン交換水に溶解し、ビヒクルを作成して充分に攪拌した後、顔料分散体K1と混合し、次いで1μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用ブラックインクを得た。
<インク処方>
・顔料分散体C1… 30.0部
・界面活性剤A:構造式(2) Rf:−CF3、M:アンモニウム、q=6、
固形分30%(オムノバ社製:ポリフォックスPF−136A)… 0.3部
・界面活性剤B:構造式(3) R3:炭素数9、R4:水素、t=2、u=7、
(日本エマルジョン社製:EMALEXDAPE−0207)… 1.2部
・グリセリン… 5.0部
・プロピレングリコール… 15.0部
・アクリルシリコン樹脂エマルジョン(昭和高分子社製:AP4710)… 3.0部
・トリエタノールアミン… 0.2部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水… 45.2部
上記の顔料分散体C1以外の材料をイオン交換水に溶解し、ビヒクルを作成して充分に攪拌した後、顔料分散体C1と混合し、次いで1μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用シアンインクを得た。
<インク処方>
・顔料分散体M1… 50.0部
・界面活性剤A:構造式(2) Rf:−CF2CF3、M:アンモニウム、q=6、
固形分30%(オムノバ社製:ポリフォックスPF−156A)… 0.75部
・界面活性剤B:構造式(3) R3とR4の炭素数和=11〜13、r=7、
s=4.5(日本触媒社製:ソフタノールEP7045)… 0.25部
・グリセリン… 7.0部
・ジプロピレングリコール… 21.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール… 2.0部
・ウレタン樹脂エマルジョン(固形分30%、第一工業製薬社製:
スーパーフレックス110)… 5.0部
・水酸化リチウム… 0.2部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水… 13.7部
上記の顔料分散体M1以外の材料をイオン交換水に溶解し、ビヒクルを作成して充分に攪拌した後、顔料分散体M1と混合し、次いで1μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用マゼンタインクを得た。
<インク処方>
・顔料分散体Y1… 30.0部
・界面活性剤A:構造式(1) R1:H、Rf:−CF2CF3、m=21、
n=〜4、p=〜4、固形分50%(オムノバ社製ポリフォックスPF−151N)
…0.4部
・界面活性剤B:構造式(3) R3とR4の炭素数和=11〜13、r=7、
s=2.5(日本触媒社製:ソフタノールEP7025)… 1.1部
・グリセリン… 10.0部
・テトラメチロールプロパン… 30.0部
・ウレタン樹脂エマルジョン(固形分35%、三井武田ケミカル社製:W−5661)
… 2.5部
・スチレン−アクリル樹脂エマルジョン(固形分48%、BASFジャパン社製:
ジョンクリル7100)… 8.0部
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール… 0.2部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水… 17.7部
上記の顔料分散体Y1以外の材料をイオン交換水に溶解し、ビヒクルを作成して充分に攪拌した後、顔料分散体Y1と混合し、次いで1μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用イエローインクを得た。
<インク処方>
・顔料分散体K2… 30.0部
・界面活性剤A:構造式(1) R1:H、Rf:−CF2CF3、m=21、
n=〜4、p=〜4、固形分50%(オムノバ社製ポリフォックスPF−151N)
…0.35部
・界面活性剤B:構造式(3) R3:炭素数9、R4:水素、t=2、u=10、
(日本エマルジョン社製:EMALEXDAPE−0210)… 0.15部
・グリセリン… 14.0部
・トリエチレングリコール… 14.0部
・ウレタン樹脂エマルジョン(固形分30%、第一工業製薬社製:
スーパーフレックス110)… 5.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール… 2.0部
・トリエタノールアミン… 0.2部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水… 34.2部
上記の顔料分散体K2以外の材料をイオン交換水に溶解し、ビヒクルを作成して充分に攪拌した後、顔料分散体K2と混合し、次いで1μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用ブラックインクを得た。
<インク処方>
・顔料分散体M2… 50.0部
・界面活性剤A:構造式(2) Rf:−CF2CF3、M:アンモニウム、q=6、
固形分30%(オムノバ社製:ポリフォックスPF−156A)… 0.2部
・界面活性剤B:構造式(3) R3とR4の炭素数和=11〜13、r=5、
s=3.5(日本触媒社製:ソフタノールEP5035)… 0.8部
・グリセリン… 15.0部
・3−メチル−1,3−ブタンジオール… 15.0部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール… 2.0部
・ウレタン樹脂エマルジョン(固形分35%、三井武田ケミカル社製:W−6061)
… 1.0部
・フッ素系樹脂エマルジョン(固形分50%、旭硝子社製:ルミフロンFE4500)
… 1.0部
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール… 0.2部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水 14.7部
上記の顔料分散体M2以外の材料をイオン交換水に溶解し、ビヒクルを作成して充分に攪拌した後、顔料分散体M2と混合し、次いで1μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用マゼンタインクを得た。
<インク処方>
・顔料分散体C2… 30.0部
・界面活性剤A:構造式(2) Rf:−CF3、M:アンモニウム、q=6、
固形分30%(オムノバ社製:ポリフォックスPF−136A)… 0.6部
・界面活性剤B:構造式(3) R3とR4の炭素数和=11〜13、r=5、
s=3.5(日本触媒社製:ソフタノールEP5035)… 0.4部
・グリセリン… 8.0部
・ジエチレングリコールモノブチルエーテル… 24.0部
・ウレタン樹脂エマルジョン(固形分35%、三井武田ケミカル社製:W−5661)
… 2.5部
・フッ素系樹脂エマルジョン(固形分50%、旭硝子社製:ルミフロンFE4500)
… 2.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール… 2.0部
・トリエタノールアミン… 0.2部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水… 30.2部
上記の顔料分散体C2以外の材料をイオン交換水に溶解し、ビヒクルを作成して充分に攪拌した後、顔料分散体C2と混合し、次いで1μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用シアンインクを得た。
<インク処方>
・顔料分散体Y2… 30.0部
・界面活性剤A:構造式(1) R1:H、Rf:−CF2CF3、m=21、
n=〜4、p=〜4、固形分50%(オムノバ社製ポリフォックスPF−151N)
…0.25部
・界面活性剤B:構造式(3) R3:炭素数9、R4:水素、t=2、u=10、
(日本エマルジョン社製:EMALEXDAPE−0210)… 0.25部
・グリセリン… 10.0部
・1,6−ヘキサンジオール… 15.0部
・アクリルシリコン樹脂エマルジョン(固形分50%、昭和高分子社製:
AP4710)… 2.0部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール… 2.0部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水… 40.4部
上記の顔料分散体Y2以外の材料をイオン交換水に溶解し、ビヒクルを作成して充分に攪拌した後、顔料分散体Y2と混合し、次いで1μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用イエローインクを得た。
<インク処方>
・顔料分散体M3… 50.0部
・界面活性剤A:構造式(2) Rf:−CF3、M:アンモニウム、q=6、
固形分30%(オムノバ社製:ポリフォックスPF−136A)… 0.1部
・界面活性剤B:構造式(3) R3とR4の炭素数和=11〜13、r=7、
s=2.5(日本触媒社製:ソフタノールEP7025)… 0.9部
・グリセリン… 16.0部
・1,5−ペンタンジオール… 16.0部
・アクリル樹脂エマルジョン(固形分24.5%、BASFジャパン社製:
ジョンクリルPDX−6102B)… 2.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール… 2.0部
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール… 0.2部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水… 12.7部
上記の顔料分散体M3以外の材料をイオン交換水に溶解し、ビヒクルを作成して充分に攪拌した後、顔料分散体M3と混合し、次いで1μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用マゼンタインクを得た。
<インク処方>
・顔料分散体C3… 30.0部
・界面活性剤A:構造式(2) Rf:−CF3、M:アンモニウム、q=6、
固形分30%(オムノバ社製:ポリフォックスPF−136A)… 0.35部
・界面活性剤B:構造式(3) R3とR4の炭素数和=11〜13、r=5、
s=3.5(日本触媒社製:ソフタノールEP5035)… 0.65部
・グリセリン… 16.0部
・1,3−ブタンジオール… 16.0部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール… 2.0部
・アクリルシリコン樹脂エマルジョン(固形分50%、昭和高分子社製:
AP4710)… 2.0部
・2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール… 0.2部
・防腐防黴剤(アベシア社製:プロキセルLV)… 0.1部
・イオン交換水… 32.7部
上記の顔料分散体C3以外の材料をイオン交換水に溶解し、ビヒクルを作成して充分に攪拌した後、顔料分散体C3と混合し、次いで1μmのフィルターで濾過して、インクジェット記録用シアンインクを得た。
実施例11の界面活性剤A(ポリフォックスPF−136A)を、フタージェント110〔フッ素系界面活性剤(C12H4F11−O−SO3Na)、ネオス社製〕に変えた点以外は、実施例11と同様にして、インクジェット記録用シアンインクを得た。
実施例11の界面活性剤A(ポリフォックスPF−136A)を添加せず、その分だけイオン交換水を増やした点以外は、実施例11と同様にして、インクジェット記録用シアンインクを得た。
実施例2の界面活性剤B(ソフタノールEP9050)を、TOC(ポリオキシエチレンアルキレン誘導体、固形分100%、日本油脂社製)に変えた以外は、実施例2と同様にして、インクジェット記録用ブラックインクを得た。
実施例2の界面活性剤B(ソフタノールEP9050)を添加せず、その分だけイオン交換水を増やした点以外は、実施例2と同様にして、インクジェット記録用ブラックインクを得た。
実施例9のEMALEX DAPE−0210を、ゾニールFS−300(ポリオキシエチレンパーフルオロアルキルエーテル、固形分40%、デュポン社製)0.625部に変え、イオン交換水を40.4部から40.025部に変えた点以外は、実施例9と同様にして、インクジェット記録用イエローインクを得た。
実施例9のEMALEX DAPE−0210を、ゾニールFSO−100(ポリオキシエチレンパーフルオロアルキルエーテル、固形分100%、デュポン社製)に変えた点以外は、実施例9と同様にして、インクジェット記録用イエローインクを得た。
実施例7のソフタノールEP5035を、ユニセーフ A−LY(ジメチルラウリルエトキシ−アミンオキシド水溶液、両性界面活性剤、固形分25%、日本油脂社製)3.2部に変え、イオン交換水を14.7部から12.3部に変えた点以外は、実施例7と同様にして、インクジェット記録用マゼンタインクを得た。
実施例7のソフタノールEP5035を、ユニセーフ A−LM(ジメチルラウリル−アミンオキシド水溶液、両性界面活性剤、固形分35%、日本油脂社製)2.3部に変え、イオン交換水を14.7部から13.2部に変えた点以外は、実施例7と同様にして、インクジェット記録用マゼンタインクを得た。
実施例9のEMALEX DAPE−0210を、NIKKOL ECTD−3NEX(カルボシキル化ポリオキシエチレントリデシルエーテルナトリウム、アニオン性界面活性剤 固形分98%、日光ケミカルズ社製)に変えた点以外は、実施例9と同様にして、インクジェット記録用イエローインクを得た。
(1)粘度
東機産業社製RC−500を用いて25℃で測定した。
実施例及び比較例におけるインクジェット記録用インク作成直後(初期)、及び50℃で1ヶ月放置後(経時)に測定した。粘度の変化率(%)も表3に示した。
変化率は、±10%以内であれば保存安定性は良好であり、それ以上変化するものは保存安定性が不良であると判断される。
(2)表面張力
協和界面科学社製CBVP−Z型を用い、作成直後(初期)のインクについて25℃で測定した。
(3)pH
新電元工業社製pHBOY−P2を用い、作成直後(初期)のインクについて25℃で測定した。
(a)ポリイミドフィルム(デュポン社製:カプトン 粒子添加無し)上に、スパッタリング法で膜厚約10ÅのSiO2層を形成した後、真空蒸着法で膜厚約50Åの変性パーフルオロポリオキセタン(ダイキン工業社製:オプツールDSX)の撥インク層を形成し、ポリイミドフィルム側からエキシマレーザーでノズル孔加工を行ってノズルプレートを作製した。
(b)Ni電鋳ノズル表面上に、シリコーンレジン(東レダウコーニングシリコーン社製:SR2411)をディスペンサで塗布し、膜厚1.2μmのシリコーン層を形成した。この際、ノズル孔及びノズル板裏面を水溶性樹脂でマスキングし、シリコーン層塗布形成後、剥離除去した。次いで、そのまま常温で2日間放置し硬化させ、撥インク層を形成したノズルプレートとした。
上記(a)(b)の方法で作製したノズルプレートを、前述した図1〜図2の構造のプリンター(リコー社製:IPSiO G707)にセットし、実施例及び比較例で作製した各インクジェット記録用インクをインクカートリッジに充填してセットし、以下の方法で普通紙における彩度、吐出安定性及びノズル面固着評価を行った。
結果を纏めて表4に示すが、(a)の欄は(a)のノズルプレートを用いた場合、(b)の欄は(b)のノズルプレートを用いた場合である。
下記の記録評価用紙(普通紙)を使用し、マゼンタ、シアン、イエローのカラーインクのみを用いて(ブラックインクは評価対象外)、ワンパスでべた画像を印字し、乾燥後、反射型カラー分光測色濃度計(X−Rite社製)を用いて、L*a*b*の値を測定した。
標準色(Japan color ver.2)の彩度の値(イエロー:91.34、マゼンタ:74.55、シアン:62.82)に対する測定した彩度の値(試験用紙3種の平均値)の比率を算出し、下記の評価基準により評価した。
<記録評価用紙>
・マイペーパー(NBSリコー社製)
・マルチエース(富士ゼロックスオフィスサプライ社製)
・PB紙(キヤノン社製)
<評価基準>
A:0.9以上
B:0.8以上0.9未満
C:0.8未満
上記ノズルプレートをセットしたプリンターを用いて10分間連続印字を行い、ヘッド面にインクが付着した状態で保湿キャップをし、プリンターを50℃60%RH環境下で1ヶ月間放置した後、クリーニングを実施して放置前と同等に復帰させた。そして、以下の条件で間欠印写試験を行ない吐出安定性を評価した。
即ち、以下の印刷パターンチャートを20枚連続で印字した後、20分間印字を実施しない休止状態にし、これを50回繰り返し、累計で1000枚印写した後、もう1枚同じチャートを印写した時の5%チャートベタ部の筋、白抜け、噴射乱れの有無を目視で評価した。なお、印刷パターンは、紙面全面積中、各色印字面積が5%であるチャートにおいて、各インクを100%dutyで印字した。印字条件は、記録密度は360dpi、ワンパス印字とした。評価基準を次に示すが、ランクAのみが許容範囲である。
〔評価基準〕
A:ベタ部にスジ、白抜け、噴射乱れが無い。
B:ベタ部にスジ、白抜け、噴射乱れが若干認められる。
C:ベタ部全域にわたってスジ、白抜け、噴射乱れが認められる。
プリンターを恒温恒湿槽に入れ、槽内の環境を温度32℃、湿度30%に設定し、以下の印刷パターンチャートを20枚連続で印字した後、20分間印字を実施しない休止状態にし、これを50回繰り返し、累計で1,000枚印写した後、ノズルプレートを顕微鏡で観察し、固着の有無を判断した。
なお、印刷パターンは、紙面全面積中、各色印字面積が5%であるチャートにおいて、各インクを100%dutyで印字した。印字条件は、記録密度は300dpi、ワンパス印字とした。評価基準を以下に示すが、ランクAのみが許容範囲である。
〔評価基準〕
A:ノズル近傍に固着なし。
B:ノズル近傍に固着あり。
C:ノズルプレート全面に固着あり。
<顔料分散体の調製方法>
(1)顔料分散体1
(ポリマー分散液の調製)
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。
次いで、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重量%のポリマー溶液800gを得た。
前記ポリマー溶液28gとカーボンブラック顔料(デグサ社製、FW100)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、イオン交換水30gを十分に攪拌した後、三本ローロ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、ブラック色のポリマー微粒子分散体を得た。
上記(1)のカーボンブラック顔料を、ピグメントブルー15:3に変えた点以外は、(1)と同様にして、シアン色のポリマー微粒子分散体を得た。
上記(1)のカーボンブラック顔料を、ピグメントレッド122に変えた点以外は(1)と同様にして、マゼンタ色のポリマー微粒子分散体を得た。
上記(1)のカーボンブラック顔料をピグメントイエロー74に変えた点以外は(1)と同様にして、イエロー色のポリマー微粒子分散体を得た。
・カーボンブラック顔料(デグサ社製、FW100) ・・・15重量%
・構造式(3)の化合物(ただし、k=40) ・・・ 3重量%
・純水 ・・・82重量%
上記の材料をプレミックスした後、ディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライゼス社製KDL型、メディア:直径0.3mmのジルコニアボール使用)で循環分散して、ブラック色の顔料分散体を得た。
上記(5)のカーボンブラック顔料を、ピグメントブルー15:3に変えた点以外は、(5)と同様にして、シアン色の顔料分散体を得た。
上記(5)のカーボンブラック顔料をピグメントレッド122に変えた点以外は(5)と同様にして、マゼンタ色の顔料分散体を得た。
上記(5)のカーボンブラック顔料をピグメントイエロー74に変えた点以外は(5)と同様にして、イエロー色の顔料分散体を得た。
製造例1〜52
上記の各顔料分散体と、表5−1〜表5−4に示す他の材料を、1時間30分混合撹拌した後、孔径0.8μmのメンブランフィルターでろ過して、製造例1〜52のインクを得た。インクの調合順序は、水溶性有機溶剤→界面活性剤→浸透剤→イオン交換水とし、これらを30分混合撹拌した後、顔料分散体と樹脂エマルジョンと消泡剤を添加し、更に1時間混合撹拌した。
顔料分散体や他の材料の配合量、及び界面活性剤Aと界面活性剤Bの比率は表に示すとおりである。
また、表中の樹脂エマルジョンの「AP4710」は昭和高分子社製、「W6061」は三井武田ケニカル社製、消泡剤「KM−90」は信越化学工業社製である。
上記のようにして製造したブラックインクとカラーインクとを、表5−1〜表5−4に示す実施例及び比較例のように組み合わせたインクセットについて、下記のようにして、カラーブリードと吐出安定性を評価した。
インクセットをリコー社製:IPSiO GX3000に充填し、リコービジネスコートグロス100に画像を印字し、得られた画像のブラックとカラーの境界部分のブリードを下記の基準で目視評価した。
[評価基準]
○:ブラックとカラーの境界部分で滲みがなく鮮明な画像である。
△:ブラックとカラーの境界部分で若干の滲みがみられ画像の鮮明さがやや劣る。
×:ブラックとカラーの境界部分で著しい滲みがみられ画像の鮮明さがない。
インクセットをリコー社製:IPSiO GX3000に充填し、各色印字面積が5%のチャートを、連続20枚印字して10分休止することを1サイクルとして、合計10サイクル実施し、吐出乱れや不吐出具合を下記の基準で評価した。
[評価基準]
○:吐出乱れ、不吐出が5ノズル未満である。
△:吐出乱れ、不吐出が5ノズル以上、15ノズル未満である。
×:吐出乱れ、不吐出が15ノズル以上である。
2a 流体抵抗部
2b 加圧液室
2c 連通口
3a ノズル
5f 駆動部
5g 支持部(非駆動部)
6a 凸部
6b ダイヤフラム部
6c インク流入口
10 フレーム
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
131 ガイドロッド
133 キャリッジ
134 記録ヘッド
141 用紙積載部(圧板)
142 用紙
157 搬送ローラー
158 テンションローラー
200 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 カートリッジケース
Claims (8)
- 少なくとも着色剤、界面活性剤A、界面活性剤B、水溶性有機溶剤、及び水を含有し、前記界面活性剤Aが下記構造式(1)又は構造式(2)で表され、前記界面活性剤Bが下記構造式(3)で表されることを特徴とするインクジェット記録用インク。
- 前記着色剤として、有機顔料又はカーボンブラックの表面に親水基を反応させた自己分散型顔料を用いたことを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録用インク。
- 更に樹脂エマルジョンを含有することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のインクジェット記録用インク。
- 黒色着色剤を用いた請求項1〜4のいずれかに記載のインク(ブラックインク)と、カラー着色剤を用いた請求項1〜4のいずれかに記載のインク(カラーインク)とからなり、前記ブラックインクにおける界面活性剤Aに対する界面活性剤Bの比率B/Aが、前記カラーインクにおける同様の比率B/Aよりも大きいことを特徴とするインクジェット記録用インクセット。
- 請求項1〜4の何れかに記載のインクジェット記録用インク又は請求項5に記載のインクジェット記録用インクセットに記載のインクジェット記録用インクセットを収容したインクカートリッジ。
- フッ素系シランカップリング剤を含む撥インク層、又はシリコーン樹脂を含む撥インク層を有するインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置を用い、請求項1〜4の何れかに記載のインクジェット記録用インク又は請求項5に記載のインクジェット記録用インクセットを吐出させることを特徴とするインクジェット記録方法。
- 請求項1〜4の何れかに記載のインクジェット記録用インク又は請求項5に記載のインクジェット記録用インクセットを用いて記録が行われた記録物。
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