JP2018002785A - インク、インク収容容器、インクジェット記録方法、インクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
Description
顔料系インクにおいて、通常の炭化水素系界面活性剤をインク中に添加する事では、画像ベタ部の均一性、カラー画像の発色性などにおいて染料インクと同等レベルを達成することが困難である。このため、フッ素系界面活性剤を用いる事で、インクの表面張力を下げ、画像ベタ部の均一性を上げ、発色性改善が図れることが既に知られている。
例えば、特許文献1には、特定の界面活性剤を特定量添加することで、インクの吐出安定性を向上させて高速印刷に対応できる事が提案されている。
本発明は、高い消泡性を持ち、かつ、画像品質を向上させる事ができるインクを提供することを目的とする。
<1> HLB値が6より大きいフッ素系界面活性剤(A)と、HLB値が6以下であるジオール系界面活性剤(B)と、HLB値が6以下であって且つ前記界面活性剤(B)と構造が異なる界面活性剤(C)と、を含むインク。
<2>前記フッ素系界面活性剤(A)が、下記構造式(I)で表される基を有する化合物である前記<1>に記載のインク。
C6F13−CH2CH2− ・・・ (I)
<3>前記フッ素系界面活性剤(A)が、下記一般式(1)で表される化合物である前記<1>又は<2>に記載のインク。
C6F13−CH2CH2O(CH2CH2O)nH ・・・ (1)
(前記一般式(1)中、nは1以上40以下の整数である。)
<4>前記ジオール系界面活性剤(B)が、下記一般式(2)で表される化合物である前記<1>から<3>のいずれかに記載のインク。
<5>前記界面活性剤(C)が、下記一般式(3)で表される化合物である前記<1>から<4>のいずれかに記載のインク。
<6>前記インクが、水と、色材と、有機溶剤とを含有する前記<1>から<5>のいずれかに記載のインク。
<7>前記フッ素系界面活性剤(A)が、下記構造式(I)で表される基を有する化合物であり、
前記ジオール系界面活性剤(B)が、下記一般式(2)で表される化合物であり、
前記界面活性剤(C)が、下記一般式(3)で表される化合物であり、
前記インクが、水と、色材と、有機溶剤とを含有する前記<1>に記載のインク。
C6F13−CH2CH2− ・・・ (I)
<8>前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクを容器中に収容したインク収容部を有するインク収容容器。
<9>前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクを吐出させて画像を記録するインク吐出工程を含むインクジェット記録方法。
<10>前記<1>から<7>のいずれかに記載のインクを吐出させて画像を記録するインク吐出手段を有するインクジェット記録装置。
本発明のインクは、HLB値が6より大きいフッ素系界面活性剤(A)と、HLB値が6以下であるジオール系界面活性剤(B)と、HLB値が6以下であって且つ前記界面活性剤(B)と構造が異なる界面活性剤(C)と、を含む。本発明においては、前記界面活性剤(B)と構造が異なる界面活性剤(C)は、界面活性剤(B)と化学構造が異なっていればよく、ジオール系界面活性剤であってもよい。
また、以下では、主に本発明のインクをインクジェット記録用インクとして用いる場合を例にとって説明するが、スプレー塗工、ローラー塗工など他の画像形成方法であっても使用できる。
フッ素系界面活性剤(A)としては、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、及び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。
C6F13−CH2CH2− ・・・ (I)
CnF2n+1−CH2CH(OH)CH2−O−(CH2CH2O)a−Y ・・・(F−2)
上記一般式(F−2)で表される化合物において、YはH、又はCnF2n+1でnは1〜6の整数、又はCH2CH(OH)CH2−CnF2n+1でnは4〜6の整数、又はCpH2p+1でpは1〜19の整数である。aは4〜14の整数である。
C6F13−CH2CH2− ・・・ (I)
さらに、前記フッ素系界面活性剤(A)は、下記一般式(1)で表される化合物である事がより好ましい。
C6F13−CH2CH2O(CH2CH2O)nH ・・・ (1)
ただし、前記一般式(1)中、nは1以上40以下の整数である。
HLB値が6より大きい界面活性剤は、その界面活性剤の親水的性質が強くなるため、水系インクの系において、その溶媒に対して溶解するようになる。HLB値が6より大きいフッ素系界面活性剤(A)をインク中に含有させる事により、表面張力が低くなり、普通紙の印字においては、ビヒクルが速やかに紙に浸透し、着色剤が表面に残りやすくなり、画像濃度が高くなる。フッ素系界面活性剤(A)として、前記構造式(I)で表される基を有する化合物を使用することで、更に着色剤の偏在がなくなり、紙面上に均一に着色剤が存在することで、均染性が格段に向上する。その結果、高彩度及び高発色濃度であるが、裏抜けの少ない画像が得られる。フッ素系界面活性剤の特徴である高い起泡性による吐出不安定は、消泡剤として機能する2種類のHLB値が6以下の界面活性剤を添加する事で抑えることができる。
前記構造式(I)で表される基を有する化合物は、表面張力の低下から、画像品質の向上(高発色性など)、部材に濡れ性を付与することができる。
前記構造式(I)で表される基を有する化合物としては、下記一般式(1)で表される化合物であることが好ましい。
C6F13−CH2CH2O(CH2CH2O)nH ・・・ (1)
前記一般式(1)において、nは1以上40以下の整数が好ましく、5以上30以下の整数がより好ましい。
前記一般式(1)中のパーフルオロアルキル基C6F13は、部材への濡れ性の点から、直鎖であることが好ましい。
前記一般式(1)で表される化合物は、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。
前記一般式(1)で表される化合物としては、前記一般式(1)中、nが7〜17である化合物;前記一般式(1)中、nが25〜35である化合物;前記一般式(1)中、nが7〜17及び25〜35である化合物;前記一般式(1)中、nが5〜20である化合物;前記一般式(1)中、nが6〜22である化合物などが挙げられる。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、前記一般式(1)中、nが6〜22である化合物;前記一般式(1)中、nが5〜20である化合物;前記一般式(1)中、nが7〜17及び25〜35である化合物が特に好ましい。
前記市販品としては、例えば、Chemours社製のCapstone(キャップストーン、登録商標)FS−30(前記一般式(1)中、nが6〜22)、Capstone(キャップストーン、登録商標)FS−34(前記一般式(1)中、nが5〜20)、Capstone(キャップストーン、登録商標)FS−3100(前記一般式(1)中、nが7〜17及び25〜35)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。
前記含有量が、0.04質量%以上であると、高発色性の効果が得られ、1.5質量%以下であると、良好なインクの保存安定性が得られる。
前記HLB値が6以下の2種類の界面活性剤はインク中で消泡剤としても振舞う事になる。
インク中に添加された界面活性剤は、インクの液気界面に配向する傾向があり、界面張力を低くする事で必要な機能を得られるが、同時にインク中に発生した泡を安定化させ、消泡しにくくしてしまう。これを防ぐため、通常は消泡剤を添加する。
消泡剤は、気泡の膜内に不均一な部分を作る事で破泡・抑泡の効果を発揮するので、完全に溶解してしまっては消泡効果が見られなくなってしまう。このため、消泡剤として作用させたいものはHLB値が6以下である必要がある。
通常、消泡剤は、泡膜の表面張力を局部的に低下させて泡を破壊するか、発泡液に難溶な消泡剤を発泡液表面に点在させることで泡を破壊する。インクに界面活性剤として表面張力を低下させる働きの極めて強いフッ素系界面活性剤を用いた場合には、前者の機構による消泡剤を用いても泡膜の表面張力を局部的に低下させることができないため、通常は用いられない。そのため、後者の発泡液に難溶な消泡剤が用いられるが、この場合、溶液に難溶な消泡剤によりインクの安定性が低下することがある。
HLB値=20×(親水基の質量%)
=20×(親水基の式量の総和/界面活性剤の分子量)・・・数式(1)
前記有機溶剤は、インクの乾燥防止及び分散安定性を向上させることを目的として添加される。また、本発明における有機溶剤は、機能上、浸透剤や抑泡剤などとしても分類されるものも含むものとする。
前記水としては、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、又は超純水を用いることができる。
以下にこれらのインクの成分について、更に説明する。
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。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や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−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、1,4−ブタンジオール、2,3−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、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、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−2−イミダゾリジノン、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、3−メトキシ−N,N−ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N−ジメチルプロピオン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、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、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などが挙げられる。
インクにおける水の含有量は、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、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%〜60質量%がより好ましい。
色材としては特に限定されず、顔料、染料を使用可能である。
顔料としては、無機顔料又は有機顔料を使用することができる。これらは、1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、混晶を使用しても良い。
顔料としては、例えば、ブラック顔料、イエロー顔料、マゼンタ顔料、シアン顔料、白色顔料、緑色顔料、橙色顔料、金色や銀色などの光沢色顔料やメタリック顔料などを用いることができる。
無機顔料として、酸化チタン、酸化鉄、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、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを使用することができる。
また、有機顔料としては、アゾ顔料、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料など)、染料キレート(例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレートなど)、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラックなどを使用できる。これらの顔料のうち、溶媒と親和性の良いものが好ましく用いられる。その他、樹脂中空粒子、無機中空粒子の使用も可能である。
顔料の具体例として、黒色用としては、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、または銅、鉄(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)等の有機顔料があげられる。
さらに、カラー用としては、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、138、150、153、155、180、185、213、C.I.ピグメントオレンジ5、13、16、17、36、43、51、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(キナクリドンマゼンタ)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、184、185、190、193、202、207、208、209、213、219、224、254、264、C.I.ピグメントバイオレット1(ローダミンレーキ)、3、5:1、16、19、23、38、C.I.ピグメントブルー1、2、15(フタロシアニンブルー)、15:1、15:2、15:3、15:4(フタロシアニンブルー)、16、17:1、56、60、63、C.I.ピグメントグリーン1、4、7、8、10、17、18、36、等がある。
染料としては、特に限定されることなく、酸性染料、直接染料、反応性染料、及び塩基性染料が使用可能であり、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記染料として、例えば、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 52,80,82,249,254,289、C.I.アシッドブルー 9,45,249、C.I.アシッドブラック 1,2,24,94、C.I.フードブラック 1,2、C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,33,50,55,58,86,132,142,144,173、C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,80,81,225,227、C.I.ダイレクトブルー 1,2,15,71,86,87,98,165,199,202、C.I.ダイレクドブラック 19,38,51,71,154,168,171,195、C.I.リアクティブレッド 14,32,55,79,249、C.I.リアクティブブラック 3,4,35が挙げられる。
顔料に親水性官能基を導入して自己分散性顔料とする方法としては、例えば、顔料(例えばカーボン)にスルホン基やカルボキシル基等の官能基を付加し水中に分散可能とした自己分散顔料等が使用できる。
顔料の表面を樹脂で被覆して分散させる方法としては、顔料をマイクロカプセルに包含させ、水中に分散可能なものを用いることができる。これは、樹脂被覆顔料と言い換えることができる。この場合、インクに配合される顔料はすべて樹脂に被覆されている必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲において、被覆されない顔料や、部分的に被覆された顔料がインク中に分散していてもよい。
分散剤を用いて分散させる方法としては、界面活性剤に代表される、公知の低分子型の分散剤、高分子型の分散剤を用いて分散する方法が挙げられる。
分散剤としては、顔料に応じて例えば、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を使用することが可能である。
竹本油脂社製RT−100(ノニオン系界面活性剤)や、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物も、分散剤として好適に使用できる。
分散剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
顔料に、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを得ることが可能である。また、顔料と、その他水や分散剤などを混合して顔料分散体としたものに、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを製造することも可能である。
前記顔料分散体は、水、顔料、顔料分散剤、必要に応じてその他の成分を分散し、粒径を調整して得られる。分散は分散機を用いると良い。
顔料分散体における顔料の粒径については特に制限はないが、顔料の分散安定性が良好となり、吐出安定性、画像濃度などの画像品質も高くなる点から、最大個数換算で最大頻度が20nm以上500nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。顔料の粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
前記顔料分散体における顔料の含有量は、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、良好な吐出安定性が得られ、また、画像濃度を高める点から、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、0.1質量%以上30質量%以下がより好ましい。
前記顔料分散体は、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
インク中に含有する樹脂の種類としては、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、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、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系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。前記樹脂粒子としては、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。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
前記体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
インクには、必要に応じて防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤などを加えても良い。
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば回転式粘度計(東機産業社製RE−80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。
インクの表面張力としては、記録媒体上で好適にインクがレベリングされ、インクの乾燥時間が短縮される点から、25℃で、35mN/m以下が好ましく、32mN/m以下がより好ましい。
インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7〜12が好ましく、8〜11がより好ましい。
記録に用いる記録媒体としては、特に限定されないが、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙等が挙げられる。
本発明のインク記録物は、記録媒体上に、本発明のインクを用いて形成された画像を有してなる。
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して記録物とすることができる。
本発明のインク収容容器は、本発明のインクを容器中に収容したインク収容部を備えるものであり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材を構成することもできる。
前記容器としては、その形状、構造、大きさ、材質に特に制限無く、目的に応じて適宜選択できる。例として、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルムなどで形成されたインク収容部を少なくとも有するもの、例えば、インク収容部を有するメインタンク、インクカートリッジ等などが好適に挙げられる。
インク収容容器200は、図3に示すように、インク注入口242からインク収容部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。インク収容部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。このインク収容部241は、図4に示すように、通常、プラスチックス製の収容容器ケース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。
本発明のインクは、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、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、立体造形装置などに好適に使用することができる。
本発明において、記録装置、記録方法とは、記録媒体に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて記録を行う方法である。記録媒体とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この記録装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、記録媒体の給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
記録装置、記録方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
また、記録装置、記録方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、記録装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この記録装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
記録装置の一例について図1乃至図2を参照して説明する。図1は同装置の斜視説明図である。図2はメインタンクの斜視説明図である。記録装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y)の各インク収容部411は、例えば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。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から記録媒体へインクを吐出可能となる。
前処理装置、後処理装置の一態様として、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)などのインクの場合と同様に、前処理液や、後処理液を有する液体収容部と液体吐出ヘッドを追加し、前処理液や、後処理液をインクジェット記録方式で吐出する態様がある。
前処理装置、後処理装置の他の態様として、インクジェット記録方式以外の、例えば、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法による前処理装置、後処理装置を設ける態様がある。
−シアン分散体の作製−
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。
次に、前記ポリマー溶液の一部を乾燥し、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(標準:ポリスチレン、溶媒:テトラヒドロフラン)で測定したところ、重量平均分子量は15,000であった。
その後、3本ロールミル(株式会社ノリタケカンパニー製、商品名: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、固形分量が20.0質量%の青色のポリマー微粒子分散体160gを得た。
得られたポリマー微粒子をマイクロトラックUPA(日機装株式会社製)で測定したところ、平均粒子径(D50%)は98nmであった。
−マゼンタ分散体の作製−
前記顔料分散体の製造例1において、銅フタロシアニン顔料であるピグメントブルー15:3をピグメントレッド122(大日精化工業株式会社製、クロモファインマゼンタ6886)に変更した以外は、前記顔料分散体の製造例1と同様にして、赤紫色のポリマー微粒子分散体を得た。
得られたポリマー微粒子をマイクロトラックUPA(日機装株式会社製)で測定したところ、平均粒子径(D50%)は124nmであった。
−イエロー分散体の作製−
前記顔料分散体の製造例1において、銅フタロシアニン顔料であるピグメントブルー15:3をピグメントイエロー74(大日精化工業株式会社製、ファーストイエロー531)に変更した以外は、前記顔料分散体の製造例1と同様にして、黄色のポリマー微粒子分散体を得た。
得られたポリマー微粒子をマイクロトラックUPA(日機装株式会社製)で測定したところ、平均粒子径(D50%)は78nmであった。
−ブラック分散体の作製−
前記顔料分散体の製造例1において、銅フタロシアニン顔料であるピグメントブルー15:3をカーボンブラック(デグサ社製、FW100)に変更した以外は、前記分散体の製造例1と同様にして、黒色のポリマー微粒子分散体を得た。
得られたポリマー微粒子をマイクロトラックUPA(日機装株式会社製)で測定したところ、平均粒子径(D50%)は110nmであった。
(インク調製例1〜22)
前記顔料分散体の製造例1〜4で製造した各顔料分散体を用いて、下記表1〜3に示す処方で、常法によりインク調製例1〜22の各インクを作製し、pHが9になるように水酸化ナトリウム10%水溶液にて調整した。
具体的には、水溶性有機溶剤と、HLB値が6より大きい界面活性剤と、HLB値が6以下の界面活性剤と、その他の添加剤と、イオン交換水とをこの順に材料を調合して30分間撹拌した後、前記顔料分散体の製造例1〜4で得られた顔料分散体を添加して30分間撹拌し、次いで、孔径0.8μmのメンブレンフィルターで濾過して、実施例1〜14、比較例1〜8(インク調製例1〜22)の各インクを得た。なお、界面活性剤C−3と界面活性剤C−4は疎水性粒子を含んでおり、濾過を行うと粒子がフィルターに捕集されてしまうため、濾過を行っていない。濾過の有無も表1〜3中に記載した。なお、表1〜3中の数値の単位は「質量%」である。
・界面活性剤A−1:
フッ素系界面活性剤(Capstone FS−34、Chemours社製)
HLB値:12
・界面活性剤A−2:
フッ素系界面活性剤(Capstone FS−3100、Chemours社製)
HLB値:9.8
・界面活性剤A−3:
フッ素系界面活性剤(Capstone FS−30、Chemours社製)
HLB値:11.0
・界面活性剤A−4:
フッ素系界面活性剤(ユニダインDSN−403N、
以下のフッ素化合物とポリエチレングリコールの混合物
C6F13−CH2CH(OH)CH2−O−(CH2CH2O)a−H
C6F13−CH2CH(OH)CH2−O−(CH2CH2O)a−CH2CH(OH)CH2
−(CF2)5CF3
a:平均8〜9
ダイキン工業社製)
HLB値:12
・界面活性剤B−1:2,4,7,9−テトラメチル−4,7−デカンジオール
HLB値=3.0
・界面活性剤B−2:2,5,8,11−テトラメチルドデカン−5,8−ジオール
HLB値=2.6
・界面活性剤B−3:
アセチレングリコール系界面活性剤(サーフィノール104E、エアープロダク
ツジャパン社製、成分50質量%)HLB値=4
・界面活性剤B−4:
アセチレングリコール系界面活性剤(DF110D、エアープロダクツジャパン
社製、成分32質量%)HLB値=3
・界面活性剤C−1:
ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン溶液(BYK−1770、
ビックケミー・ジャパン株式会社製、成分100質量%)HLB値:6以下
・界面活性剤C−2:
ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン溶液(BYK−019、
ビックケミー・ジャパン株式会社製、成分100質量%)HLB値:6以下
・界面活性剤C−3:
破泡性ポリシロキサン、疎水性粒子およびポリグリコールの混合物
(BYK−028、ビックケミー・ジャパン株式会社製、成分100質量%)
HLB値:6以下
・界面活性剤C−4:
破泡性ポリシロキサン、疎水性粒子およびポリグリコールの混合物
(BYK−093、ビックケミー・ジャパン株式会社製、成分100質量%)
HLB値:6以下
・界面活性剤C−5:
ポリオキシエチレン(3)トリデシルエーテル酢酸ナトリウム
(ECTD−3NEX、日光ケミカルズ株式会社製)HLB値:6以下
・界面活性剤D−1:
ポリシロキサン系界面活性剤(KF−351A、信越シリコーン株式会社製)
HLB値=12
・界面活性剤D−2:
ポリシロキサン系界面活性剤(KF−643、信越シリコーン株式会社製)
HLB値=14
・界面活性剤D−3:
ポリシロキサン系界面活性剤
(L−7604、東レ・ダウコーニング株式会社製)HLB値=13
・プロキセルLV:防黴剤(アビシア社製)
前記実施例1〜14、比較例1〜8の各インクについて、以下のようにして、粘度、静的表面張力を測定した。結果を表4に示した。
25℃における各インクの粘度(mPa・s)を、R型粘度計(RC−500、東機産業株式会社製)を用いて、10rpm以上100rpm以下の適切な回転速度で測定した。
25℃における各インクの静的表面張力(mN/m)を、全自動表面張力計(CBVP−Z、協和界面科学株式会社製)を用いて、白金プレート法によって測定した。
条件A:HLB値が6より大きいフッ素系界面活性剤(A)と、HLB値が6以下で
あるジオール系界面活性剤(B)と、(C)と、を全て含む。
条件B:界面活性剤(A)の構造が構造式(I)で表される基を有する。
条件C:界面活性剤(A)の構造が一般式(1)で表される。
条件D:界面活性剤(B)の構造が一般式(2)で表される。
条件E:界面活性剤(C)の構造が一般式(3)で表される。
25℃の環境下で、作製した各インクを100mlのメスシリンダーに10mlずつ入れ、各インクと気泡の体積が100mlになるまで一定圧力の空気を注入し、そこから泡が全て消えるまでの時間を消泡時間とし、以下の基準で評価した。
〔評価基準〕
AA:消泡時間が60秒間未満
A:消泡時間が60秒間以上180秒間未満
B:起泡時間が180秒間以上300秒間未満
C:起泡時間が300秒間以上600秒間未満
D:起泡時間が600秒間以上
温度25℃±0.5℃、50±5%RHに調整された環境下で、インクジェットプリンター(株式会社リコー製、IPSio GXe3300)を用い、マイペーパー(株式会社NBSリコー製)上に印字を行い、印刷パターンは、各色印字面積が紙面全面積中5%であるチャートとし、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各インクを100%dutyで連続300枚印字した。印字条件は、記録密度600dpiで、ワンパス印字とした。300枚目の印字乾燥後、5%チャートベタ部の筋、白抜け、噴射乱れの有無を目視で観察し、評価した。この時の評価基準は以下の通りとし、Aを合格とし、B及びCを不合格とした。
〔評価基準〕
A:ベタ部に認められる筋、白抜け、噴射乱れがない。
B:ベタ部に若干の筋、白抜け、噴射乱れが2箇所以内で認められる。
C:ベタ部全域にわたって、筋、白抜け、噴射乱れが認められる。
温度25℃±0.5℃、50±5%RHに調整された環境下で、インクジェットプリンター(株式会社リコー製、IPSio GXe3300)を用い、マイペーパー(株式会社NBSリコー製)上に印字を行い、インクの吐出量が均しくなるようにピエゾ素子の駆動電圧を変動させ、記録用メディアに同じ付着量のインクが付くように設定した。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各インクを100%dutyで印字した。印字条件は、記録密度300dpiで、ワンパス印字とした。
印字乾燥後、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各単色ベタ画像部において、反射型カラー分光測定濃度計(X−Rite社製)により測定し、下記の基準で判定した。
〔評価基準〕
AA:Black ・・・1.25以上
Yellow ・・・0.85以上
Magenta・・・1.05以上
Cyan ・・・1.05以上
A :Black ・・・1.20以上1.25未満
Yellow ・・・0.80以上0.85未満
Magenta・・・1.00以上1.05未満
Cyan ・・・1.00以上1.05未満
B :Black ・・・1.15以上1.20未満
Yellow ・・・0.75以上0.80未満
Magenta・・・0.95以上1.00未満
Cyan ・・・0.95以上1.00未満
C :Black ・・・1.15未満
Yellow ・・・0.75未満
Magenta・・・0.95未満
Cyan ・・・0.95未満
(2)消泡性評価:実施例1〜10と、実施例11〜14の比較によれば、条件Aを満たしており、加えて条件B〜Eまでをも満たす事により、極めて良好な消泡性が得られる事が分かる。
(3)消泡性評価:実施例1〜14と、比較例5〜7の比較によれば、HLB値が6より大きい界面活性剤がフッ素系界面活性剤でなければ、消泡性を向上する効果が得られない事が分かる。
(4)吐出安定性評価:実施例1〜14と、比較例1〜8の比較によれば、良好な消泡性を持つインクは、良好な吐出安定性を得られる事が分かる。これは、インクの吐出時にノズル内に巻き込んだ微細な気泡や、キャビテーションによってインク内に生じた微細な気泡が、速やかに消泡するためである。
(5)画像濃度:実施例1〜14と、比較例1〜7の比較によれば、条件Aを満たす事で、良好な画像濃度が得られる事が分かる。
401 画像形成装置の外装
401c 装置本体のカバー
404 カートリッジホルダ
410 メインタンク
410k、410c、410m、410y ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
434 吐出ヘッド
436 供給チューブ
241 インク収容部
242 インク注入口
243 インク排出口
244 収容容器ケース
Claims (10)
- HLB値が6より大きいフッ素系界面活性剤(A)と、HLB値が6以下であるジオール系界面活性剤(B)と、HLB値が6以下であって且つ前記界面活性剤(B)と構造が異なる界面活性剤(C)と、を含むインク。
- 前記フッ素系界面活性剤(A)が、下記構造式(I)で表される基を有する化合物である請求項1に記載のインク。
C6F13−CH2CH2− ・・・ (I) - 前記フッ素系界面活性剤(A)が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項1又は2に記載のインク。
C6F13−CH2CH2O(CH2CH2O)nH ・・・ (1)
(前記一般式(1)中、nは1以上40以下の整数である。) - 前記インクが、水と、色材と、有機溶剤とを含有する請求項1から5のいずれかに記載のインク。
- 前記フッ素系界面活性剤(A)が、下記構造式(I)で表される基を有する化合物であり、
前記ジオール系界面活性剤(B)が、下記一般式(2)で表される化合物であり、
前記界面活性剤(C)が、下記一般式(3)で表される化合物であり、
前記インクが、水と、色材と、有機溶剤とを含有する請求項1に記載のインク。
C6F13−CH2CH2− ・・・ (I)
- 請求項1から7のいずれかに記載のインクを容器中に収容したインク収容部を有するインク収容容器。
- 請求項1から7のいずれかに記載のインクを吐出させて画像を記録するインク吐出工程を含むインクジェット記録方法。
- 請求項1から7のいずれかに記載のインクを吐出させて画像を記録するインク吐出手段を有するインクジェット記録装置。
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