JP4177599B2

JP4177599B2 - Ink jet recording ink, and ink cartridge and recording apparatus provided with the ink

Info

Publication number: JP4177599B2
Application number: JP2002139791A
Authority: JP
Inventors: 眞守曽我; 秀和荒瀬
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: JP2003327882A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録に好適なインクジェット記録用インク、インクカートリッジ及び記録装置に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェット記録に用いられるインクとして、色材（染料又は顔料）と、保湿剤と、水とを含有したものがよく知られている。ところが、色材を含有したインクにより記録紙等の記録媒体上に画像を形成すると、その画像の耐水性、すなわち画像が水に濡れると色材が水中に染み出してしまうことが問題となる。特に普通紙（広範な市販の紙で、とりわけ電子写真方式の複写機に用いられる紙であって、インクジェット記録用として最適な構造、組成、特性等を有するように意図して製造されてはいない紙）に記録した場合は、耐水性が非常に悪くなる。
【０００３】
そこで、従来、例えば特開平１０−２１２４３９号公報、特開平１１−２９３１６７号公報及び特開平１１−３１５２３１号公報に示されているように、インクに加水分解性シラン化合物（有機ケイ素化合物）を含有させることにより、記録媒体上の画像の耐水性を向上させるようにすることが提案されている。このようにインクにシラン化合物を含有させることによって、インク滴が記録媒体上に付着して水分（溶媒）が蒸発したり記録媒体内に浸透したりしたときには、上記記録媒体上に残ったシラン化合物が縮重合反応し、この縮重合反応したシラン化合物が色材を取り囲むことになる。その結果、記録媒体上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すことを防止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のインクでは、耐水性の向上という有効な効果が得られるものの、形成した画像を長期保存した場合、その画像が退色してしまうという問題があった。これは、この耐水性インクにより記録媒体上に形成した画像が太陽や蛍光灯等の光（紫外線）の照射を受けると、その光エネルギにより色材のアゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）が攻撃されて、その二重結合が一重結合に変化したり、二重結合が開裂したりして色素構造が分解され、これにより、色相の変化や画質濃度の低下を招いているものと考えられる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質とを含有するインクジェット記録用インクによる記録媒体上の画像の耐水性を維持しつつ、耐光性を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、色材と、保湿剤と、水と、加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクに係り、酸性基を有する紫外線吸収剤をさらに含有するものとする。そして、上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応したときに、その縮重合反応物によって上記色材と紫外線吸収剤とが取り囲まれるとする。
【０００７】
ここで、紫外線吸収剤は、紫外線を吸収して、その光エネルギを熱エネルギ等に変換させるものとする。
【０００８】
この構成によると、インクがインク滴として記録媒体（例えば紙）上に付着すると、水分が蒸発したり記録媒体内に浸透したりして水溶性物質（加水分解性シラン化合物）が縮重合反応をし、この縮重合反応物が色材を取り囲む。こうして、上記インク滴により形成された記録媒体上の画像が水に濡れても色材が水中に染み出すことが回避され、画像の耐水性が確保される。
【０００９】
そして、上記インクには紫外線吸収剤が含有されていることで、上記インクにより形成された記録媒体上の画像に紫外線が照射されても、その紫外線は紫外線吸収剤に吸収されて、その光エネルギが熱エネルギ等に変換される。その結果、色材の変質が抑制されて耐光性の劣化が抑制される。
【００１０】
ここで、上記色材と水溶性物質（加水分解性シラン化合物）とは、相互作用によってインク中において互いに近傍に位置しており、これにより、水溶性物質が縮重合反応をしたときには、その縮重合反応物によって色材が取り囲まれる。一方、インクに含有される紫外線吸収剤は酸性基を有しているため、この紫外線吸収剤も、水溶性物質との相互作用によって、インク中において水溶性物質の近傍に位置するようになる。このため、上記水溶性物質が縮重合反応をしたときには、色材のみならず上記紫外線吸収剤も、その縮重合反応物に取り囲まれる。これにより、記録媒体上では、紫外線吸収剤は、色材の近傍に位置するようになるため、色材への紫外線の照射を効率よくブロックして、耐光性が大幅に向上する。
【００１１】
しかも、紫外線吸収剤が水溶性物質に取り囲まれていることで、記録媒体上の画像が水に濡れても、色材と同様に、紫外線吸収剤が水中に流れ出すことが回避される。これにより、記録媒体上の画像が水に濡れた後においても、耐光性の劣化を抑制することが可能になる。
【００１２】
つまり、紫外線吸収剤が酸性基を有しないものであれば、この紫外線吸収剤と水溶性物質との相互作用が弱いため、紫外線吸収剤は水溶性物質に取り囲まれなくなる。このため、記録媒体上の画像が水に濡れると紫外線吸収剤が水に流れ出してしまい、耐光性が劣化してしまうこととなる。これに対し、本発明では、紫外線吸収剤を酸性基を有するものとすることによって、色材及び紫外線吸収剤が共に水溶性物質に取り囲まれて、色材と紫外線吸収剤とが互いに近傍に位置するようになり、これにより、画像の耐水性を確保することは勿論のこと、高レベルの耐光性が得られると共に、記録媒体上の画像が水に濡れた後における耐光性の劣化も抑制される。
【００１３】
ここで、上記水溶性物質は、加水分解性シラン化合物である。つまり、シラン化合物は耐水性を向上させる点で非常に好ましく、紫外線吸収剤が確実に取り込まれて、耐光性の向上も図られる。
【００１４】
また、上記紫外線吸収剤は、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、又はサリシレート系化合物とすればよい。尚、紫外線吸収剤が有する酸性基としては、例えばスルホン酸ナトリウム、又はカルボン酸ナトリウムとすればよく、この内でも、水に対する溶解性からはスルホン酸ナトリウムが好ましい。
【００１５】
上記インクには、浸透剤をさらに含有させることが好ましい。こうすることで、保湿剤と浸透剤と水とからなるインクの溶媒は、インクが記録媒体（例えば紙）上に付着した後、速やかに該記録媒体内に浸透するようになる。これにより、水溶性物質の縮重合反応が速やかに行われて色材（及び紫外線吸収剤）を確実に取り囲む。その結果、画像の耐水性がより一層向上する。
【００１６】
第２の発明は、色材と、保湿剤と、水と、加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備えたインクカートリッジに係り、上記インクは、酸性基を有する紫外線吸収剤をさらに含有したものとする。そして、上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応したときに、その縮重合反応物によって上記色材と紫外線吸収剤とが取り囲まれるとする。
【００１７】
第３の発明は、色材と、保湿剤と、水と、加水分解性シラン化合物とを含有するインクジェット記録用インクを備え、該インクを記録媒体に吐出して記録を行う記録装置に係り、上記インクは、酸性基を有する紫外線吸収剤をさらに含有したものとする。そして、上記加水分解性シラン化合物が縮重合反応したときに、その縮重合反応物によって上記色材と紫外線吸収剤とが取り囲まれるとする。
【００１８】
これら第２又は第３の発明によると、上記第１の発明と同様の作用効果が得られる。
【００１９】
また、第２又は第３の発明においても、インクには浸透剤をさらに含有させることによって、保湿剤と浸透剤と水とからなるインクの溶媒を速やかに記録媒体内に浸透させて、耐水性をさらに向上させることが好ましい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明におけるインクジェット記録用インク、並びに該インクを備えたインクカートリッジ及び記録装置によれば、酸性基を有する紫外線吸収剤をインクに含有させることにより、インクが記録媒体上に付着して水溶性物質（加水分解性シラン化合物）が縮重合反応をしたときには、色材及び紫外線吸収剤が共にその縮重合反応物に取り囲まれるため、記録媒体上の画像の耐水性を維持しつつ、高レベルの耐光性が得られ、さらには、記録媒体上の画像が水に濡れた後においても、耐光性の劣化を抑制することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを備えたインクジェット式記録装置Ａの概略を示し、この記録装置Ａは、上面に上記インクを有するインクカートリッジ３５が装着されかつ該インクを後述の如く記録媒体としての記録紙４１に吐出するインクジェットヘッド１を備えている。このインクジェットヘッド１はキャリッジ３１に支持固定され、このキャリッジ３１には、図示を省略するキャリッジモータが設けられ、このキャリッジモータにより上記インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１が主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸３２にガイドされてその方向に往復動するようになっている。
【００２２】
上記記録紙４１は、図示を省略する搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ４２に挟まれていて、この搬送モータ及び各搬送ローラ４２により、上記インクジェットヘッド１の下側において上記主走査方向と垂直な副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。
【００２３】
このように、上記キャリッジ３１、キャリッジ軸３２及びキャリッジモータ、並びに各搬送ローラ４２及び搬送モータにより、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを相対移動させるようにしている。
【００２４】
上記インクジェットヘッド１は、図２〜図４に示すように、インクを供給するための供給口３ａ及びインクを吐出するための吐出口３ｂを有する複数の圧力室用凹部３が形成されたヘッド本体２を備えている。このヘッド本体２の各凹部３は、該ヘッド本体２の上面に上記主走査方向に延びるように開口されていて、互いに上記副走査方向に略等間隔をあけた状態で並設されている。上記各凹部３の開口の全長は約１２５０μｍに、幅は約１３０μｍにそれぞれ設定されている。尚、上記各凹部３の開口の両端部は、略半円形状をなしている。
【００２５】
上記ヘッド本体２の各凹部３の側壁部は、約２００μｍ厚の感光性ガラス製の圧力室部品６で構成され、各凹部３の底壁部は、この圧力室部品６の下面に接着固定されかつ６枚のステンレス鋼薄板を積層してなるインク流路部品７で構成されている。このインク流路部品７内には、上記各凹部３の供給口３ａとそれぞれ接続された複数のオリフィス８と、この各オリフィス８と接続されかつ上記副走査方向に延びる１つの供給用インク流路１１と、上記吐出口３ｂとそれぞれ接続された複数の吐出用インク流路１２とが形成されている。
【００２６】
上記各オリフィス８は、インク流路部品７において板厚が他よりも小さい上から２番目のステンレス鋼薄板に形成されており、その径は約３８μｍに設定されている。また、上記供給用インク流路１１は上記インクカートリッジ３５と接続されており、このインクカートリッジ３５より供給用インク流路１１内にインクが供給されるようになっている。
【００２７】
上記インク流路部品７の下面には、インク滴を上記記録紙４１に向けて吐出するための複数のノズル１４が形成されたステンレス鋼からなるノズル板９が接着固定されている。このノズル板９の下面は、撥水膜９ａで被覆されている。上記各ノズル１４は、上記吐出用インク流路１２とそれぞれ接続されていて、この吐出用インク流路１２を介して上記各凹部３の吐出口３ｂにそれぞれ連通されており、インクジェットヘッド１の下面において、上記副走査方向に列状に並ぶように設けられている。尚、上記各ノズル１４は、ノズル径がノズル先端側に向かって小さくなるテーパ部と、該テーパ部のノズル先端側に連続して設けられたストレート部とからなり、このストレート部のノズル径は約２０μｍに設定されている。
【００２８】
上記ヘッド本体２の各凹部３の上側には、圧電アクチュエータ２１がそれぞれ設けられている。この各圧電アクチュエータ２１は、上記ヘッド本体２の上面に接着固定された状態で該ヘッド本体２の各凹部３を塞いで該凹部３と共に圧力室４を構成するＣｒ製振動板２２を有している。この振動板２２は、全ての圧電アクチュエータ２１に共通の１つのものからなっていて、後述の全圧電素子２３に共通の共通電極としての役割をも果たしている。
【００２９】
また、上記各圧電アクチュエータ２１は、上記振動板２２の上記圧力室４と反対側面（上面）において圧力室４に対応する部分（凹部３開口に対向する部分）にＣｕ製の中間層２５を介してそれぞれ設けられかつチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電素子２３と、この各圧電素子２３の上記振動板２２と反対側面（上面）にそれぞれ接合され、該振動板２２と共に各圧電素子２３に電圧（駆動電圧）をそれぞれ印加するためのＰｔ製個別電極２４とを有している。
【００３０】
上記振動板２２，各圧電素子２３、各個別電極２４及び各中間層２５は、全て薄膜で形成されてなっており、振動板２２の厚みは約６μｍに、各圧電素子２３の厚みは８μｍ以下（例えば約３μｍ）に、各個別電極２４の厚みは約０．２μｍに、各中間層２５の厚みは約３μｍにそれぞれ設定されている。
【００３１】
上記各圧電アクチュエータ２１は、その振動板２２と各個別電極２４とを介して各圧電素子２３に駆動電圧を印加することにより該振動板２２の圧力室４に対応する部分（凹部３開口部分）を変形させることで、該圧力室４内のインクを吐出口３ｂないしノズル１４から吐出させるようになっている。すなわち、振動板２２と個別電極２４との間にパルス状の電圧を印加すると、そのパルス電圧の立ち上がりにより圧電素子２３が圧電効果によりその厚み方向と垂直な幅方向に収縮するのに対し、振動板２２、個別電極２４及び中間層２５は収縮しないので、いわゆるバイメタル効果により振動板２２の圧力室４に対応する部分が圧力室４側へ凸状に撓んで変形する。この撓み変形により圧力室４内の圧力が高まり、この圧力で圧力室４内のインクが吐出口３ｂ及び吐出用インク流路１２を経由してノズル１４から押し出される。そして、上記パルス電圧の立ち下がりにより圧電素子２３が伸長して振動板２２の圧力室４に対応する部分が元の状態に復帰し、このとき、上記ノズル１４から押し出されていたインクがインク流路１２内のインクから引きちぎられて、インク滴（例えば３ｐｌ）として記録紙４１へ吐出され、該記録紙４１面にドット状に付着することとなる。また、上記振動板２２が凸状に撓んで変形した状態から元の状態に復帰する際に、圧力室４内には上記インクカートリッジ３５より供給用インク流路１１及び供給口３ａを介してインクが充填される。尚、各圧電素子２３に印加するパルス電圧としては、上記のように押し引きタイプのものでなくても、第１の電圧から該第１の電圧よりも低い第２の電圧まで立ち下がった後に上記第１の電圧まで立ち上がる引き押しタイプのものであってもよい。
【００３２】
上記各圧電素子２３への駆動電圧の印加は、インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向において記録紙４１の一端から他端まで略一定速度で移動させているときに所定時間（例えば５０μｓ程度：駆動周波数２０ｋＨｚ）毎に行われ（但し、インクジェットヘッド１が記録紙４１におけるインク滴を着弾させない箇所に達したときには電圧が印加されない）、このことで、記録紙４１の所定位置にインク滴を着弾させる。そして、１走査分の記録が終了すると、搬送モータ及び各搬送ローラ４２により記録紙４１を副走査方向に所定量搬送し、再度、インクジェットヘッド１及びキャリッジ３１を主走査方向に移動させながらインク滴を吐出させて、新たな１走査分の記録を行う。この動作を繰り返すことによって、記録紙４１全体に所望の画像が形成される。
【００３３】
上記記録装置Ａに用いるインクは、色材と、上記インクジェットヘッド１のノズル１４等での乾きを抑制する保湿剤と、該インク（溶媒）の記録紙４１内への浸透性を高める浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する水溶性物質とを含有している。
【００３４】
上記色材としての染料は、どのようなものであってもよいが、水溶性の酸性染料又は直接染料であることが好ましい。
【００３５】
一方、色材としての顔料は、次のものが好ましい。つまり、黒顔料としては、カーボンブラック表面をジアゾニウム塩で処理したものや、ポリマーをグラフト重合して表面処理したものが好適である。
【００３６】
また、カラー顔料としては、顔料を、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、リグニスルホン酸、ジオクチルスルホサクシネート、ポリオキシエチレンアルキルアミン、又は脂肪酸エステル等の界面活性剤で処理したものが好ましい。具体的には、シアン顔料では、例えばピグメントブルー１５：３、ピグメントブルー１５：４、又はアルミニウムフタロシアニン等が挙げられる。また、マジェンタ顔料では、例えばピグメントレッド１２２、又はピグメントバイオレット１９等が挙げられる。さらに、イエロー顔料としては、例えばピグメントイエロー７４、ピグメントイエロー１０９、ピグメントイエロー１１０、又はピグメントイエロー１２８等が挙げられる。
【００３７】
上記保湿剤は、グリセリン、１，３−ブタンジオール等の多価アルコール、又は２−ピロリドンやＮ−メチル−２−ピロリドンのような水溶性の窒素複素環化合物であることが望ましい。
【００３８】
上記浸透剤は、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、２−ブトキシエタノール等のような、多価アルコールのモノアルキルエーテルであることが好ましい。
【００３９】
上記水溶性物質は、上記インクジェットヘッド１のノズル１４から吐出されたインク滴が記録紙４１上に付着して、水分（溶媒）が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりしたときに上記記録紙４１上で縮重合反応をし、このときに色材を取り囲むことにより、記録紙４１上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すのを防止して、その画像の耐水性を向上させる働きをするものである。具体的には、加水分解性シラン化合物や、加水分解性チタン化合物等が一例として挙げられる。この内でも、安定性の観点から、加水分解性シラン化合物（有機ケイ素化合物）が特に好ましい。
【００４０】
また、水溶性物質としてはさらに、アミノ基を有する化合物とした方が、後述する酸性基を有する紫外線吸収剤との相互作用が強くなるため、より好ましい。
【００４１】
こうした水溶性物質（有機ケイ素化合物）としては、アミノ基を有する有機基を含有するアルコキシシランとアミノ基を含有しないアルコキシシランとの加水分解反応物、又はアミノ基を含有する加水分解性シランに有機モノエポキシ化合物を反応させた加水分解性シランと窒素原子を含有しない加水分解性シランとを加水分解することにより得られる有機ケイ素化合物が好ましい。
【００４２】
そして、本実施形態に係るインクジェット記録用インクには、酸性基を有する紫外線吸収剤がさらに含有されている。この紫外線吸収剤は、紫外線を吸収して、その光エネルギを熱エネルギ等に変換させる働きを有する。
【００４３】
上記紫外線吸収剤としては、具体的には、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、又はサリシレート系化合物等が挙げられる。
【００４４】
また、紫外線吸収剤が有する酸性基としては、スルホン酸ナトリウム、カルボン酸ナトリウムが一例として挙げられるが、水に対する溶解性からはスルホン酸ナトリウムが好ましい。
【００４５】
上記ベンゾフェノン系化合物としては、具体的に以下の「化１」〜「化１２」の化合物が一例として挙げられる。尚、これらの化合物は、紫外線吸収剤として上市されているベンゾフェノン系化合物を硫酸によるスルホン化により、又は無水フタル酸と、相当するフェニル化合物とのフリーデルクラフト反応により、容易に得ることができる。
【００４６】
【化１】

【００４７】
【化２】

【００４８】
【化３】

【００４９】
【化４】

【００５０】
【化５】

【００５１】
【化６】

【００５２】
【化７】

【００５３】
【化８】

【００５４】
【化９】

【００５５】
【化１０】

【００５６】
【化１１】

【００５７】
【化１２】

【００５８】
また、ベンゾトリアゾール系化合物としては、具体的に以下の「化１３」〜「化１８」の化合物が一例として挙げられる。尚、これらの化合物は紫外線吸収剤として上市されているベンゾトリアゾール系化合物を硫酸によるスルホン化により容易に得ることができる。
【００５９】
【化１３】

【００６０】
【化１４】

【００６１】
【化１５】

【００６２】
【化１６】

【００６３】
【化１７】

【００６４】
【化１８】

【００６５】
さらに、サリシレート系化合物としては、具体的に以下の「化１９」〜「化２０」の化合物が一例として挙げられる。尚、これらの化合物は紫外線吸収剤として上市されているサリシレート系化合物を硫酸によるスルホン化により容易に得ることができる。
【００６６】
【化１９】

【００６７】
【化２０】

【００６８】
このように、上記実施形態においては、インクジェット記録用インクが、色材と、保湿剤と、浸透剤と、水と、この水がない状態で縮重合反応する水溶性物質としての加水分解性シラン化合物とを含有しているため、このインクを用いて記録装置Ａにより記録紙４１に画像を形成した場合には、インク滴が記録紙４１上に付着したときに、保湿剤と浸透剤と水とからなる溶媒がこの記録紙４１内に速やかに浸透するようになる。これにより、シラン化合物が縮重合反応してこの縮重合反応したシラン化合物が色材を取り囲むことになり、記録紙４１上の画像が水に濡れても、色材がその水中に染み出すことが防止される。
【００６９】
そして、本実施形態に係るインクには、酸性基を有する紫外線吸収剤がさらに含有されている。また、この紫外線吸収剤は、酸性基を有していることでアミノ基を有するシラン化合物との相互作用が強く、このため、色材と同様にインク中においてシラン化合物の近傍に位置するようになる。これにより、シラン化合物が縮重合反応したときには、色材のみならず上記紫外線吸収剤も縮重合反応したシラン化合物に取り囲まれ、その結果、記録紙４１上では、紫外線吸収剤が色材の近傍に位置するようになる。このため、記録紙４１上の画像に紫外線が照射されても、紫外線は色材の近傍に位置している紫外線吸収剤に吸収されて、その光エネルギが熱エネルギ等に変換される。こうして、色材の変質が抑制されて、耐光性の劣化を効果的に抑制することができる。
【００７０】
また、上記紫外線吸収剤が縮重合反応したシラン化合物に取り囲まれていることで、記録紙４１上の画像が水に濡れても、紫外線吸収剤が水中に流れ出すことが防止される。これにより、画像が水に濡れた後においても、紫外線吸収剤による紫外線吸収効果が得られ、耐光性の劣化を継続して抑制することができる。
【００７１】
こうして、本実施形態に係るインクジェット記録用インクでは、記録媒体上の画像の耐水性を維持しつつ、高レベルの耐光性が得られることになる。
【００７２】
尚、上記実施形態では、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質として、加水分解性シラン化合物を含有させたが、インクジェットヘッド１のノズル１４から吐出されたインク滴が記録紙４１上に付着して水分（溶媒）が蒸発したり記録紙４１内に浸透したりしたときに縮重合反応して色材を取り囲むものであれば、どのようなものであってもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、インクに浸透剤を含有させたが、浸透剤は本実施形態に係るインクの必須の成分ではない。但し、インクに浸透剤を含有させた方が、インクの溶媒が速やかに記録紙４１内に浸透するようになり、これにより、画像の耐水性をより一層向上させることができる。
【００７４】
【実施例】
次に、具体的に実施した実施例について説明する。
【００７５】
先ず、以下の組成（各組成物の含有量は質量百分率である）からなる９種類のインクジェット記録用インクを作製した（実施例１〜実施例９）。
【００７６】
尚、上記実施例１〜実施例９の全てにおいて、保湿剤としてグリセリンを含有させた。
【００７７】
また、色材としては染料を含有させることとし、実施例１〜６においてはＪＰＤＹｅｌｌｏｗＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製）を含有させる一方、実施例７〜９においては、異なる色の染料を含有させた。
【００７８】
さらに、水がない状態で縮重合反応する水溶性物質として、実施例１〜９の全てにおいて有機ケイ素化合物を含有させた。この有機ケイ素化合物は、以下の方法により作製した。すなわち、冷却器を取り付けた反応容器内に、１２０ｇ（６．６７モル）の水を入れ、これを撹拌しながら、３５ｇ（０．２モル）の１−トリメトキシシリル−３−アミノプロパンと、１５．２ｇ（０．１モル）のテトラメトキシシランとの混合物を一滴ずつ加えた。その全量滴下後に、反応容器の温度を６０℃に高めて１時間撹拌を続け、その後、反応容器の温度を９０℃に高めた上で、２時間撹拌しながら反応を継続させた。反応後に、生成したメタノールを蒸留により除いた。こうして生成した有機ケイ素化合物が、各実施例に含有させた有機ケイ素化合物である。
【００７９】
（実施例１）
紫外線吸収剤として「化１」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤＹｅｌｌｏｗＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
紫外線吸収剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００８０】
（実施例２）
紫外線吸収剤として「化３」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤＹｅｌｌｏｗＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
紫外線吸収剤（化３） …５％
純水 …７３％。
【００８１】
（実施例３）
紫外線吸収剤として「化７」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤＹｅｌｌｏｗＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
紫外線吸収剤（化７） …５％
純水 …７３％。
【００８２】
（実施例４）
紫外線吸収剤として「化１３」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤＹｅｌｌｏｗＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
紫外線吸収剤（化１３） …５％
純水 …７３％。
【００８３】
（実施例５）
紫外線吸収剤として「化１４」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤＹｅｌｌｏｗＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
紫外線吸収剤（化１４） …５％
純水 …７３％。
【００８４】
（実施例６）
紫外線吸収剤として「化１９」で示される化合物を含有させた。
ＪＰＤＹｅｌｌｏｗＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
紫外線吸収剤（化１９） …５％
純水 …７３％。
【００８５】
（実施例７）
実施例１に対して染料を変えた。
Ｃ．Ｉ．アシッドレッド２８９ …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
紫外線吸収剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００８６】
（実施例８）
実施例１に対して染料を変えた。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー１９９ …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
紫外線吸収剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００８７】
（実施例９）
実施例１に対して染料を変えた。
Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１５４ …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
紫外線吸収剤（化１） …５％
純水 …７３％。
【００８８】
続いて、比較のために、以下の組成（各組成物の含有量は質量百分率である）からなるインクを作製した（比較例１）。このものでは、紫外線吸収剤として、「化２１」で示される化合物を含有させた。この紫外線吸収剤は、酸性基を有しないものである。
【００８９】
【化２１】

【００９０】
（比較例１）
ＪＰＤＹｅｌｌｏｗＭＴ−ＮＬ（日本化薬社製） …５％
グリセリン …７％
ジエチレングリコール …５％
有機ケイ素化合物 …５％
紫外線吸収剤（化２１） …５％
純水 …７３％。
【００９１】
次に、上記各実施例１〜９及び比較例１のインクによる耐光性試験を行った。この耐光性試験に用いた印字サンプルは、上記の各インクを用いて、市販のプリンタ（上記実施形態と同様の圧電アクチュエータ（但し、圧電素子の厚みは上記実施形態のものよりもかなり大きい）によりインクを吐出させるもの）で普通紙（商品名「Ｘｅｒｏｘ４０２４」：ゼロックス社製）に１５ｍｍ角のベタ印字を行ったものである。
【００９２】
また、耐光性試験は、印字から１０分経過後の印字サンプルを、その印字面を下にして蒸留水に５分間浸漬し、その浸漬後３０分間自然乾燥させた後の各印字サンプルのＯＤ値を測定すると共に、その各印字サンプルを、キセノンウエザオメータＣｉ５０００（アトラス社製）により、１００Ｗ／ｍ²の照度で５００時間照射した後の、各インクサンプルのＯＤ値を測定することとした。耐光性の評価は、照射前後のＯＤ値の比（耐光性（％））によるものとする。表１に、耐光性試験の結果を示す。
【００９３】
【表１】

【００９４】
表１より、実施例１〜９の各インクは、耐光性が９５％以上であるのに対し、比較例１のインクは、耐水性が８０％以下であった。
【００９５】
この結果より、比較例１のインクでは、紫外線吸収剤が酸性基を有しないことで、この紫外線吸収剤と水溶性物質（有機ケイ素化合物）との間に相互作用がなく、これにより、水溶性物質が縮重合反応をしたときに紫外線吸収剤が縮重合反応物に取り囲まれないと推測される。このため、比較例１のインクにより形成した画像が水に濡れたときには、紫外線吸収剤が水に流されてしまい、その結果、耐光性が劣化してしまうと考えられる。
【００９６】
これに対し、各実施例のインクでは、紫外線吸収剤が酸性基を有していることで、この紫外線吸収剤と水溶性物質（有機ケイ素化合物）との間に強い相互作用がある。このため、水溶性物質が縮重合反応をしたときに、紫外線吸収剤が、色材と一緒に縮重合反応物に取り囲まるようになると推測される。これにより、各実施例のインクにより形成した画像が水に濡れたときでも、紫外線吸収剤が水に流されず、その結果、耐光性が飛躍的に向上したと考えられる。
【００９７】
尚、上記各実施例及び比較例１のインクにより耐水性試験を行ったところ、いずれのインクでも、高い耐水性が得られることが確認された。
【００９８】
また、上記「化１」〜「化２０」の内、実施例としては示していない他の紫外線吸収剤を含有させたインクにおいても、上記各実施例と同様の耐光性が得られることが確認された。さらに、各実施例のインクにおいて、染料の代わりに色材として顔料を含有させたインクにおいても、同様の結果が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット記録用インクを備えたインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図２】インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドの部分底面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【符号の説明】
１インクジェットヘッド
１４ノズル
２１圧電アクチュエータ
２３圧電素子
３５インクカートリッジ
４１記録紙（記録媒体）
Ａインクジェット式記録装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field related to ink for ink jet recording, ink cartridge, and recording apparatus suitable for ink jet recording.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, ink containing a coloring material (dye or pigment), a humectant, and water is well known as an ink used for ink jet recording. However, when an image is formed on a recording medium such as recording paper with an ink containing a coloring material, there is a problem that the coloring material oozes into water when the image is water-resistant, that is, when the image gets wet with water. In particular, plain paper (a wide range of commercially available paper, especially paper used in electrophotographic copying machines, which is not intended to have the optimum structure, composition, characteristics, etc. for inkjet recording) When recording on paper), the water resistance is very poor.
[0003]
Therefore, conventionally, as shown in, for example, JP-A-10-212439, JP-A-11-293167, and JP-A-11-315231, the ink contains a hydrolyzable silane compound (organosilicon compound). Thus, it has been proposed to improve the water resistance of the image on the recording medium. By containing the silane compound in the ink in this way, when the ink droplets adhere to the recording medium and moisture (solvent) evaporates or penetrates into the recording medium, the silane compound remaining on the recording medium Will undergo a polycondensation reaction, and the polysilane-reacted silane compound will surround the colorant. As a result, even if the image on the recording medium gets wet, the coloring material is prevented from oozing into the water.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the above-described conventional ink can provide an effective effect of improving water resistance, there is a problem that when the formed image is stored for a long time, the image is faded. This is because when the image formed on the recording medium by the water-resistant ink is irradiated with light (ultraviolet rays) such as the sun or a fluorescent lamp, the azo group (-N = N-) of the color material attacks by the light energy. Then, the double bond is changed to a single bond, or the double bond is cleaved, and the dye structure is decomposed, which is considered to cause a change in hue and a decrease in image density.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an image on a recording medium using an inkjet recording ink containing a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction in the absence of water. It is to improve light resistance while maintaining water resistance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first invention relates to an inkjet recording ink containing a colorant, a humectant, water, and a hydrolyzable silane compound, and further comprising an ultraviolet absorber having an acidic group. It shall contain. When the hydrolyzable silane compound undergoes a condensation polymerization reaction, it is assumed that the color material and the ultraviolet absorber are surrounded by the condensation polymerization reaction product.
[0007]
Here, it is assumed that the ultraviolet absorber absorbs ultraviolet rays and converts the light energy into heat energy or the like.
[0008]
According to this configuration, when ink is deposited as an ink droplet on a recording medium (for example, paper), water is evaporated or penetrates into the recording medium, so that the water-soluble substance (hydrolyzable silane compound) undergoes a condensation polymerization reaction. The polycondensation reaction product surrounds the coloring material. Thus, even if the image on the recording medium formed by the ink droplets gets wet with water, the coloring material is prevented from oozing out into the water, and the water resistance of the image is ensured.
[0009]
Since the ink contains an ultraviolet absorber, even if the image on the recording medium formed with the ink is irradiated with ultraviolet rays, the ultraviolet rays are absorbed by the ultraviolet absorber and the light energy is absorbed. Is converted into heat energy or the like. As a result, deterioration of the color material is suppressed, and deterioration of light resistance is suppressed.
[0010]
Here, the colorant and the water-soluble substance (hydrolyzable silane compound) are located in the vicinity of each other in the ink due to the interaction. As a result, when the water-soluble substance undergoes a polycondensation reaction, the condensation occurs. The colorant is surrounded by the polymerization reaction product. On the other hand, since the ultraviolet absorbent contained in the ink has an acidic group, the ultraviolet absorbent is also located in the vicinity of the water-soluble substance in the ink by the interaction with the water-soluble substance. For this reason, when the water-soluble substance undergoes a condensation polymerization reaction, not only the coloring material but also the ultraviolet absorber is surrounded by the condensation polymerization reaction product. Thereby, on the recording medium, since the ultraviolet absorber is positioned in the vicinity of the color material, the ultraviolet light is efficiently blocked on the color material, and the light resistance is greatly improved.
[0011]
In addition, since the ultraviolet absorber is surrounded by the water-soluble substance, even if the image on the recording medium gets wet with water, the ultraviolet absorber is prevented from flowing out into water like the color material. Thereby, even after the image on the recording medium gets wet, it is possible to suppress the deterioration of light resistance.
[0012]
That is, if the ultraviolet absorber does not have an acidic group, the interaction between the ultraviolet absorber and the water-soluble substance is weak, so the ultraviolet absorber is not surrounded by the water-soluble substance. For this reason, when the image on the recording medium gets wet with water, the ultraviolet absorber flows out into the water and the light resistance is deteriorated. On the other hand, in the present invention, since the ultraviolet absorber has an acidic group, both the coloring material and the ultraviolet absorber are surrounded by the water-soluble substance, and the coloring material and the ultraviolet absorber are located in the vicinity of each other. As a result, not only can the water resistance of the image be ensured, but also a high level of light resistance can be obtained, and deterioration of the light resistance after the image on the recording medium is wetted with water is also suppressed. The
[0013]
Here, the water-soluble substance is a hydrolyzable silane compound. That is, the silane compound is very preferable from the viewpoint of improving the water resistance, and the ultraviolet absorber is reliably taken in and the light resistance is also improved.
[0014]
The ultraviolet absorber may be a benzophenone compound, a benzotriazole compound, or a salicylate compound. The acidic group possessed by the ultraviolet absorber may be, for example, sodium sulfonate or sodium carboxylate. Among these, sodium sulfonate is preferable from the viewpoint of solubility in water.
[0015]
The ink preferably further contains a penetrant. By doing so, the ink solvent composed of the humectant, the penetrating agent, and the water quickly penetrates into the recording medium after the ink is deposited on the recording medium (for example, paper). Thereby, the polycondensation reaction of the water-soluble substance is rapidly performed, and the color material (and the ultraviolet absorber) is surely surrounded. As a result, the water resistance of the image is further improved.
[0016]
A second invention relates to an ink cartridge comprising an ink for ink jet recording containing a coloring material, a humectant, water, and a hydrolyzable silane compound, wherein the ink contains an ultraviolet absorber having an acidic group. Furthermore, it shall contain. When the hydrolyzable silane compound undergoes a condensation polymerization reaction, it is assumed that the color material and the ultraviolet absorber are surrounded by the condensation polymerization reaction product.
[0017]
A third invention relates to a recording apparatus comprising an inkjet recording ink containing a coloring material, a humectant, water, and a hydrolyzable silane compound, and recording by discharging the ink onto a recording medium, The ink further contains an ultraviolet absorber having an acidic group. When the hydrolyzable silane compound undergoes a condensation polymerization reaction, it is assumed that the color material and the ultraviolet absorber are surrounded by the condensation polymerization reaction product.
[0018]
According to these 2nd or 3rd invention, the effect similar to the said 1st invention is acquired.
[0019]
Also in the second or third invention, the ink further contains a penetrating agent so that the ink solvent composed of the moisturizing agent, the penetrating agent and water can quickly permeate into the recording medium. It is preferable to further improve.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the ink for ink jet recording in the present invention, and the ink cartridge and recording apparatus provided with the ink, the ink is contained on the recording medium by containing the ultraviolet absorbent having an acidic group in the ink. When a water-soluble substance (hydrolyzable silane compound) adheres and undergoes a polycondensation reaction, both the colorant and the UV absorber are surrounded by the polycondensation reaction product, so that the water resistance of the image on the recording medium is maintained. On the other hand, a high level of light resistance can be obtained, and furthermore, deterioration of the light resistance can be suppressed even after the image on the recording medium gets wet with water.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an outline of an ink jet recording apparatus A provided with ink for ink jet recording according to an embodiment of the present invention. The recording apparatus A is mounted with an ink cartridge 35 having the above ink on its upper surface and receives the ink. As will be described later, an ink jet head 1 for discharging onto a recording paper 41 as a recording medium is provided. The inkjet head 1 is supported and fixed to a carriage 31. The carriage 31 is provided with a carriage motor (not shown). The carriage motor causes the inkjet head 1 and the carriage 31 to move in the main scanning direction (see FIGS. 1 and 2). It is guided by a carriage shaft 32 extending in the direction (X direction shown) and reciprocates in that direction.
[0022]
The recording paper 41 is sandwiched between two transport rollers 42 that are rotationally driven by a transport motor (not shown), and the main scanning direction is below the inkjet head 1 by the transport motor and the transport rollers 42. Are transported in the sub-scanning direction (Y direction shown in FIGS. 1 and 2) perpendicular to the vertical direction.
[0023]
In this way, the inkjet head 1 and the recording paper 41 are relatively moved by the carriage 31, the carriage shaft 32 and the carriage motor, and the respective conveying rollers 42 and the conveying motor.
[0024]
As shown in FIGS. 2 to 4, the inkjet head 1 is a head body in which a plurality of pressure chamber recesses 3 having a supply port 3 a for supplying ink and a discharge port 3 b for discharging ink are formed. 2 is provided. The concave portions 3 of the head main body 2 are opened on the upper surface of the head main body 2 so as to extend in the main scanning direction, and are arranged side by side at substantially equal intervals in the sub scanning direction. The overall length of the opening of each recess 3 is set to about 1250 μm and the width is set to about 130 μm. Note that both end portions of the opening of each recess 3 have a substantially semicircular shape.
[0025]
The side wall of each recess 3 of the head body 2 is composed of a pressure chamber part 6 made of photosensitive glass having a thickness of about 200 μm, and the bottom wall of each recess 3 is bonded and fixed to the lower surface of the pressure chamber part 6. In addition, the ink flow path component 7 is formed by laminating six stainless steel thin plates. In the ink flow path component 7, a plurality of orifices 8 respectively connected to the supply ports 3 a of the respective recesses 3 and one supply ink flow path connected to the respective orifices 8 and extending in the sub-scanning direction. 11 and a plurality of ejection ink flow paths 12 respectively connected to the ejection ports 3b.
[0026]
Each of the orifices 8 is formed in the second stainless steel plate having the smaller thickness than the others in the ink flow path component 7, and the diameter thereof is set to about 38 μm. The supply ink channel 11 is connected to the ink cartridge 35, and ink is supplied from the ink cartridge 35 into the supply ink channel 11.
[0027]
On the lower surface of the ink flow path component 7, a nozzle plate 9 made of stainless steel on which a plurality of nozzles 14 for ejecting ink droplets toward the recording paper 41 is formed is bonded and fixed. The lower surface of the nozzle plate 9 is covered with a water repellent film 9a. Each of the nozzles 14 is connected to the discharge ink flow path 12, and is connected to the discharge port 3 b of each of the recesses 3 through the discharge ink flow path 12. Are arranged in a row in the sub-scanning direction. Each of the nozzles 14 includes a taper portion in which the nozzle diameter decreases toward the nozzle tip side, and a straight portion provided continuously on the nozzle tip side of the taper portion. The nozzle diameter of the straight portion is It is set to about 20 μm.
[0028]
Piezoelectric actuators 21 are provided above the respective recesses 3 of the head body 2. Each of the piezoelectric actuators 21 includes a Cr vibration plate 22 that closes each concave portion 3 of the head main body 2 while being bonded and fixed to the upper surface of the head main body 2 and constitutes a pressure chamber 4 together with the concave portion 3. Yes. The diaphragm 22 is made of one common to all the piezoelectric actuators 21 and also serves as a common electrode common to all the piezoelectric elements 23 described later.
[0029]
Each piezoelectric actuator 21 has a Cu intermediate layer 25 on a portion corresponding to the pressure chamber 4 (a portion facing the opening of the recess 3) on the side surface (upper surface) opposite to the pressure chamber 4 of the diaphragm 22. And each piezoelectric element 23 made of lead zirconate titanate (PZT) and bonded to the opposite side surface (upper surface) of the piezoelectric element 23 to the diaphragm 22. And a Pt individual electrode 24 for applying a voltage (driving voltage) to each other.
[0030]
The diaphragm 22, the piezoelectric elements 23, the individual electrodes 24, and the intermediate layers 25 are all formed of a thin film. The thickness of the diaphragm 22 is about 6 μm, and the thickness of each piezoelectric element 23 is 8 μm or less. (For example, about 3 μm), the thickness of each individual electrode 24 is set to about 0.2 μm, and the thickness of each intermediate layer 25 is set to about 3 μm.
[0031]
Each piezoelectric actuator 21 applies a driving voltage to each piezoelectric element 23 via its diaphragm 22 and each individual electrode 24, thereby corresponding to the pressure chamber 4 of the diaphragm 22 (opening portion of the recess 3). By deforming, the ink in the pressure chamber 4 is ejected from the ejection port 3b or the nozzle 14. That is, when a pulse voltage is applied between the diaphragm 22 and the individual electrode 24, the piezoelectric element 23 contracts in the width direction perpendicular to the thickness direction due to the piezoelectric effect due to the rise of the pulse voltage, whereas the vibration occurs. Since the plate 22, the individual electrode 24, and the intermediate layer 25 do not shrink, a portion corresponding to the pressure chamber 4 of the diaphragm 22 is bent and deformed in a convex shape toward the pressure chamber 4 due to a so-called bimetal effect. Due to this bending deformation, the pressure in the pressure chamber 4 is increased, and the ink in the pressure chamber 4 is pushed out from the nozzle 14 via the discharge port 3 b and the discharge ink flow path 12 by this pressure. Then, the piezoelectric element 23 expands due to the fall of the pulse voltage, and the portion corresponding to the pressure chamber 4 of the diaphragm 22 returns to the original state. At this time, the ink pushed out from the nozzle 14 flows into the ink flow. The ink is torn off from the ink in the path 12 and ejected onto the recording paper 41 as ink droplets (for example, 3 pl), and adheres to the surface of the recording paper 41 in the form of dots. In addition, when the vibration plate 22 returns from its deformed state to the original state, ink is supplied into the pressure chamber 4 from the ink cartridge 35 via the supply ink channel 11 and the supply port 3a. Is filled. The pulse voltage applied to each piezoelectric element 23 is not a push-pull type as described above, but after falling from the first voltage to the second voltage lower than the first voltage. It may be of a pulling type that rises to the first voltage.
[0032]
The drive voltage is applied to each of the piezoelectric elements 23 for a predetermined time (for example, about 50 μs) when the inkjet head 1 and the carriage 31 are moved from one end of the recording paper 41 to the other end in the main scanning direction at a substantially constant speed. (However, no voltage is applied when the ink jet head 1 reaches a position where the ink droplet does not land on the recording paper 41), and this causes the ink droplet to land at a predetermined position on the recording paper 41. Let When the recording for one scan is completed, the recording paper 41 is transported by a predetermined amount in the sub-scanning direction by the transport motor and each transport roller 42, and the ink droplets are moved again while moving the inkjet head 1 and the carriage 31 in the main scanning direction. Is discharged, and a new one-scan recording is performed. By repeating this operation, a desired image is formed on the entire recording paper 41.
[0033]
The ink used in the recording apparatus A includes a coloring material, a moisturizing agent that suppresses drying at the nozzles 14 of the inkjet head 1, and a penetrating agent that increases the permeability of the ink (solvent) into the recording paper 41. And water and a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction in the absence of this water.
[0034]
The dye as the coloring material may be any type, but is preferably a water-soluble acid dye or a direct dye.
[0035]
On the other hand, the following pigment is preferable as the color material. That is, as the black pigment, those obtained by treating the surface of carbon black with a diazonium salt or those obtained by subjecting a polymer to surface polymerization by graft polymerization are suitable.
[0036]
Moreover, as a color pigment, what processed the pigment with surfactants, such as a formalin condensate of a naphthalene sulfonate, a lignosulfonic acid, a dioctyl sulfosuccinate, a polyoxyethylene alkylamine, or a fatty acid ester, is preferable. Specific examples of cyan pigments include pigment blue 15: 3, pigment blue 15: 4, and aluminum phthalocyanine. Examples of magenta pigments include Pigment Red 122 and Pigment Violet 19. Furthermore, examples of the yellow pigment include Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 109, Pigment Yellow 110, and Pigment Yellow 128.
[0037]
The humectant is preferably a polyhydric alcohol such as glycerin or 1,3-butanediol, or a water-soluble nitrogen heterocyclic compound such as 2-pyrrolidone or N-methyl-2-pyrrolidone.
[0038]
The penetrant is preferably a monoalkyl ether of a polyhydric alcohol such as diethylene glycol monobutyl ether or 2-butoxyethanol.
[0039]
The water-soluble substance is recorded when ink droplets ejected from the nozzles 14 of the inkjet head 1 adhere to the recording paper 41 and moisture (solvent) evaporates or penetrates into the recording paper 41. By performing a condensation polymerization reaction on the paper 41 and surrounding the color material at this time, even if the image on the recording paper 41 gets wet with water, the color material is prevented from oozing into the water, It works to improve water resistance. Specific examples include hydrolyzable silane compounds and hydrolyzable titanium compounds. Of these, hydrolyzable silane compounds (organosilicon compounds) are particularly preferable from the viewpoint of stability.
[0040]
Further, as the water-soluble substance, it is more preferable to use a compound having an amino group because the interaction with an ultraviolet absorber having an acidic group, which will be described later, becomes stronger.
[0041]
As such a water-soluble substance (organosilicon compound), a hydrolysis reaction product of an alkoxysilane containing an organic group having an amino group and an alkoxysilane not containing an amino group, or a hydrolyzable silane containing an amino group is organic. An organosilicon compound obtained by hydrolyzing a hydrolyzable silane reacted with a monoepoxy compound and a hydrolyzable silane not containing a nitrogen atom is preferred.
[0042]
The inkjet recording ink according to this embodiment further contains an ultraviolet absorber having an acidic group. This ultraviolet absorber has a function of absorbing ultraviolet rays and converting the light energy into heat energy or the like.
[0043]
Specific examples of the ultraviolet absorber include benzophenone compounds, benzotriazole compounds, salicylate compounds, and the like.
[0044]
Examples of the acidic group possessed by the ultraviolet absorber include sodium sulfonate and sodium carboxylate, but sodium sulfonate is preferred from the viewpoint of solubility in water.
[0045]
Specific examples of the benzophenone-based compound include the following compounds represented by “Chemical Formula 1” to “Chemical Formula 12”. These compounds can be easily obtained by sulfonating a benzophenone compound marketed as an ultraviolet absorber with sulfuric acid, or by Friedel-Craft reaction between phthalic anhydride and the corresponding phenyl compound.
[0046]
[Chemical 1]

[0047]
[Chemical 2]

[0048]
[Chemical 3]

[0049]
[Formula 4]

[0050]
[Chemical formula 5]

[0051]
[Chemical 6]

[0052]
[Chemical 7]

[0053]
[Chemical 8]

[0054]
[Chemical 9]

[0055]
Embedded image

[0056]
Embedded image

[0057]
Embedded image

[0058]
Specific examples of the benzotriazole-based compounds include the following “Chemical Formula 13” to “Chemical Formula 18” compounds. These compounds can be easily obtained by sulfonation of a benzotriazole-based compound marketed as an ultraviolet absorber with sulfuric acid.
[0059]
Embedded image

[0060]
Embedded image

[0061]
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[0062]
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[0063]
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[0064]
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[0065]
Furthermore, specific examples of the salicylate compounds include the following “Chemical Formula 19” to “Chemical Formula 20” compounds. These compounds can be easily obtained by sulfonation of a salicylate compound marketed as an ultraviolet absorber with sulfuric acid.
[0066]
Embedded image

[0067]
Embedded image

[0068]
Thus, in the above-described embodiment, the ink for inkjet recording includes a colorant, a humectant, a penetrant, water, and a hydrolyzable silane as a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction in the absence of water. Therefore, when an image is formed on the recording paper 41 by the recording apparatus A using this ink, the moisturizing agent, the penetrating agent and the water are used when the ink droplets adhere on the recording paper 41. The solvent consisting of swiftly penetrates into the recording paper 41. As a result, the silane compound undergoes a polycondensation reaction, and the silane compound subjected to the polycondensation reaction surrounds the color material, so that even if the image on the recording paper 41 gets wet with water, the color material oozes into the water. Is prevented.
[0069]
And the ink which concerns on this embodiment further contains the ultraviolet absorber which has an acidic group. In addition, since this ultraviolet absorber has an acidic group, it has a strong interaction with an amino group-containing silane compound. Therefore, as in the case of a coloring material, the ultraviolet absorber is located in the vicinity of the silane compound in the ink. Become. Thus, when the silane compound undergoes the condensation polymerization reaction, not only the color material but also the ultraviolet absorber is surrounded by the condensation polymerization-reacted silane compound. As a result, on the recording paper 41, the ultraviolet absorber is in the vicinity of the color material. Come to be located. For this reason, even if the image on the recording paper 41 is irradiated with ultraviolet rays, the ultraviolet rays are absorbed by the ultraviolet absorbent located in the vicinity of the coloring material, and the light energy is converted into thermal energy or the like. In this way, deterioration of the color material is suppressed, and deterioration of light resistance can be effectively suppressed.
[0070]
Further, since the ultraviolet absorber is surrounded by the silane compound subjected to the condensation polymerization reaction, the ultraviolet absorber is prevented from flowing into the water even when the image on the recording paper 41 gets wet with water. Thereby, even after an image gets wet with water, an ultraviolet absorption effect by the ultraviolet absorber can be obtained, and deterioration of light resistance can be continuously suppressed.
[0071]
Thus, the ink for ink jet recording according to the present embodiment can provide a high level of light resistance while maintaining the water resistance of the image on the recording medium.
[0072]
In the above embodiment, a hydrolyzable silane compound is included as a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction in the absence of water, but ink droplets ejected from the nozzles 14 of the inkjet head 1 are placed on the recording paper 41. Any material may be used as long as it adheres and moisture (solvent) evaporates or penetrates into the recording paper 41 so as to surround the color material by a condensation polymerization reaction.
[0073]
In the above embodiment, the penetrant is contained in the ink, but the penetrant is not an essential component of the ink according to the present embodiment. However, when the penetrant is contained in the ink, the ink solvent quickly penetrates into the recording paper 41, thereby further improving the water resistance of the image.
[0074]
【Example】
Next, specific examples will be described.
[0075]
First, nine types of ink jet recording inks having the following compositions (content of each composition is a mass percentage) were prepared (Examples 1 to 9).
[0076]
In all of the above Examples 1 to 9, glycerin was included as a humectant.
[0077]
Further, a dye is included as a colorant, and in Examples 1 to 6, JPD Yellow MT-NL (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) is included, while in Examples 7 to 9, dyes of different colors are included. Contained.
[0078]
Furthermore, in all of Examples 1 to 9, an organosilicon compound was contained as a water-soluble substance that undergoes a condensation polymerization reaction in the absence of water. This organosilicon compound was produced by the following method. That is, in a reaction vessel equipped with a condenser, 120 g (6.67 mol) of water was placed, and while stirring this, 35 g (0.2 mol) of 1-trimethoxysilyl-3-aminopropane, A mixture with 15.2 g (0.1 mol) of tetramethoxysilane was added dropwise. After the total amount was dropped, the temperature of the reaction vessel was raised to 60 ° C. and stirring was continued for 1 hour, and then the temperature of the reaction vessel was raised to 90 ° C. and the reaction was continued with stirring for 2 hours. After the reaction, the produced methanol was removed by distillation. The organosilicon compound thus produced is the organosilicon compound contained in each example.
[0079]
(Example 1)
A compound represented by “Chemical Formula 1” was contained as an ultraviolet absorber.
JPD Yellow MT-NL (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Organosilicon compound: 5%
Ultraviolet absorber (Chemical formula 1) 5%
Pure water 73%.
[0080]
(Example 2)
A compound represented by “Chemical Formula 3” was contained as an ultraviolet absorber.
JPD Yellow MT-NL (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Organosilicon compound: 5%
UV absorber (chemical formula 3) 5%
Pure water 73%.
[0081]
(Example 3)
A compound represented by “Chemical Formula 7” was contained as an ultraviolet absorber.
JPD Yellow MT-NL (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Organosilicon compound: 5%
UV absorber (chemical formula 7) 5%
Pure water 73%.
[0082]
Example 4
A compound represented by “Chemical Formula 13” was contained as an ultraviolet absorber.
JPD Yellow MT-NL (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Organosilicon compound: 5%
Ultraviolet absorber (chemical formula 13) 5%
Pure water 73%.
[0083]
(Example 5)
A compound represented by “Chemical Formula 14” was contained as an ultraviolet absorber.
JPD Yellow MT-NL (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Organosilicon compound: 5%
Ultraviolet absorber (Chemical formula 14) 5%
Pure water 73%.
[0084]
(Example 6)
A compound represented by “Chemical Formula 19” was contained as an ultraviolet absorber.
JPD Yellow MT-NL (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Organosilicon compound: 5%
Ultraviolet absorber (Chemical formula 19) 5%
Pure water 73%.
[0085]
(Example 7)
The dye was changed with respect to Example 1.
C. I. Acid Red 289 ... 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Organosilicon compound: 5%
Ultraviolet absorber (Chemical formula 1) 5%
Pure water 73%.
[0086]
(Example 8)
The dye was changed with respect to Example 1.
C. I. Direct Blue 199 ... 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Organosilicon compound: 5%
Ultraviolet absorber (Chemical formula 1) 5%
Pure water 73%.
[0087]
Example 9
The dye was changed with respect to Example 1.
C. I. Direct black 154 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Organosilicon compound: 5%
Ultraviolet absorber (Chemical formula 1) 5%
Pure water 73%.
[0088]
Subsequently, an ink having the following composition (the content of each composition is a mass percentage) was prepared for comparison (Comparative Example 1). In this product, a compound represented by “Chemical Formula 21” was contained as an ultraviolet absorber. This ultraviolet absorber does not have an acidic group.
[0089]
Embedded image

[0090]
(Comparative Example 1)
JPD Yellow MT-NL (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 5%
Glycerin 7%
Diethylene glycol 5%
Organosilicon compound: 5%
Ultraviolet absorber (Chemical Formula 21) 5%
Pure water 73%.
[0091]
Next, the light resistance test with the inks of Examples 1 to 9 and Comparative Example 1 was performed. The print sample used in this light resistance test was obtained by using a commercially available printer (with the same piezoelectric actuator as in the above embodiment (however, the thickness of the piezoelectric element is considerably larger than that in the above embodiment) using each of the above inks. Ink is ejected) and 15 mm square solid printing is performed on plain paper (trade name “Xerox 4024”: manufactured by Xerox Corporation).
[0092]
In addition, the light fastness test was conducted by immersing a print sample after 10 minutes from printing in distilled water for 5 minutes with the printing surface facing down, and then naturally drying for 30 minutes after the immersion. while measuring, the respective print samples, a xenon weatherometer meter Ci5000 (manufactured by Atlas Co.), after irradiation for 500 hours at an intensity of 100W / m ^2, it was decided to measure the OD values of each ink sample. Evaluation of light resistance is based on the ratio of OD values before and after irradiation (light resistance (%)). Table 1 shows the results of the light resistance test.
[0093]
[Table 1]

[0094]
From Table 1, each ink of Examples 1 to 9 had a light resistance of 95% or more, whereas the ink of Comparative Example 1 had a water resistance of 80% or less.
[0095]
From this result, in the ink of Comparative Example 1, since the ultraviolet absorber does not have an acidic group, there is no interaction between the ultraviolet absorber and the water-soluble substance (organosilicon compound). It is presumed that the UV absorber is not surrounded by the condensation polymerization reaction product when the substance undergoes the condensation polymerization reaction. For this reason, when the image formed with the ink of Comparative Example 1 gets wet with water, the ultraviolet absorber is washed away into the water, and as a result, the light resistance is considered to deteriorate.
[0096]
On the other hand, in the ink of each embodiment, since the ultraviolet absorber has an acidic group, there is a strong interaction between the ultraviolet absorber and the water-soluble substance (organosilicon compound). For this reason, it is estimated that when the water-soluble substance undergoes a condensation polymerization reaction, the ultraviolet absorber is surrounded by the condensation polymerization reaction product together with the coloring material. Thereby, even when the image formed by the ink of each example was wetted with water, the ultraviolet absorber was not flowed into the water, and as a result, it was considered that the light resistance was drastically improved.
[0097]
In addition, when a water resistance test was performed using the inks of the above-described Examples and Comparative Example 1, it was confirmed that high water resistance was obtained with any ink.
[0098]
In addition, it is confirmed that the same light resistance as in each of the above examples can be obtained even in an ink containing another ultraviolet absorber not shown as an example among the above “Chemical Formula 1” to “Chemical Formula 20”. It was done. Further, it was confirmed that the same results were obtained in the inks of the respective examples even in the case of using the pigment as a coloring material instead of the dye.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an ink jet recording apparatus provided with ink for ink jet recording according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial bottom view of an ink jet head of the ink jet recording apparatus.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet head 14 Nozzle 21 Piezoelectric actuator 23 Piezoelectric element 35 Ink cartridge 41 Recording paper (recording medium)
A Inkjet recording device

Claims

An ink for inkjet recording containing a coloring material, a humectant, water, and a hydrolyzable silane compound ,
Further containing an ultraviolet absorber having an acidic group ,
The ink for inkjet recording , wherein when the hydrolyzable silane compound undergoes a condensation polymerization reaction, the colorant and the ultraviolet absorber are surrounded by the condensation polymerization reaction product .

In claim 1,
The ink for inkjet recording, wherein the ultraviolet absorber is a benzophenone compound, a benzotriazole compound, or a salicylate compound.

In claim 1,
An ink for inkjet recording, further comprising a penetrant.

An ink cartridge comprising an ink for ink jet recording containing a coloring material, a humectant, water, and a hydrolyzable silane compound ,
The ink further contains an ultraviolet absorber having an acidic group ,
The ink cartridge , wherein when the hydrolyzable silane compound undergoes a condensation polymerization reaction, the colorant and the ultraviolet absorber are surrounded by the condensation polymerization reaction product .

In claim 4 ,
The ink cartridge further comprises a penetrant.

A recording apparatus comprising an ink for ink jet recording containing a coloring material, a humectant, water, and a hydrolyzable silane compound, and recording the ink by discharging the ink onto a recording medium,
The ink further contains an ultraviolet absorber having an acidic group ,
The recording apparatus , wherein when the hydrolyzable silane compound undergoes a polycondensation reaction, the colorant and the ultraviolet absorber are surrounded by the polycondensation reaction product .

In claim 6 ,
The recording apparatus, wherein the ink further contains a penetrating agent.