JP2014024911A - インクジェット記録用インク、インクカートリッジ及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】顔料、浸透剤、及び水を含有してなり、前記顔料が、カーボンブラックの揮発分の含有量が10質量%〜20質量%であり、かつBET比表面積が90m2/g〜150m2/gであるオゾンにより酸化処理されたオゾン酸化カーボンブラックと、カーボンブラックと該カーボンブラックの表面に存在する樹脂とを有する樹脂被覆カーボンブラックと、を含有するインクジェット記録用インクである。
【選択図】なし
Description
また、環境面及び安全面より水系インクに対する要望が高くなっている。しかし、前記水系インクは、記録媒体の影響を受け易く画像に種々の問題を引き起こしており、特に、記録媒体として非平滑性の光沢紙を使用した場合には顕著である。
前記水性インクは、乾燥までに時間を必要とし、紙との相溶性が良好なため紙への浸透性が高く、未コーティングの非平滑な普通紙の場合には、着色剤が紙中に浸透することで、着色剤の濃度が低下してしまうという溶剤系インクではみられなかった問題が生じる。
また、画像濃度の向上を図ることを目的として、表面改質カーボンブラックの比表面積(m2/g)/DBP吸油量(mL/100g)の比が0.3〜2.5であり、親水性官能基が表面に導入されている水性顔料分散液が提案されている(特許文献2参照)。
また、着色剤を内包する樹脂と顔料とを含有し、前記着色剤を内包する樹脂が、該樹脂のマイクロカプセル内に前記着色剤を閉じ込める構成を有するインクが提案されている(特許文献3参照)。
また、カーボンブラックの酸化処理をオゾンで行い、pHが5〜10、カーボンブラックの平均粒径が10nm〜30nm、DBP吸油量が50cc/100g〜180cc/100gであるカーボンブラック水性分散液が提案されている(特許文献4参照)。
しかし、この提案では、次亜ハロゲン酸又はその塩による酸化処理を湿式で行うため、脱水、洗浄等が必要となり高コストになる。また、洗浄において塩等が残留するため、インクジェットに使用した場合、インクの保存安定性が低下する。更に、記録媒体として非平滑紙を用いた場合の画像濃度の点で十分満足できるものではなかった。
前記顔料が、カーボンブラックの揮発分の含有量が10質量%〜20質量%であり、かつBET比表面積が90m2/g〜150m2/gであるオゾンにより酸化処理されたオゾン酸化カーボンブラックと、
カーボンブラックと該カーボンブラックの表面に存在する樹脂とを有する樹脂被覆カーボンブラックと、を含有することを特徴とする。
本発明のインクジェット記録用インクは、顔料、浸透剤、及び水を含有してなり、好ましくは、樹脂、及びフッ素系界面活性剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記顔料としては、オゾン酸化カーボンブラックと、樹脂被覆カーボンブラックとを含有する。
本発明においては、前記顔料として前記オゾン酸化カーボンブラックと前記樹脂被覆カーボンブラックとを併用することにより、平滑紙及び非平滑紙のいずれでも高画像濃度が実現でき、画像の滲みが改善され、インクの吐出安定性、及びインクの保存安定性を何ら損なうことなく、高画像濃度との両立が図れる。
前記オゾン酸化カーボンブラックは、オゾンにより酸化処理されたカーボンブラックである。
前記オゾン酸化カーボンブラックの揮発分とは、オゾン酸化カーボンブラックを高温に加熱した際の揮発(減量)分であり、カーボンブラックに化学吸着している酸素含有基の揮発量を意味する。高温で加熱している間に化学吸着している酸素含有基は分解されて、二酸化炭素、一酸化炭素、水分等がガスとして揮発する。
ここで、前記オゾン酸化カーボンブラックの揮発分の含有量は、例えば、DIN 53 552に記載の方法により、測定することができる。具体的には、カーボンブラックの乾燥試料を、白金坩堝又はそれと同形、同容量の落とし蓋付き磁器坩堝に、蓋下2mmを超えない程度まで打振して詰め、質量(WD)を量る。次いで、坩堝に蓋をして電気炉に入れ、950℃±25℃で正確に7分間加熱した後、取り出し、デシケーター中で室温(25℃)になるまで放冷して加熱後の質量(WR)を量る。これらの質量を、次の式に当てはめて得られる値(V)が揮発分の含有量(質量%)である。
ここで、前記オゾン酸化カーボンブラックのBET比表面積は、例えば、窒素吸着によるBET法(DIN 66132)により測定することができる。
前記カーボンブラックのオゾン酸化処理の方法としては、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、カーボンブラックにオゾンガスを流通させて行う乾式法が、酸化処理能力が高い点から好ましい。水を介した湿式のオゾン酸化処理では、水とオゾンの反応が生じるため、十分な酸化ができないことがある。
前記オゾン酸化カーボンブラックの揮発分の含有量は、オゾン発生量とオゾン酸化処理時間を調整することによりコントロール可能であり、オゾン発生量(濃度)を上げる、又はオゾン酸化処理時間を長くすることで、より高い揮発分を含有するオゾン酸化カーボンブラックが得られる。
ここで、前記オゾン酸化処理時間と前記カーボンブラック揮発分の含有量との関係は、ほぼ直線(リニアー)であるが、ある時間を超えると飽和に達する(カーボンブラック揮発分の含有量が上がらない)ので、カーボンブラックの揮発分の含有量を確認しながら酸化処理時間を調整することが好ましい。また、オゾン酸化処理する前のカーボンブラックの特性や不純物の量等に応じてオゾン酸化処理の条件は異なるので、適宜調整することが好ましい。なお、オゾンは、空気又は酸素をオゾン発生装置に通すことで得られる。
前記カーボンブラックがオゾン酸化処理されているか否かについては、例えば、オゾン酸化処理の前後で、表面官能基、吸着物質などを測定し、それらの増減を分析することにより、オゾン酸化処理されているか否かを推測することができる。
ここで、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。
前記オゾン酸化処理に用いられるカーボンブラックとしては、例えば、ケッチェンブラック、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、サーマルブラック、ガスブラックなどが挙げられる。これらの中でも、画像濃度の点からガスブラックが好ましい。また、カーボンブラック表面を酸化処理又はアルカリ処理したものも用いることができる。前記カーボンブラックの一次粒子径は13nm〜30nmであることが好ましい。
前記オゾン酸化処理に用いられるカーボンブラックとしては、市販品を用いることができ、該市販品としては、例えば、#45L、MCF88、#990、MA600、#850(いずれも、三菱化学株式会社製);NIPEX90、NIPEX150、NIPEX160、NIPEX170、NIPEX180、Color Black FW200、PRINTEX25、PRINTEX35、PRINTEX−U、PRINTEX140、Special Black250(いずれも、デグサ社製);REGAL400R、REGAL600R、MOGUL L(いずれも、キャボット社製)、などが挙げられる。
前記オゾン酸化カーボンブラック分散液は、前記オゾン酸化カーボンブラックを含有し、水、塩基性化合物、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記水としては、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、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水などが挙げられる。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。
前記塩基性化合物としては、例えば、アミノプロパンジオール化合物、アルコールアミン化合物、アンモニウム水酸化物、ホスホニウム水酸化物、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩、などが挙げられる。
前記アミノプロパンジオール化合物としては、例えば、1−アミノ−2,3−プロパンジオール、1−メチルアミノ−2,3−プロパンジオール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール、などが挙げられる。
前記アルコールアミン類としては、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、などが挙げられる。
前記アンモニウム水酸化物としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記アルカリ金属水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、などが挙げられる。
前記アルカリ金属炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、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、光沢紙での画像濃度を向上させる効果の点から、アルカリ金属水酸化物が好ましく、水酸化カリウムが特に好ましい。
前記アルカリ金属水酸化物の添加によって、オゾン酸化カーボンブラック表面のカルボキシル基をアルカリ金属で塩にすることができる。
前記塩基性化合物の前記オゾン酸化カーボンブラック分散液における含有量は、前記オゾン酸化カーボンブラック分散液のpHを6〜8に調整できる量である。
前記オゾン酸化カーボンブラック分散液は、前記オゾン酸化カーボンブラック、水、塩基性化合物以外にも、その他の成分として、例えば、分散剤、有機溶剤、防腐剤等の各種添加剤を添加することができる。
前記分散剤としては、例えば、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等の界面活性剤、高分子分散剤、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。
前記両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ポリオクチルポリアミノエチルグリシン、又はこれらのイミダゾリン誘導体、などが挙げられる。
前記高分子分散剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、水溶性スチレン−アクリル樹脂、水溶性ウレタン樹脂、などが挙げられる。
前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等のアルコール;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、グリセリン等の多価アルコール;N−メチルピロリドン、2−ピロリドン等のピロリドン誘導体;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;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、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。
前記オゾン酸化カーボンブラック分散液は、前記オゾン酸化カーボンブラック、前記水、前記塩基性化合物、及び必要に応じて各種添加剤を、サンドミル、ボールミル、ロールミル、ビーズミル、ナノマイザー、ホモジナイザー等の分散機を用いて、湿式分散方式により製造することができる。
前記樹脂被覆カーボンブラックは、所謂カプセルカーボンブラックと言われ、樹脂でカーボンブラックを被覆することにより、カーボンブラック表面を親水化し、水に分散するようにしたものである。前記樹脂被覆カーボンブラックは、カーボンブラックが樹脂で被覆された粒子ということもできる。前記樹脂被覆カーボンブラックにおいて、前記カーボンブラックは、前記樹脂により少なくとも一部が被覆されていればよく、前記樹脂で完全に被覆されている必要はない。
前記樹脂としては、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、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレア樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、多糖類、ゼラチン、アラビアゴム、デキストラン、カゼイン、天然ゴム、カルボキシポリメチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリスチレン、(メタ)アクリル酸の重合体又は共重合体、(メタ)アクリル酸エステルの重合体又は共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アルギン酸ソーダ、脂肪酸、パラフィン、ミツロウ、水ロウ、硬化牛脂、カルナバロウ、アルブミン、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。
前記樹脂被覆に用いられるカーボンブラックとしては、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。
前記カーボンブラックの製造方法としては、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、ファーネス法、チャネル法、などが挙げられる。
前記カーボンブラックとしては、市販品を用いることができる。前記市販品としては、例えば、No.2300、No.900、MCF−88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B(いずれも、三菱化学株式会社製)、Raven700、5750、5250、5000、3500、1255(いずれも、コロンビア社製)、REGAL400R、330R、660R、MogulL、Monarch700、800、880、900、1000、1100、1300、Monarch1400(いずれも、キャボット社製)、Color Black FW1、FW2、FW2V、FW18、FW200、S150、S160、S170(いずれも、デグッサ社製)、PRINTEX35、U、V、140U、140V(いずれも、デグッサ社製)、Special Black6、5、4A、4(いずれも、デグッサ社製)、などが挙げられる。
前記カーボンブラックの大きさとしては、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、平均一次粒径が、15nm〜40nmが好ましい。
前記カーボンブラックの比表面積としては、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、BET法による比表面積で、50m2/g〜300m2/gが好ましい。
前記樹脂被覆カーボンブラック分散液は、前記樹脂被覆カーボンブラックを含有し、水、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記水としては、前記オゾン酸化カーボンブラック分散液と同様のものを用いることができる。
前記樹脂被覆カーボンブラック分散液は、前記樹脂被覆カーボンブラック、水以外にも、その他の成分として、例えば、pH調整剤、分散剤、有機溶剤、防腐剤等の各種添加剤を添加することができる。
前記pH調整剤としては、前記オゾン酸化カーボンブラック分散液の塩基性化合物と同様なものを用いることができる。また、前記分散剤、前記有機溶剤、及び前記防腐剤としては、前記オゾン酸化カーボンブラック分散液と同様のものを用いることができる。
前記樹脂被覆カーボンブラック分散液は、前記樹脂被覆カーボンブラック、前記水、及び必要に応じて各種添加剤を、サンドミル、ボールミル、ロールミル、ビーズミル、ナノマイザー、ホモジナイザー等の分散機を用いて、湿式分散方式により製造することができる。
前記含有量が、1質量%以上であると、高い画像濃度が得られ、20質量%以下であると低粘度のインクとなり、吐出安定性が損なわれず、鮮明な画像を形成することができる。
前記オゾン酸化カーボンラックCB1と前記樹脂被覆カーボンブラックCB2との質量比率(CB1:CB2)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、10:90〜50:50が好ましく、10:90〜40:60がより好ましく、15:85〜30:70が更に好ましい。前記オゾン酸化カーボンブラックCB1の量が、10質量%以上であると、高い画像濃度が得られ、50質量%以下であると、光沢紙を用いた場合にも高い画像濃度が得られ、画像の滲みも発生せず、鮮明な画像を形成することができ、インクの保存安定性も良好である。
前記質量比率(CB1:CB2)が好ましい数値範囲内において、普通紙(非平滑紙)での画像濃度が高くなるのはもとより、光沢紙(平滑紙)での画像濃度が高くなり、画像の滲みがなく、インクの保存安定性が改善される。
前記体積平均粒径は、例えば、粒度分布計(日機装株式会社製、UPA150)を用いて測定することができる。
前記浸透剤としては、20℃の水に対する溶解度が0.2質量%〜5.0質量%のポリオール化合物の少なくとも1種を含有することが好ましい。
前記ポリオール化合物としては、例えば、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジメチル−1,2−ブタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、5−ヘキセン−1,2−ジオール、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脂肪族ジオール、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、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールが特に好ましい。
前記浸透剤の前記インクジェット記録用インクにおける含有量は、0.1質量%〜4質量%が好ましい。前記含有量が、0.1質量%未満であると、速乾性が得られず滲んだ画像となることがあり、4質量%を超えると、顔料の分散安定性が損なわれ、ノズルが目詰まりしやすくなったり、記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下及び裏抜けが発生することがある。
前記樹脂としては、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、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、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−シリコーン系樹脂、シリコーン変性アクリル樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、アニオン性自己乳化型エーテル系ポリウレタン樹脂、などが挙げられる。これらの中でも、高画像濃度を維持したままインクの保存安定性を向上させることができる点から、アニオン性自己乳化型エーテル系ポリウレタン樹脂が特に好ましい。
前記ジオール化合物としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルジオール、などが挙げられる。ポリエーテルは水中で加水分解による変質がしにくいため、インクの保存安定性が良好になる。
前記酸基含有ジオールとしては、例えば、ジメチロール酢酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロール酪酸、などが挙げられる。これらの中でも、ジメチロールブタン酸が特に好ましい。
前記低分子量のポリヒドロキシ化合物としては、前記ポリエステルジオールの原料として挙げたグリコール及びアルキレンオキシド低モル付加物、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン等の3価アルコール、そのアルキレンオキシド低モル付加物、などが挙げられる。
前記ウレタン系樹脂は、Li、Na、K等のアルカリ金属塩、アンモニア、ジメチルアミン、(モノ、ジ、トリ)エタノールアミン等の有機アミン塩などの形で使用できる。これらは、前述の方法で得られたウレタン樹脂を更に中和することにより得ることができる。この中和の際に使用する塩基としては、所望の塩のカウンターイオン等に応じて適宜選択することができ、例えば、ブチルアミン、トリエチルアミン等のアルキルアミン、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、モルホリン、アンモニア、水酸化ナトリウム等の無機塩基、などが挙げられる。
前記アニオン性自己乳化型エーテル系ポリウレタン樹脂の酸価としては、40mgKOH/g〜100mgKOH/gが好ましい。
前記アニオン性自己乳化型エーテル系ポリウレタン樹脂は、前記カーボンブラック分散液を作製する際に添加した方が、インクの保存安定性を向上させる効果が大きいのでより好ましい。
前記フッ素系界面活性剤としては、フッ素置換炭素数が2〜16のものが好ましく、4〜16のものがより好ましい。前記フッ素置換炭素数が、2未満であると、フッ素の効果が得られないことがあり、16を超えると、インクの保存安定性の問題が生じることがある。
前記フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物、などが挙げられる。これらの中でも、起泡性が少ない点から、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が特に好ましい。
前記パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルリン酸エステルの塩、などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩、などが挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、例えば、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3、などが挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤としては、特に制限はなく、適宜合成したものを使用しても、市販品を使用してもよい。前記市販品としては、例えば、旭硝子株式会社製のサーフロンシリーズ(S−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−145)、住友スリーエム株式会社製のフルラードシリーズ(FC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431)、DIC株式会社製のメガファックシリーズ(F−470、F−1405、F−474)、DuPont社製のZonyl TBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR、ネオス社製のFT−110、FT−250、FT−252、FT−400S、FT−150、FT−400SW、オムノバ社製のPF−151N、などが挙げられる。
前記シリコーン系界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。前記市販品としては、例えば、ビックケミー社、信越シリコーン株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社等のものを容易に入手できる。
前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物、などが挙げられる。
前記ポリエーテル変性シリコーン化合物としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。前記市販品としては、例えば、信越化学工業株式会社製のKF−618、KF−642、KF−643、などが挙げられる。
前記ノニオン性界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、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フェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、などが挙げられる。
前記アセチレングリコール系界面活性剤としては、例えば、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、などが挙げられる。前記アセチレングリコール系界面活性剤の市販品としては、例えば、エアープロダクツ社製のサーフィノールシリーズ(104、82、465、485、TG)、などが挙げられる。
前記種々の界面活性剤は、単独で用いても複数のものを混合して用いてもよい。単独ではインクジェット記録用インク中に容易に溶解しない場合でも、複数のものを混合することにより可溶化され、安定に存在することができる場合もある。
前記その他の成分としては、例えば、着色剤、有機溶剤、pH調整剤、防腐防黴剤、キレート試薬、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤等のその他の成分を含有してなる。
前記着色剤として前記カーボンブラックを用いた黒インクの他に、必要に応じてカラーインク又はクリアインクを用いることも可能である。
前記カラーインクとしては、例えば、マゼンタ顔料、シアン顔料、イエロー顔料、などが挙げられる。
前記マゼンタ顔料としては、例えば、C.I.ピグメントレッド5、7、12、48(Ca)、48(Mn)、57(Ca)、57:1、112、122、123、168、184、202、C.I.ピグメントバイオレット19、などが挙げられる。
前記シアン顔料としては、例えば、C.I.ピグメントブルー1、2、3、15、15:3、15:4、16、22、60、C.I.バットブルー4、60、などが挙げられる。
前記イエロー顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、2、3、12、13、14、16、17、73、74、75、83、93、95、97、98、114、120、128、129、138、150、151、154、155、180、などが挙げられる。
前記有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類、多価アルコールアリールエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、その他の有機溶剤、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。なお、前記有機溶剤を湿潤剤と称することもある。
これらの中でも、23℃、80%RH環境中の平衡水分量が30質量%以上である多価アルコールが好ましく、平衡水分量及び沸点が高いものが特に好ましい。
前記平衡水分量は、塩化カリウム/塩化ナトリウム飽和水溶液を用いデシケーター内の温湿度を23℃±1℃、80±3%RHに保ち、このデシケーター内に各有機溶剤を1gずつ秤量したシャーレを保管し、平衡する水分量を測定し、下記式により算出したものである。
平衡水分量(%) =〔有機溶剤に吸収した水分量/(有機溶剤+有機溶剤に吸収した水分量)〕×100
前記多価アルコールアリールエーテル類としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記アミド類としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記アミン類としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記含硫黄化合物類としては、例えば、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール、などが挙げられる。
前記単糖類、二糖類、オリゴ糖類(三糖類、四糖類を含む)としては、例えば、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース、などが挙げられる。
前記多糖類とは、広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロース、などが挙げられる。
前記糖類の誘導体としては、前記糖類の還元糖〔例えば、一般式:HOCH2(CHOH)nCH2OH(n=2〜5の整数)で表される糖アルコール等〕、酸化糖(例えば、アルドン酸、ウロン酸等)、アミノ酸、チオ酸、などが挙げられる。これらの中でも、糖アルコールが特に好ましい。
前記糖アルコールとしては、例えば、マルチトール、ソルビット、などが挙げられる。
前記有機溶剤の中でも、保存安定性及び吐出安定性の点から、グリセリン、1,3−ブタンジオールが特に好ましい。
前記pH調整剤としては、インクジェット記録用インクの性能に悪影響を及ぼさずにpHを調整できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記オゾン酸化カーボンブラック分散液の塩基性化合物と同様のものを用いることができる。これらの中でも、アミノプロパンジオール化合物が特に好ましい。
前記防腐防黴剤としては、例えば、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、などが挙げられる。
前記キレート試薬としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記防錆剤としては、例えば、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、などが挙げられる。
前記酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む)、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、などが挙げられる。
前記紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、ニッケル錯塩系紫外線吸収剤、などが挙げられる。
前記インクジェット記録用インクの表面張力としては、20℃で、25mN/m〜55mN/mが好ましい。前記表面張力が、25mN/m未満であると、記録媒体上での滲みが顕著になり、安定した噴射が得られないことがあり、55mN/mを超えると、記録媒体へのインク浸透が十分に起らず、乾燥時間の長時間化を招くことがある。
前記インクジェット記録用インクの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、本発明の前記インクジェット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、反転手段、制御手段等を有してなる。
本発明で用いられる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、反転工程、制御工程等を含んでなる。
本発明で用いられる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、前記本発明のインクジェット記録用インクに、刺激を印加し、該インクジェット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、前記本発明のインクジェット記録用インクに、刺激を印加し、該インクジェット記録用インクを飛翔させて画像を記録する手段である。前記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を有する記録ヘッド、などが挙げられる。
また、前記ノズルのノズル径は、30μm以下が好ましく、1μm〜20μmが好ましい。
前記記録ヘッドが、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、前記記録ヘッドにインクジェット記録用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ジェット記録用インクが補充されるように構成することが好ましい。
−刺激発生工程及び刺激発生手段−
前記刺激は、例えば、前記刺激発生手段により発生させることができ、該刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱(温度)、圧力、振動、光、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、熱、圧力が好適に挙げられる。
前記反転工程は、前記記録媒体の記録面を反転させて両面印刷可能とする工程であり、反転手段により行われる。前記反転手段としては、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、静電気力を有する搬送ベルト、空気吸引により記録媒体を保持する手段、搬送ローラと拍車との組み合わせ、などが挙げられる。
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。
前記制御工程は、前記各工程の動きを制御する工程であり、前記制御手段により行うことができる。前記制御手段としては、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、シークエンサー、コンピュータ、などが挙げられる。
図3に示すインクジェット記録装置は、装置本体101と、前記装置本体101に装着した用紙を装填するための給紙トレイ102と、装置本体101に装着され画像が記録(形成)された用紙をストックするための排紙トレイ103と、インクカートリッジ装填部104とを有する。インクカートリッジ装填部104の上面には、操作キーや表示器などの操作部105が配置されている。インクカートリッジ装填部104は、インクカートリッジ200の脱着を行うための開閉可能な前カバー115を有している。図3中111は上カバー、112は前カバーの前面である。
キャリッジ133には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する4個のインクジェット記録用ヘッドからなる記録ヘッド134の複数のインク吐出口を、主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
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、圧電素子など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などを、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が使用できる。
また、キャリッジ133には、記録ヘッド134に各色のインクを供給するための各色のサブタンク135を搭載している。サブタンク135には、インク供給チューブ(不図示)を介して、インクカートリッジ装填部104に装填された本発明のインクカートリッジ200から、本発明のインクジェット記録用インクが供給されて補充される。
この給紙部から給紙された用紙142を記録ヘッド134の下方側で搬送するための搬送部として、用紙142を静電吸着して搬送するための搬送ベルト151と、給紙部からガイド145を介して送られる用紙142を搬送ベルト151との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ152と、略鉛直上方に送られる用紙142を略90°方向転換させて搬送ベルト151上に倣わせるための搬送ガイド153と、押さえ部材154で搬送ベルト151側に付勢された先端加圧コロ155とが備えられ、また、搬送ベルト151表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ156が備えられている。
装置本体101の背面部には、両面給紙ユニット181が着脱可能に装着されている。両面給紙ユニット181は、搬送ベルト151の逆方向回転で戻される用紙142を取り込んで反転させて再度、カウンタローラ152と搬送ベルト151との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット181の上面には手差し給紙部182が設けられている。
このとき、帯電ローラ156によって搬送ベルト151が帯電されており、用紙142は、搬送ベルト151に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ133を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド134を駆動することにより、停止している用紙142にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙142を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙142の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙142を排紙トレイ103に排紙する。
このインクジェット記録装置においては、インクカートリッジ200中のインクを使い切ったときには、インクカートリッジ200における筐体を分解して内部のインク袋だけを交換することができる。また、インクカートリッジ200は、縦置きで前面装填構成としても、安定したインクの供給を行うことができる。したがって、装置本体101の上方が塞がって設置されているような場合、例えば、ラック内に収納したり、あるいは装置本体101の上面に物が置かれているような場合でも、インクカートリッジ200の交換を容易に行うことができる。
なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型(シャトル型)インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。
本発明で用いられるインク記録物は、記録媒体上に本発明の前記インクジェット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、紙等のインクジェット記録用インクに対して吸収性を有するもの、インクジェット記録用インクに対して実質的に非吸収性のもののいずれであっても好適に用いられる。
前記記録媒体としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリサルフォン、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル等を基材とするプラスチックシート;黄銅、鉄、アルミニウム、ステンレススチール(SUS)、銅等の金属表面又は非金属の基材に蒸着等の手法により金属コーティング処理をした記録媒体;紙を基材として撥水処理などがなされた記録媒体、無機質の材料を高温で焼成した、いわゆるセラミックス材料からなる記録媒体などが挙げられる。これらの中でも、紙が経済性の点と画像の自然さの点で好ましく、本発明においては、平滑紙及び非平滑紙のいずれも好適に用いられる。
前記非平滑紙は、平滑度が500秒間未満であり、表面コート等の処理を行わない普通紙である。
前記平滑紙は、表面コート処理をしたものが多く、平滑度は500秒間以上であり、アート紙、キャストコート紙等の光沢紙が挙げられる。
前記平滑度は、例えば、紙面に中空のヘッドを置き、内部を減圧にして、ヘッドと紙面の間隙から一定量の空気が流入する時間(秒)によって平滑度を測定する王研式計測器で測定することができる。
前記カーボンブラックのBET比表面積は、窒素吸着によるBET法(DIN 66132)によって測定した。
前記カーボンブラックの揮発分の含有量は、DIN 53 552に記載の方法により、測定した。具体的には、カーボンブラックの乾燥試料を、白金坩堝又はそれと同形、同容量の落とし蓋付き磁器坩堝に、蓋下2mmを超えない程度まで打振して詰め、質量(WD)を量った。次いで、坩堝に蓋をして電気炉に入れ、950℃±25℃で正確に7分間加熱した後、取り出し、デシケーター中で室温(25℃)になるまで放冷して加熱後の質量(WR)を量った。これらの質量を下記式に当てはめて得られる値(V)が揮発分の含有量(質量%)である。
前記カーボンブラックのpHは、JIS K6220−1に記載の方法に基づき測定した。
前記カーボンブラック分散液及びインク中のカーボンブラック(酸化カーボンブラック+樹脂被覆カーボンブラック)の体積平均粒子径(D50)は、以下のようにして測定した。
・測定器:日機装株式会社製 粒度分布計UPA150
・測定条件 (1)測定液の固形分濃度 :0.1質量%水溶媒
(2)Trasparent Paricles :Yes
(3)Spherical Paricles :No
(4)Part.Refractive Index :1.86
(5)Part.Density :1.86(gm/cm3)
(6)Fluid :Default Fluid
(7)Fluid Refractive Index :1.33
(8)Viscosity High 30℃ :0.797cp
(9)Viscosity Low 20℃ :1.002cp
(10)表示形式 :体積分布
(11)測定環境温度 :22℃
<酸化カーボンブラック分散液1−1の作製>
−酸化カーボンブラック1の調製−
カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)200gを筒状のオゾン処理器に入れ、オゾン発生器(コトヒラ工業株式会社製、KQS−120)にてオゾンを6g/時間発生させ、オゾン雰囲気下、処理温度を30℃に保ち2.5時間オゾン酸化処理を実施し、酸化カーボンブラック1を得た。
得られた酸化カーボンブラック1の揮発分の含有量は10.3質量%、BET比表面積は110m2/g、pHは3.0であった。
・前記酸化カーボンブラック1・・・20.0質量部
・蒸留水・・・70.0質量部
上記処方の材料をプレミックスした後、全量で100質量部になるよう蒸留水を更に加え調製した。その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株式会社製、KDL型バッチ式)により、直径0.2mmのジルコニアビーズを用いて周速8m/秒間、液温10℃で7分間分散した。
遠心分離機(久保田商事株式会社販売、Model−3600)により粗大粒子を分離し、体積平均粒径(D50)115nm、標準偏差45.3nmの酸化カーボンブラック分散液1−1(カーボンブラック濃度20質量%)を得た。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、表1に示すオゾン発生量及びオゾン酸化処理時間に調整した以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック2〜3、10〜11を作製した。
次に、前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、前記酸化カーボンブラック1を前記酸化カーボンブラック2〜3、10〜11に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック分散液1−2〜1−3、1−15〜1−16(カーボンブラック濃度20質量%)を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、前記カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)を、カーボンブラック(NIPEX160、デグサ社製)に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック4、及び酸化カーボンブラック分散液1−4(カーボンブラック濃度20質量%)を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例2において、前記カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)を、カーボンブラック(NIPEX160、デグサ社製)に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例2と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック5、及び酸化カーボンブラック分散液1−5(カーボンブラック濃度20質量%)を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例3において、前記カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)を、カーボンブラック(NIPEX160、デグサ社製)に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例3と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック6、及び酸化カーボンブラック分散液1−6(カーボンブラック濃度20質量%)を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、前記カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)を、カーボンブラック(PRINTEX140、デグサ社製)に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック7、及び酸化カーボンブラック1−7を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例2において、前記カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)を、カーボンブラック(PRINTEX140、デグサ社製)に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例2と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック8、及び酸化カーボンブラック1−8を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例3において、前記カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)を、カーボンブラック(PRINTEX140、デグサ社製)に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例3と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック9、及び酸化カーボンブラック1−9を作製した。
・前記酸化カーボンブラック1・・・20.0質量部
・蒸留水・・・70.0質量部
上記をプレミックスした後、カーボンブラック表面のカルボキシル基を塩にするためアミノエチルプロパンジオール水溶液(固形分2質量%)を前記処方にpHが7になるように滴下した後、全量で100質量部になるよう蒸留水を加えて調整した。
アミノエチルプロパンジオール水溶液の滴下量は8.9gであった。その後、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型バッチ式)により、0.3mmジルコニアビーズを用いて周速10m/秒間、液温10℃で5分間分散した。
遠心分離機(久保田商事株式会社販売、Model−3600)により粗大粒子を分離し、体積平均粒径(D50)140nm、標準偏差70nmの酸化カーボンブラック分散液1−10の顔料分散液を得た。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例10において、アミノエチルプロパンジオール水溶液(固形分20質量%)をトリエタノールアミン水溶液(固形分20質量%)に代えてpHを7に調整した以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例10と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック分散液1−11を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例10において、アミノエチルプロパンジオール水溶液(固形分20質量%)を、NaOHの20質量%水溶液に代えてpHを7に調整した以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例10と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック分散液1−12を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例10において、アミノエチルプロパンジオール水溶液(固形分20質量%)をLiOHの10質量%水溶液に代え、pHを7に調整した以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例10と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック分散液1−13を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例10において、アミノエチルプロパンジオール水溶液(固形分20質量%)をKOHの10質量%水溶液に代え、pHを7に調整した以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例10と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック分散液1−14を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、前記カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)を、カーボンブラック(PRINTEX−35、デグサ社製)に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック12、及び酸化カーボンブラック1−17を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、前記カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)を、カーボンブラック(PRINTEX−85、デグサ社製)に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック13、及び酸化カーボンブラック1−18を作製した。
カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)100gを蒸留水500gに混合し、撹拌しながら次亜塩素酸Na液(12質量%)1,000gを滴下し、6時間煮沸し湿式酸化を行った。その後、ガラス繊維ろ過でろ過し、更に蒸留水にて洗浄し、100℃の高温槽にて乾燥させ、酸化カーボンブラック14を作製した。
得られた酸化カーボンブラック14のカーボンブラックの揮発分の含有量を測定したところ13質量%であった。BET比表面積は110m2/gであった。
次に、前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、前記酸化カーボンブラック1を前記酸化カーボンブラック14に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック分散液1−19(カーボンブラック濃度20質量%)を作製した。
カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)100gを蒸留水500gに混合し、撹拌しながらペルオキソ2硫酸Na液(10質量%)600gを滴下し6時間煮沸し湿式酸化を行った。その後、ガラス繊維ろ過でろ過し、更に蒸留水にて洗浄し、100℃の高温槽にて乾燥させ、酸化カーボンブラック15を作製した。
得られた酸化カーボンブラック15のカーボンブラックの揮発分の含有量を測定したところ13質量%であった。BET比表面積は110m2/gであった。
次に、前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、前記酸化カーボンブラック1を前記酸化カーボンブラック15に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック分散液1−20(カーボンブラック濃度20質量%)を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、前記カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)を、カーボンブラック(PRINTEX−300、デグサ社製)に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック16、及び酸化カーボンブラック1−21を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、前記カーボンブラック(PRINTEX−U、デグサ社製)を、カーボンブラック(PRINTEX−75、デグサ社製)に代えた以外は、酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、表1に示す酸化カーボンブラック17、及び酸化カーボンブラック1−22を作製した。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、直径0.2mmのジルコニアビーズを用いて周速8m/秒間、液温10℃で15分間分散した以外は、前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、体積平均粒径(D50)107nmの酸化カーボンブラック分散液1−23(カーボンブラック濃度20質量%)を得た。
前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1において、直径0.2mmのジルコニアビーズを用いて周速8m/秒間、液温10℃で3分間分散した以外は、前記酸化カーボンブラック分散液の製造例1と同様にして、体積平均粒径(D50)189nmの酸化カーボンブラック分散液1−24(カーボンブラック濃度20質量%)を得た。
<樹脂被覆カーボンブラック分散液2−1の作製>
−ポリマー分散液の合成−
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%のポリマー分散液800gを調製した。
前記合成したポリマー分散液28g、カーボンブラック(三菱化学株式会社製、カーボンブラック#960)40g、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、体積平均粒径(D50)62nmの樹脂被覆カーボンブラック分散液2−1(カーボンブラック濃度20質量%)を調製した。
<樹脂被覆カーボンブラック分散液2−2の作製>
−ポリマー分散液の合成−
反応容器内に、メチルエチルケトン20質量部、重合連鎖移動剤(2−メルカプトエタノール)0.03質量部、及びベンジルメタクリレート/(a)メタクリル酸/(b)スチレンマクロマー(商品名:AS−6、東亜合成株式会社製)/(e)ポリエチレングリコールメタクリレート2−エチルヘキシルエーテル(NKエステル EH−4G、新中村化学株式会社製)=44/16/15/25(有効分質量比)のモノマー混合物合計200質量部の10質量%を入れて混合し、窒素ガス置換を十分に行い、混合溶液を得た。
一方、滴下ロートに、前記モノマー混合物の残りの90質量%を仕込み、前記重合連鎖移動剤0.27質量部、メチルエチルケトン60質量部、及びラジカル重合開始剤(2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル))1.2質量部を入れて混合し、十分に窒素ガス置換を行い、混合溶液を得た。
窒素雰囲気下、反応容器内の混合溶液を攪拌しながら65℃まで昇温し、滴下ロート中の混合溶液を3時間かけて徐々に滴下した。
滴下終了から65℃で2時間経過後、前記ラジカル重合開始剤0.3質量部をメチルエチルケトン5質量部に溶解した溶液を加え、更に65℃で2時間、70℃で2時間熟成させ、ポリマー分散液を得た。
次に、このポリマー分散液に、メチルエチルケトンを所定量添加し、攪拌することにより、固形分濃度が50質量%のポリマー分散液を得た。
前記合成したポリマー分散液28g、カーボンブラック(三菱化学株式会社製、カーボンブラック#960)40g、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、体積平均粒径(D50)68nmの樹脂被覆カーボンブラック分散液2−2(カーボンブラック濃度20質量%)を調製した。
<インクジェット記録用インクの作製>
下記のインク処方を30分間混合攪拌した。その後、アミノエチルプロパンジオール(40質量%水溶液)を添加し、pHを10に調整した後30分間混合攪拌し、実施例1−1のインクジェット記録用インクを作製した。
〔インク処方〕
・前記酸化カーボンブラック分散液1−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・2.0質量部
・前記樹脂被覆カーボンブラック分散液2−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・38.0質量部
・グリセリン・・・5.5質量部
・1,3−ブタンジオール・・・16.5質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2.0質量部
・フッ素系界面活性剤(固形分40質量%、DuPont社製、Zonyl FS−300)・・・2.5質量部
・フルオロエチレン/ビニルエーテル交互共重合体(固形分50質量%、旭硝子株式会社製、ルミフロンFE4300、平均粒子径150nm、最低造膜温度(MFT)30℃以下)・・・6.0質量部
・蒸留水・・・27.5質量部
−インクジェット記録用インクの作製−
実施例1−1において、表2に示すように、前記酸化カーボンブラック分散液1−1(顔料濃度20質量%)を前記酸化カーボンブラック分散液1−2〜1−24(いずれも、顔料濃度20質量%)に代え、前記酸化カーボンブラックCB1と前記樹脂被覆カーボンブラックCB2との質量比率(CB1/CB2)を表2に示すように変えた以外は、実施例1−1と同様にして、実施例1−2〜9−5、10〜14、19〜20及び比較例1〜4、8〜9、12〜13のインクジェット記録用インクを作製した。
<インクジェット記録用インクの作製>
下記のインク処方を30分間混合攪拌した。その後、アミノエチルプロパンジオール(40質量%水溶液)を添加し、pHを10に調整した後30分間混合攪拌し、実施例15のインクジェット記録用インクを作製した。
〔インク処方〕
・前記酸化カーボンブラック分散液1−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・4.0質量部
・前記樹脂被覆カーボンブラック分散液2−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・36.0質量部
・グリセリン・・・5.5質量部
・1,3−ブタンジオール・・・16.5質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2.0質量部
・フッ素系界面活性剤(固形分40質量%、DuPont社製、Zonyl FS−300)・・・2.5質量部
・アニオン性自己乳化型エーテル系ポリウレタン樹脂(固形分35質量%、三井化学ポリウレタン株式会社製、W−5661)・・・2.0質量部
・蒸留水・・・31.5質量部
<インクジェット記録用インクの作製>
下記のインク処方を30分間混合攪拌した。その後、アミノエチルプロパンジオール(40質量%水溶液)を添加し、pHを10に調整した後30分間混合攪拌し、実施例16のインクジェット記録用インクを作製した。
〔インク処方〕
・前記酸化カーボンブラック分散液1−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・4.0質量部
・前記樹脂被覆カーボンブラック分散液2−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・36.0質量部
・グリセリン・・・5.5質量部
・1,3−ブタンジオール・・・16.5質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2.0質量部
・フルオロエチレン/ビニルエーテル交互共重合体(固形分50質量%、旭硝子株式会社製、ルミフロンFE4300、平均粒子径150nm、最低造膜温度(MFT)30℃以下)・・・6.0質量部
・蒸留水・・・30.0質量部
<インクジェット記録用インクの作製>
下記のインク処方を30分間混合攪拌した。その後、アミノエチルプロパンジオール(40質量%水溶液)を添加し、pHを10に調整した後30分間混合攪拌し、実施例17のインクジェット記録用インクを作製した。
〔インク処方〕
・前記酸化カーボンブラック分散液1−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・4.0質量部
・前記樹脂被覆カーボンブラック分散液2−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・36.0質量部
・グリセリン・・・5.5質量部
・1,3−ブタンジオール・・・16.5質量部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール・・・2.0質量部
・フッ素系界面活性剤(固形分40質量%、DuPont社製、Zonyl FS−300)・・・2.5質量部
・フルオロエチレン/ビニルエーテル交互共重合体(固形分50質量%、旭硝子株式会社製、ルミフロンFE4300、平均粒子径150nm、最低造膜温度(MFT)30℃以下)・・・6.0質量部
・蒸留水・・・27.5質量部
<インクジェット記録用インクの作製>
下記のインク処方を30分間混合攪拌した。その後、アミノエチルプロパンジオール(40質量%水溶液)を添加し、pHを10に調整した後30分間混合攪拌し、実施例18のインクジェット記録用インクを作製した。
〔インク処方〕
・前記酸化カーボンブラック分散液1−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・4.0質量部
・前記樹脂被覆カーボンブラック分散液2−2(カーボンブラック濃度20質量%)・・・36.0質量部
・グリセリン・・・5.5質量部
・1,3−ブタンジオール・・・16.5質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2.0質量部
・フッ素系界面活性剤(固形分40質量%、DuPont社製、Zonyl FS−300)・・・2.5質量部
・フルオロエチレン/ビニルエーテル交互共重合体(固形分50質量%、旭硝子株式会社製、ルミフロンFE4300、平均粒子径150nm、最低造膜温度(MFT)30℃以下)・・・6.0質量部
・蒸留水・・・27.5質量部
<インクジェット記録用インクの作製>
下記のインク処方を30分間混合攪拌した。その後、アミノエチルプロパンジオール(40質量%水溶液)を添加し、pHを10に調整した後30分間混合攪拌し、比較例5のインクジェット記録用インクを作製した。
〔インク処方〕
・前記酸化カーボンブラック分散液1−2(顔料濃度20質量%)・・・40.0質量部
・グリセリン・・・5.5質量部
・1,3−ブタンジオール・・・16.5質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2.0質量部
・フッ素系界面活性剤(固形分40質量%、DuPont社製、Zonyl FS−300)・・・2.5質量部
・フルオロエチレン/ビニルエーテル交互共重合体(固形分50質量%、旭硝子株式会社製、ルミフロンFE4300、平均粒子径150nm、最低造膜温度(MFT)30℃以下)・・・6.0質量部
・蒸留水・・・27.5質量部
−インクジェット記録用インクの作製−
比較例5において、前記酸化カーボンブラック分散液1−2を前記酸化カーボンブラック分散液1−5に代えた以外は、比較例5と同様にして、比較例6のインクジェット記録用インクを作製した。
−インクジェット記録用インクの作製−
比較例5において、前記酸化カーボンブラック分散液1−2を前記酸化カーボンブラック分散液1−8に代えた以外は、比較例5と同様にして、比較例7のインクジェット記録用インクを作製した。
<インクジェット記録用インクの作製>
下記のインク処方を30分間混合攪拌した。その後、アミノエチルプロパンジオール(40質量%水溶液)を添加し、pHを10に調整した後30分間混合攪拌し、比較例10のインクジェット記録用インクを作製した。
〔インク処方〕
・前記樹脂被覆カーボンブラック分散液2−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・40.0質量部
・グリセリン・・・5.5質量部
・1,3−ブタンジオール・・・16.5質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2.0質量部
・フッ素系界面活性剤(固形分40質量%、DuPont社製、Zonyl FS−300)・・・2.5質量部
・フルオロエチレン/ビニルエーテル交互共重合体(固形分50質量%、旭硝子株式会社製、ルミフロンFE4300、平均粒子径150nm、最低造膜温度(MFT)30℃以下)・・・6.0質量部
・蒸留水・・・27.5質量部
<インクジェット記録用インクの作製>
下記のインク処方を30分間混合攪拌した。その後、アミノエチルプロパンジオール(40質量%水溶液)を添加し、pHを10に調整した後30分間混合攪拌し、比較例11のインクジェット記録用インクを作製した。
〔インク処方〕
・前記酸化カーボンブラック分散液1−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・4.0質量部
・前記樹脂被覆カーボンブラック分散液2−1(カーボンブラック濃度20質量%)・・・36.0質量部
・グリセリン・・・5.5質量部
・1,3−ブタンジオール・・・16.5質量部
・フッ素系界面活性剤(固形分40質量%、DuPont社製、Zonyl FS−300)・・・2.5質量部
・フルオロエチレン/ビニルエーテル交互共重合体(固形分50質量%、旭硝子株式会社製、ルミフロンFE4300、平均粒子径150nm、最低造膜温度(MFT)30℃以下)・・・6.0質量部
・蒸留水・・・29.5質量部
<インクの保存安定性>
各インクジェット記録用インクの作製直後の粘度(初期粘度)を測定した後、前記インク50gをサンプル瓶(SV−50、日電理化株式会社製)に入れて密閉し、70℃環境下で4週間保管した後の粘度(保管後粘度)を測定した。これらの粘度値を、下記式に当てはめて粘度変化率を計算し、下記基準に基づき、インクの保存安定性を評価した。なお、粘度は、粘度計(東洋精機株式会社製、RE500)で測定した。
粘度変化率(%)=〔(保管後粘度−初期粘度)/初期粘度〕×100
〔評価基準〕
◎:粘度変化率が5%未満(最も良好)
○:粘度変化率が5%以上10%未満(良好なレベル)
○△:粘度変化率が10%以上15%未満(実用上問題ないレベル)
△:粘度変化率が15%以上20%未満(実用上問題あるレベル)
×:粘度変化率が20%以上(実用上問題あるレベル)
普通紙(ゼロックス株式会社製、PPC用紙4024、非平滑紙、平滑度62秒間)、及び光沢紙(EPSON株式会社製、MC光沢紙、平滑紙、平滑度350秒間)に図3及び図4に示すインクジェットプリンタ(株式会社リコー製、IPSiO GX5000)で印字し、画像サンプルのベタ画像の画像濃度を分光濃度計(Xrite938、Xrite社製)にて測定を行い、下記基準で評価した。
なお、前記平滑度は、王研式透気度平滑度試験機(熊谷理機工業株式会社製)を用いて測定した。
〔普通紙での画像濃度の評価基準〕
◎:1.31以上
○:1.21〜1.30
○△:1.11〜1.20
△:1.01〜1.10
×:1.00以下
〔光沢紙での画像濃度の評価基準〕
◎:1.81以上
○:1.71〜1.80
○△:1.61〜1.70
△:1.51〜1.60
×:1.50以下
画像の滲みは、印字した画像部の輪郭(ふち部)の滲み具合を目視観察し、下記の基準で滲みの程度を評価した。なお、滲みの無いものは画像部がシャープで鮮明な高画質画像となる。
〔評価基準〕
◎:画像の滲みがなく、高画質である
○:画像の滲みがわずかに見られるが画質は良好である
△:画像の滲みが大きく、画質は悪い
×:画像滲みが非常に大きく、非常に画質が悪い
図3及び図4に示すインクジェットプリンタ(株式会社リコー製、IPSiO GX5000)を用いて、印刷物を印刷した後、前記プリンタの記録ヘッドをキャップした状態で前記プリンタを温度50℃、湿度40%RHの環境下で2ヶ月放置した。放置後の前記プリンタの吐出状態がクリーニング動作により初期の吐出状態に回復するか否かを、下記の評価基準に基づき評価した。ここで、前記クリーニング動作とは、ヘッドクリーニングを行うことを意味する。
〔評価基準〕
◎:クリーニング無しで印刷できた
○:クリーニング1回の動作により回復し、印刷できた
○△:クリーニング2回の動作により回復し、印刷できた
△:クリーニング3回の動作により回復し、印刷できた
×:クリーニング3回以上の動作によっても回復がみられなかった
また、オゾン酸化カーボンブラック分散液中に塩基性化合物としてアルカリ金属水酸化物を含有する実施例12〜14はインクの保存安定性が良好な状態で、更に画像濃度が大幅に向上することが判った。
<1> 顔料、浸透剤、及び水を含有してなり、
前記顔料が、カーボンブラックの揮発分の含有量が10質量%〜20質量%であり、かつBET比表面積が90m2/g〜150m2/gであるオゾンにより酸化処理されたオゾン酸化カーボンブラックと、
カーボンブラックと該カーボンブラックの表面に存在する樹脂とを有する樹脂被覆カーボンブラックと、を含有することを特徴とするインクジェット記録用インクである。
<2> オゾン酸化カーボンブラックCB1と樹脂被覆カーボンブラックCB2との質量比率(CB1:CB2)が、10:90〜50:50である前記<1>に記載のインクジェット記録用インクである。
<3> オゾン酸化カーボンブラック及び樹脂被覆カーボンブラックのインク中での体積平均粒径(D50)が、90nm〜150nmである前記<1>から<2>のいずれかに記載のインクジェット記録用インクである。
<4> オゾン酸化カーボンブラックを含有するオゾン酸化カーボンブラック分散液を含み、前記オゾン酸化カーボンブラック分散液が塩基性化合物を含有する前記<1>から<3>のいずれかに記載のインクジェット記録用インクである。
<5> 塩基性化合物がアルカリ金属水酸化物であり、該アルカリ金属水酸化物が水酸化リチウム、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムから選択される少なくとも1種である前記<4>に記載のインクジェット記録用インクである。
<6> 浸透剤が、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールのいずれかである前記<1>から<5>のいずれかに記載のインクジェット記録用インクである。
<7> 更に、アニオン性自己乳化型エーテル系ポリウレタン樹脂を含有する前記<1>から<6>のいずれかに記載のインクジェット記録用インクである。
<8> 更に、フッ素系界面活性剤を含有する前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクジェット記録用インクである。
<9> 前記<1>から<8>のいずれかに記載のインクジェット記録用インクを容器中に収容したことを特徴とするインクカートリッジである。
<10> 前記<1>から<8>のいずれかに記載のインクジェット記録用インクに刺激を印加し、該インクジェット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。
200 インクカートリッジ
Claims (10)
- 顔料、浸透剤、及び水を含有してなり、
前記顔料が、カーボンブラックの揮発分の含有量が10質量%〜20質量%であり、かつBET比表面積が90m2/g〜150m2/gであるオゾンにより酸化処理されたオゾン酸化カーボンブラックと、
カーボンブラックと該カーボンブラックの表面に存在する樹脂とを有する樹脂被覆カーボンブラックと、を含有することを特徴とするインクジェット記録用インク。 - オゾン酸化カーボンブラックCB1と樹脂被覆カーボンブラックCB2との質量比率(CB1:CB2)が、10:90〜50:50である請求項1に記載のインクジェット記録用インク。
- オゾン酸化カーボンブラック及び樹脂被覆カーボンブラックのインク中での体積平均粒径(D50)が、90nm〜150nmである請求項1から2のいずれかに記載のインクジェット記録用インク。
- オゾン酸化カーボンブラックを含有するオゾン酸化カーボンブラック分散液を含み、前記オゾン酸化カーボンブラック分散液が塩基性化合物を含有する請求項1から3のいずれかに記載のインクジェット記録用インク。
- 塩基性化合物がアルカリ金属水酸化物であり、該アルカリ金属水酸化物が水酸化リチウム、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムから選択される少なくとも1種である請求項4に記載のインクジェット記録用インク。
- 浸透剤が、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールのいずれかである請求項1から5のいずれかに記載のインクジェット記録用インク。
- 更に、アニオン性自己乳化型エーテル系ポリウレタン樹脂を含有する請求項1から6のいずれかに記載のインクジェット記録用インク。
- 更に、フッ素系界面活性剤を含有する請求項1から7のいずれかに記載のインクジェット記録用インク。
- 請求項1から8のいずれかに記載のインクジェット記録用インクを容器中に収容したことを特徴とするインクカートリッジ。
- 請求項1から8のいずれかに記載のインクジェット記録用インクに刺激を印加し、該インクジェット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。
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