JP4282940B2 - Inkjet recording method using aqueous ink composition - Google Patents

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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おいて、インクと接する部材の少なくとも一部がシリコン、ガラス、或いはこれらに酸化物、窒化物、金属、有機化合物のいずれかで設けられた膜(シリコンが単結晶シリコン、ポリシリコンのいずれかであり、或いはガラスが硼珪酸ガラス、感光性ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラスのいずれかであり、或いはシリコン、ガラスのいずれかに設けられた膜が酸化シリコン、酸化チタン、酸化クロム、窒化チタン、窒化シリコン、ジルコニウム、ポリイミドのいずれかである。)のいずれかで形成されるインクジェットプリンタに用いるインク及びインクジェット記録方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、インクジェット記録方式は本体が小型で価格が安く、低ランニングコスト、低騒音といった利点から近年急速に普及しており、電子写真用転写紙、印刷用紙、タイプライター用紙、ワイヤードットプリンター用紙、ワードプロセッサー用紙、レター用紙、レポート用紙等種々のノンコートな普通紙に印字可能なインクジェットプリンタも市場に投入されている。このインクジェットプリンタには、微細加工のしやすさ、加工精度、プロセス等からガラス又は更にシリコン、シリコン酸化物を使用したタイプのインクジェットプリンタがある。
【0003】
このようなインクジェットプリンタに用いられるインクとしては、一般に溶媒に分散または溶解する着色剤および湿潤剤(多価アルコールまたはそのエーテル類)と溶媒とにより構成され、必要に応じて浸透剤、防カビ剤、防腐剤、分散剤等を含有するが、このインクを上記のガラス又は更にシリコン、シリコン酸化物を使用したインクジェットプリンタに充填し長時間使用あるいは放置すると、インクに接しているガラス又は更にシリコン、シリコン酸化物が溶出する。そのためインクジェットプリンタの設計精度が落ちるため、インク滴の大きさやインク滴の吐出速度が変化し画像品質を低下させたり、最悪の場合は吐出不良が発生する。また接合部でのガラス又は更にシリコン、シリコン酸化物の溶出により接合強度が低下するため、吐出不良や最悪の場合、接合部が剥がれて故障する。
【0004】
特に液室部材がガラス又はシリコン、シリコン酸化物で構成されるインクジェットプリンタでは、精密さが要求される液室の寸法精度が落ちるため、上述した問題が顕著に発生する。
【0005】
また、流体抵抗部がガラス又はシリコン、シリコン酸化物で構成されるインクジェットプリンタでは、、ガラス又はシリコン、シリコン酸化物の溶出により流体抵抗が変化してしまいインク滴の大きさやインク滴の吐出速度の変化が顕著に起こり画像品質を低下させたり、最悪の場合は吐出不良が発生する。
【0006】
また、振動板がガラス又はシリコン、シリコン酸化物で構成されるインクジェットプリンタでは、振動板の厚さが減少するためインク滴の大きさやインク滴の吐出速度が変化したり吐出不良が発生するため画像品質を低下させたり、最終的には振動板が薄くなるため振動に耐えられず破損する。
【0007】
また、ノズルがガラス又はシリコン、シリコン酸化物で構成されるインクジェットプリンタでは、ノズルの径が大きくなるため、インク滴の大きさやインク滴の吐出速度が変化したり吐出不良が発生するため画像品質を低下させる。
【0008】
加えて、ガラス又はシリコン、シリコン酸化物が溶出してきたインクでは、着色剤の溶解あるいは分散安定性が低下し着色剤が析出して目詰まり等を引き起こす。また、溶出してきたガラス又はシリコン、シリコン酸化物自体も水等の溶媒の蒸発によって過飽和状態となってノズル表面等で析出し目詰まりを引き起こす。
【0009】
現状ではこれら問題が解決されていないため、例えばあらかじめ充填されているインクが無くなったときに一緒にヘッドも交換するなど比較的短期間しか使用することができなかった。そこでこれらを解決するためインクジェットプリンタとしては、特開平5−155023号公報、WO98−42513号公報等にあるようにガラス又は更にシリコン、シリコン酸化物の上にSiN、TiN、TiO等の無機物や有機物の層を設けて防止する方法がある。これは、ガラス又はシリコン、シリコン酸化物の溶出を防止する効果はあるものもあるが、製造で工程が増えるため多大なコストがかかり、非常に高価なインクジェットプリンタとなってしまう。またこれらの膜は、ピンホールが発生しやすく均一に形成することは困難であり、膜に欠陥が生じることが多い。またヘッドの方式や構造によっては、膜の形成自体を工程に取り入れることができない場合もある。更に、最近の実験では、ブラック染料のある種の染料ではこれらの層を設けても溶出が防げないことが明らかとなってきており、他の色材でも長期的には規格値を超える溶出に至る場合も確認されている。
【0010】
インクとしては、特開平9−123437号公報でインク中に尿素を添加することで、ガラス又はシリコン、シリコン酸化物が溶出してもインク中に安定して溶解させ析出を防止する方法が提案されているが、ガラス又はシリコン、シリコン酸化物の溶出そのものを防止する効果はないため、ガラス又はシリコン、シリコン酸化物を精度の求められる部分に使用することはできない。そのためガラス又はシリコンあるいは熱酸化等で比較的容易に膜を形成できるシリコン酸化物、更にはシリコン、シリコン酸化物の上にSiN、TiN、TiO等の無機物や有機物の層を設けた基板でも溶出しないインクが要求される。
【0011】
特公平7−51687号公報にはナトリウムイオンの含有量が規定されたインクが記載されている。また特開平5−331391号公報にはナトリウム、カリウムの含有量が規定されており、同様に特開平8−333542号公報、特開平9−25441号公報ではそれぞれナトリウム、カリウムの含有量が規定されたインクがある。
【0012】
本出願人は特許第1677642号公報でインク中に特定の染料とそのカウンターイオンとして第四級アンモニウムを含有するインクを提案しており、また特許第2085163号公報でインク中に染料と第四級ホスホニウムイオンを含有するインクを提案している。これらは目詰まりやコゲーション(Kogation)、保存安定性等の課題を解決するものであった。その後、インクと接するガラス又はシリコン、シリコン酸化物、更にはシリコン、シリコン酸化物の上にSiN、TiN、TiO等の無機物や有機物の層を設けて基板の溶出の現象が知られるようになった。そこで改めて前記提案したインクについて検討してみると基板の溶出の解決は十分できていないことが判明した。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、インクと接する部材の少なくとも一部がシリコン、ガラス、或いはこれらに酸化物、窒化物、金属、有機化合物のいずれかで設けられた膜(シリコンが単結晶シリコン、ポリシリコンのいずれかであり、或いはガラスが硼珪酸ガラス、感光性ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラスのいずれかであり、或いはシリコン、ガラスのいずれかに設けられた膜が酸化シリコン、酸化チタン、酸化クロム、窒化チタン、窒化シリコン、ジルコニウム、ポリイミドのいずれかである)のいずれかで形成されるインクジェットプリンタに用いるインクジェット記録用インクとして、インクと接するガラス、シリコン、シリコン酸化物等の溶出を防止することにより、インク滴の大きさやインク滴の吐出速度の変化、吐出不良を防止し、かつインクの分散又は溶解安定性の優れたインクジェット記録用インクを提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は鋭意研究の結果、ナトリウムやカリウム等特定の元素の含有量を減らしただけでは、目詰まりやコゲーション等に効果がある場合はあってもインクと接するガラス、シリコン、シリコン酸化物等の溶出を防止することはできず、
(1)インクと接する液室部材、流体抵抗部、振動板又はノズルのそれぞれの部材の少なくとも一部が、シリコン、ガラス、或いはこれらに酸化物、窒化物、金属、有機化合物のいずれかで設けられた膜のいずれかで形成されたインクジェットプリンタと、色材及び水を主成分とする水性インク組成物であって、pHが6.5〜11.5における、前記インクと接する部材とインク間のゼータ電位が0〜−50mVであるインクジェット記録用インクとを用いて記録を行うことを特徴とするインクジェット記録方法、
(2)インクと接する液室部材、流体抵抗部または振動板又はノズルのそれぞれの部材の少なくとも一部が、シリコン、ガラス、或いはこれらに酸化物、窒化物、金属、有機化合物のいずれかで設けられた膜のいずれかで形成されたインクジェットプリンタと、顔料及び水を主成分とする水性インク組成物であって、pHが6.5〜11.5におけるゼータ電位が−20mV以下であり、かつインクと接する部材とインク間のゼータ電位が0〜−50mVであるインクジェット記録用インクとを用いて記録を行うことを特徴とするインクジェット記録方法、
(3)前記(1)−(2)のいずれかに記載の部材において、シリコンが単結晶シリコン、ポリシリコンのいずれかであり、或いはガラスが硼珪酸ガラス、感光性ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラスのいずれかであり、或いはシリコン、ガラスのいずれかに設けられた膜が酸化シリコン、酸化チタン、酸化クロム、窒化チタン、窒化シリコン、ジルコニウム、ポリイミドのいずれかであることを特徴とするインクジェット記録方法によりインクと接するガラス、シリコン、シリコン酸化物等の溶出を防止することができ、上記の問題点をすべて解決できることを見出した。
【0048】
【発明の実施の形態】
以下本発明をさらに詳細に説明する。
本発明においては、色材及び水を主成分とする水性インク組成物のゼータ電位が上記の値になるように、色材、水溶性有機溶剤、界面活性剤が選択される。或いは、水性インク組成物がその値を超えていても、腐食防止剤を加えて上記の値になるようなインクに設計される。
【0049】
ガラス、シリコン、シリコン酸化物等の腐食はインク中に含有される全てのアルカリ金属が原因であることが明らかになっている。その含有量の合計はICPの測定結果からするとおよそ800ppmであるが、トータルのインクに対し0.05%〜5.0%、好ましくは0.1%〜2.0%、より好ましくは0.2〜0.8%の腐食防止剤を含むことで、ゼータ電位と酸化・還元電流値を下げることができ、インクと接するガラス、シリコン、シリコン酸化物等の溶出を防止することができる。
【0050】
ここでいう腐食防止剤とは、ホスホニウムイオン、アセチレン系化合物、カチオン性樹脂、カチオン性界面活性剤、カチオン性の色材、スルホニウムイオン、アルソニウムイオン、ホウ素化合物、ベリリウムイオン(Be2+)、アルミニウムイオン(Al3+)、亜鉛イオン(Zn2+)、チタニウムイオン(Ti4+)、ジルコニウムイオン(Zr4+)、シリケートイオン(Si2+)等をいう。また、ここでいうアルカリ金属とは周期律表1族の金属で、具体的にはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムであるが、実際のインク中にはナトリウムが一番多い。また、フランシウムは、計算上では地球上の地殻20kmに全体として数百グラム存在するだけであり地球上に極く僅かしか存在しないため、ほとんどゼロと考えて良いので、実際はフランシウムを除いたアルカリ金属の合計の含有量を管理すれば良い。
【0051】
本発明で用いられるガラスは、通常のいかなるガラスを用いても良いが硼珪酸系ガラス、石英ガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、軟質ガラス(青板ガラス)が好ましい。他の材料とで構成されるヘッドに用いる場合は線膨張係数が近似するガラスを用いることが好ましく、例えばシリコンと構成されるヘッドであれば、耐熱ガラス#7740、コーニングコート7913、コーニングコート7052、コーニングコート7056等が挙げられる。陽極接合に最も好ましいガラスとして、無アルカリガラス基板OA−2、OA−10、低アルカリガラス基板BLC(日本電気硝子社製)、青板ガラス(軟質ガラス)SL、NA(HOYA社製)等が挙げられる。これらのガラスは、シリコンとの接合も可能である。また、感光性ガラスも用いることができる。異方性エッチングが可能な感光性ガラスはより好ましい。具体的には、HOYA社製のHOYA感光性ガラスPEG3や日本電気硝子社製の異方性エッチングが可能な感光性ガラスがある。
【0052】
インク中のアルカリ金属は、インクと接するガラス、シリコン、シリコン酸化物等の中に進入し拡散するためガラス、シリコン等を溶出させ続けてしまう働きがあるためと考えられる。
このようなガラス、シリコン、シリコン酸化物の溶出は、インク中のアルカリ金属の含有量の合計を700ppm以下、好ましくは150ppm以下、更に好ましくは50ppm以下にすることでも抑制することができるが、一般式(1)で示されるホスホニウムイオン等の腐食防止剤を含むことで、アルカリ金属の含有量を減らさなくても問題とならないレベルまで抑制できる。その理由として、腐食防止剤は、インクと接するガラス、シリコン、シリコン酸化物等の表面に吸着し留まるため、継続したガラスやシリコンの溶出は行われず、たとえアルカリ金属の含有量が多くてもガラスやシリコンの溶出を防止する働きがあると考えられる。
【0053】
このことは腐食防止剤を添加した場合の電気二重層を調べてみると、添加していない場合と比べてゼータ電位に違いが確認でき、ガラスやシリコン表面に吸着し留まっていることが確認できる。基板のゼータ電位が高いということは、親水性、イオン性、反応性が高く、不安定なことを意味する。これに対して、ゼータ電位が低いことは、撥水性、非イオン性、反応性が低いことを意味する。負の高い電位にある基板に下記のカチオン性の化合物が吸着すると、電位は下がり安定化の方向に行く。このとき、酸化・還元電流の流れ易さは、ゼータ電位が低い方が(イオン性の低い方が)流れ難く、逆にゼータ電位が高いと流れ易い。以上から、基板とインク間のゼータ電位及び酸化・還元電流、インクそのもののゼータ電位を測定することにより腐食の起き易さ・起き難さを定量的の把握することができる。
【0054】
本発明において用いるイオンがすべて一種類の化合物である必要はなく、他のイオンや化合物と混合して用いることもできる。イオンとして、スルホニウムイオン、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、アルソニウムイオン、ベリリウムイオン(Be2+)、アルミニウムイオン(Al3+)、亜鉛イオン(Zn2+)、チタニウムイオン(Ti4+)、ジルコニウムイオン(Zr4+)、シリサイド(silicide)イオン(Si2+)等が挙げられ、化合物として、カチオン性樹脂、ホウ素化合物、アセチレン系化合物等が挙げられる。
【0055】
一般式(1)で示されるホスホニウムイオンのなかでも下記No.1、No.2、No.3、No.4で示される化合物はガラス、シリコン、シリコン酸化物等の溶出防止効果が特に高く、着色剤の分散又は溶解安定性に優れ、インクジェット記録用インクに求められる他の品質も満足するため、更に好ましい。
【0056】
【表1】
【0057】
上記No.1〜No.4で示される化合物以外にも一般式(1)で示されるホスホニウムイオンとして、具体的には下記に示すNo.5〜No.26に示すものをあげることができる。
【表2】
【0058】
また、一般式(3)で示されるスルホニウムイオンのなかでも下記No.27、No.28、No.29、No.30で示される化合物はガラス、シリコン、シリコン酸化物等の溶出防止効果が特に高く、着色剤の分散又は溶解安定性に優れ、インクジェット記録用インクに求められる他の品質も満足するため、更に好ましい。
【表3】
【0059】
上記No.27、No.28、No.29、No.30で示される化合物以外にも一般式(3)で示されるスルホニウムイオンとして、具体的には下記に示すNo.31〜No.50に示すものをあげることができる。
【表4】
【0060】
更に、一般式(4)で示されるアルソニウムイオンのなかでも下記No.51、No.52、No.53、No.54で示される化合物はシリコン、シリコン酸化物の溶出防止効果が特に高く、着色剤の分散又は溶解安定性に優れ、インクジェット記録用インクに求められる他の品質も満足するため、更に好ましい。
【表5】
【0061】
上記No.51〜No.54で示される化合物以外にも一般式(4)で示されるアルソニウムイオンとして、具体的には下記に示すNo.55〜No.76に示すものをあげることができる。
【表6】
【0062】
一般式(1)(3)(4)で示されるイオンはもちろんこれらに限定されるものではない。これらの中から、インクジェット記録用インクに求められる他の品質を満足し、毒性等の副作用の無い範囲であれば、一種又は複数を添加することができる。中でも、1分子イオン中の炭素数が4〜12であることが好ましい。炭素数が12より大きくなると、水などの溶媒に対する溶解性が低下し、印字休止中や連続印字中に目詰まりを生じたりインクの保存中にインクの分離、沈殿発生を生じる傾向が強くなるといった副作用が生じる傾向が強くなる。
【0063】
本発明は上述したようにアルカリ金属の含有量が多くても腐食を防止するものであるが、インクに添加する着色剤や浸透剤、分散剤、界面活性剤等のアニオン性化合物がナトリウム塩やカリウム塩等のアルカリ金属塩の型で入手される場合、添加量によってはそのまま使用するとアルカリ金属の含有量が800ppmを超えかなりの量になってしまう場合がある。
【0064】
このときは、アニオン性化合物のカウンターイオンをアルカリ金属塩以外のイオンに少なくとも一部を替えることでアルカリ金属の含有量を低減しても良い。その方法としては、イオン交換樹脂による方法、ナトリウムなどのアルカリ金属塩の溶液に所望のイオン、好ましくは一般式(1)や一般式(3)や一般式(4)で示されるオニウムイオンを含有する塩を加えて析出させる塩析法が直接イオンを交換する方法としてあげられる。一旦ナトリウムなどのアルカリ金属の塩を遊離酸とする方法は、イオン交換樹脂で処理する方法の他に、アニオン性化合物又はその溶液に強酸を加えて、残留物を溶媒抽出してその残りのものを濾過し分離する方法が挙げられる。アニオン性化合物がアルカリ金属以外の型で得られる場合には、そのまま使用しても良い。また前述した方法でイオンの少なくとも一部を一般式(1)、(3)、(4)で示されるオニウムイオンに替えて使用することも良い。また、アニオン性化合物が遊離酸の型で得られる場合には、遊離酸のアニオン性化合物又はその溶液の少なくとも一部をアルカリ金属以外のイオン、好ましくは一般式(1)、(3)、(4)で示されるオニウムイオンを添加することにより本発明のインクを得ることもできる。
【0065】
具体的に、オニウムイオンをインク組成物に添加するには、下記のような方法がある。
(i)pH調整剤として添加する方法:
pH値の調整剤として水酸化オニウム、炭酸オニウム等として添加することによつてオニウムイオンをインク組成物に添加することができる。すなわち、水酸化オニウム、炭酸オニウム等は、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等とおよそ同等の酸塩基解離定数を有しており、従来、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等を用いてインクのpHを調整していたのと同様にオニウムを用いて行なうことができる。
【0066】
(ii)染料のカウンターイオンとして添加する方法:
−SO3H、−COOH、−OH等の酸性基を有する染料のカウンターイオンとして添加する方法には次のような方法がある。
【0067】
(a)酸析法
染料がその溶液のpH値を下げた時に沈澱する場合に用いることができる。オニウム以外の陽イオン(一般にはNa+)の塩となつている染料〔DM〕を溶媒に溶解し、塩酸、硫酸、酢酸、硝酸等の酸を加え、遊離酸型の染料を沈澱させる。
-++H+X- → DH ↓ +M+-
(Dは染料イオン、MはNa、NH4、K等の陽イオン、X-はCl-、NO3-、SO2 4-、CH3COO-等の陰イオンである。)
沈澱をロ過、洗浄し、不純物としてのM+-を除く。このようにして得られた染料を水酸化オニウムで溶解してインクに用いる。
DH+〔R1234P〕+OH- → D-〔R1234P〕++H2
【0068】
(b)塩析法
染料を水、水−エタノール混合溶媒、水−メタノール混合溶媒、水−アセトン混合溶媒に溶解しておき、塩化オニウム、酢酸オニウム、硫酸オニウム等のオニウム塩を添加して行き、染料をオニウム塩として沈澱させる。
-++〔R1234P〕+X- →D〔R1234P〕↓+M+-
得られた沈澱をロ過し、前記の溶媒等で洗浄し、M+-を除く。この染料はそのままインクに用いることができる。
【0069】
(c)イオン交換法
陽イオン交換能のある樹脂または膜を用い染料溶液を樹脂または膜を通過させて直接にオニウム塩にしたり、一旦、(a)の酸析法のように遊離酸型にした後、水酸化オニウムで染料のオニウム塩を得る。
(イ)イオン交換基のイオンをオニウム型にして染料溶液を通過させる。
-〔R1234P〕++D-+ → R-++D-〔R1234P〕+
(R-はイオン交換樹脂又は膜のイオン交換基である)
(ロ)イオン交換基をH+型にして染料溶液を通過させる。この場合、遊離酸型の染料の溶解性が高い酸性染料のイオン交換に特に適する。
-++D-+ → D-++R-+
【0070】
(d)合成段階でのオニウム塩添加法
染料を合成する時の材料にオニウム塩を用いる。例えば、原料中の酸性化合物を溶解し添加する際に、従来はNaOHを使用して溶解しているところを、水酸化オニウムを用いて溶解する方法である。ジアゾ化に用いるNaNO2のかわりに〔R1234P〕+NO2を用いる。アルカリカツプリングを行なうために従来反応液中にNaOH、Na2CO3を加えていたが、これに替えてオニウム塩を添加する方法等が挙げられる。
【0071】
(e)抽出法
-+とD-〔R1234P〕+又はD-+の特定溶媒に対する溶解度の差を利用して得られるD-〔R1234P〕+をインクに利用する方法である。例えば、D-+の染料を溶解した後、オニウム塩を添加し、溶液中の溶媒を蒸発乾固して染料のオニウム塩とM+塩との混合物を得た後、メタノール等の有機溶媒でソツクスレー抽出を行ない、メタノールに溶解性の高い染料のオニウム塩を得る方法が挙げられる。
【0072】
(iii)染料以外のインクへの添加物のカウンターイオンとして添加する方法:
(イ)電気伝導性調整剤…従来NaCl、LiCl、Na2SO4、NaNO3等が用いられているが、これらに替えてオニウム塩を用いることができる。
(ロ)防腐剤…デヒドロ酢酸ソーダ、安息香酸ソーダ、2−ピリジンチオールオキサイド・ナトリウム塩、1,2−ベンズイソチアザリン−3−オン・ナトリウム塩等が用いられているが、これらのナトリウム塩に替えてオニウム塩を用いる。
(ハ)界面活性剤…ドデシルベンゼンスルフオン酸・ナトリウム塩等アニオン界面活性剤のナトリウムの代りにオニウムを用いる。
(ニ)キレート剤…EDTA三ナトリウム塩の代りにオニウム塩を用いる。
【0073】
オニウムイオンをインク組成物に添加するには、pH値の調整剤として水酸化オニウムまたは炭酸オニウムとして添加するか、あるいはスルホン酸、カルボン酸等の酸性基を含む染料のカウンターイオンとして添加するのが最も好ましい。pH調整剤として用いても、他の染料等のインク原料のカウンターイオンとして用いても、オニウムイオンのほとんどはインク中で解離して〔R1234P〕+として存在することには変わりなく、ただ量的な点で通常インク中の陽イオンは染料のカウンターイオンとして存在するものが最も多い。インク中に含まれるオニウム以外のNa+、K+、NH4 +等のイオンはできる限り少ない方が本発明の効果は大きいので、目的に応じて上記のいずれか、又は他の方法により染料のカウンターイオン(陽イオン)をオニウムに変えて使用することが好ましい。
【0074】
このようにアニオン性化合物が遊離酸の型で入手できる場合には、インク調合時に遊離酸型の化合物をアルカリ金属以外の塩に替える必要が無く、アニオン性化合物の当量に対して30%以上より好ましくは50%以上の一般式(1)で示されるオニウムイオンを加え、インクのpH値を6.5〜11.5に調整することにより、上記カウンターカチオンを持つアニオン性化合物がインクに含有されるので、特にインクを製造するまでに要する作業が簡略となり、得られるインクを安価なものとすることができ、しかも極めて容易にガラス、シリコン、シリコン酸化物等の溶出を防止することができるので好ましい。
【0075】
カウンターイオンが一般式(1)、(3)、(4)で示されるオニウムイオンである場合には、置換または置換されたアルキル基を有し、1分子イオン中の炭素数が4〜12であることが好ましい。炭素数が12より大きくなると、水などの溶媒に対する溶解性が低下し、印字休止中や連続印字中に目詰まりを生じたりインクの保存中にインクの分離、沈殿発生を生じる傾向が強くなるといった副作用が生じる傾向が強くなる。
【0076】
一般式(1)、(3)、(4)で示されるオニウム塩の対イオン:X-は、ハロゲンイオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、酢酸イオン、燐酸イオン、硫酸イオン等の無機系陰イオンならびに蟻酸、酢酸、プロピオン酸、絡酸、吉草酸、グリコール酸、グルコン酸、乳酸等の有機酸由来の有機系陰イオンなど任意のものでよいが、インク中で高い割合でイオン的に解離していることが好ましく、よって、ハロゲンイオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、酢酸イオンから選ばれる一価の陰イオンが好ましく、特にヒドロキシルイオンが好ましい。
【0077】
スルホニウム塩の合成方法は、下記反応式に示すように、硫黄化合物とハロゲン化アルキル化合物を溶剤中で加熱しながら反応させると、スルホニウム塩が合成でき、その後、希望する対イオンに塩交換反応させることで合成できる。例えば、ジメチルスルフィドとクロロベンゼンとをアセトニトリル中で反応させると、前記No.50が合成でき、その後、水酸化ナトリウムで塩交換させるとヒドロキシルイオンのスルホニウム塩ができる。
なお、ホスホニウム塩及びアルソニウム塩の合成は、下記反応式において硫黄化合物の代りに、燐化合物あるいは砒素化合物を用いることによって製造することができる。
【化9】
(X-は前記と同じ、Y-はX-から塩交換された後の対イオンである。)
【0078】
また、Xは左に行くほど電子吸引性基の影響が高く、カチオン性がより強くなりシリコン基板への付着力が増し、腐食防止効果が大きくなると予想される。
【0079】
これらのオニウムイオンの他に、ポリアリルアミンやポリエチレンイミン等の通常のカチオン性樹脂もほぼ1%の添加で同様の効果が見られる。また、三重結合の円筒状電子雲(パイ電子)及び隣接OH基の活性水素原子を持つアセチレン系界面活性剤のオルフィンB、Pやサーフィノール61等は、ガラスやシリコン表面に配向や錯体形成を容易に生成しオニウムイオンと同様な効果を示す。また、カチオン性の色材であるカチオン性染料、カチオン性カーボンブラック、カチオン性顔料やホウ素化合物もガラスやシリコン表面に配向し、オニウムイオンと同様な効果を示す。
【0080】
具体的に、カチオン性化合物の種類としては、ジシアンジアミド・ホルマリン重縮合物、ジシアンジアミド・ジエチレントリアミン重縮合物、エピクロルヒドリン・ジメチルアミン付加重合物、ジメチルジアリルアンモニウムクローライド・SO2共重合物、ジメチルジアリルアンモニウムクローライド重合物、アリルアミン塩の重合物、ジアルキルアミノエチル(メタ)アクルレート4級塩重合物、ポリアリルアミン、カチオンエポキシ樹脂、ポリエチレンイミン、ポリアクリルアミド、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、ポリビニルホルムアミド、アミノアセタール化ポリビニルアルコール、ポリビニルピリジン、ポリビニルベンジルオニウム、カチオン性エマルジョン等が挙げられる。
【0081】
これらカチオン性化合物は市販のものを用いることが可能で、具体的には、サンスタットE−818、サンフィックス70、サンフィックス555C、サンフィックスLC−55、サンフックスPAC−700コンク、サンヨウエリオンA−3、サンフィックス414、サンフィックス555、サンフィックスPRO−100、サンフィックス555US、セロポールYM−500(以上、三洋化成工業社製)、#675、#FR−2P、#1001(以上、住友化学工業社製)、LUPASOL SC61B(BASF社製)等が挙げられる。また、ZP−700(ビニルホルムアミド系)、MP−184(ポリアクリル酸エステル系)、MP−173H(ポリメタクリル酸エステル系)、MP−180(ポリメタクリル酸エステル系)、MX−0210(ポリメタクリル酸エステル系)、MX−8130(ポリアクリル酸エステル系)、E−395(ポリアクリル酸エステル系)、E−305(ポリアクリル酸エステル系)、Q−105H(ジシアンジアミド系)、Neo−600(ポリアクリルアミド系)(以上、ハイモ社製)、スーパーフロック2490(ポリアクリル酸塩系)、スーパーフロック3180、3380、3580、3880、3390、3590、3500、SD2081(ポリアクリルアミド)、アコフロックC498T、C498Y(ポリアクリル酸エステル系)、スーパーフロック1500、1600、アコフロックC481、C483、C485、C488、C480(ポリメタアクリル酸エステル)、(以上、三井サイテック社製)、PAS−A−1、PAS−A−5、PAS−A−120L、PAS−A−120S、PSA−J−81、PAS−880、PAS−92(ジアリルジメチルアンモニウム塩系共重合物)、PAS−H−5L、PAS−H−10L、PAS−M−1(ジアリルジメチルアンモニウム塩系重合物)(以上、日東紡績社製)、PAA−HCl−3L、PAA−HCl−10L(ポリアリルアミン塩酸塩)、PAA−10C(ポリアリルアミン)(以上、日東紡績社製)Q−101(ポリアミン系)、Q−311(ポリアミン系)、Q−501(ポリアミン系)(以上、ハイモ社製)、アコフロックC567、C573、C577、C581(ポリアミン系)(以上、三井サイテック社製)等が挙げられる。
【0082】
カチオン性エマルジョンとしは、アクリットUW319−SX、アクリットRKW−460、アクリットRKW−400SX、アクリットRKW−450SX、アクリットRKW−450(以上、大成化工社製)等が挙げられる。
【0083】
これらのカチオン性樹脂、カチオン性エマルジョンは、単独で用いても、2種以上を混合して用いても構わない。
【0084】
また、具体的に、アセチレン系化合物の種類として、日信化学工業社製のサーフィノール104E、サーフィノール104H、サーフィノール104A、サーフィノール104BC、サーフィノール104PA、サーフィノール104S、サーフィノール420、サーフィノール440、サーフィノール465、サーフィノール485、サーフィノールSE、サーフィノールSE−F、サーフィノール504、サーフィノールDF110D、サーフィノールDF110L、サーフィノールDF37、サーフィノールDF58、サーフィノールDF75、サーフィノールDF210、サーフィノールCT111、サーフィノールCT121、サーフィノールCT131、サーフィノールCT151、サーフィノールTG、サーフィノールGA、サーフィノール61、オルフィンB、オルフィンP、オルフィンY、オルフィンA、オルフィンSTG、オルフィンSPC、オルフィンE1004、オルフィンE1010、オルフィンAK−02等が挙げられる。
【0085】
本発明の水性インク組成物は、色材を樹脂で包含するか、あるいは色材で着色された有色樹脂微粒子を含有させるとガラスやシリコンの溶出が低減できる。この理由は、色材中の不純物、特にカーボンブラックの場合、カーボンブラック中に含まれる酸性成分がガラスやシリコンを溶かすと考えられ、樹脂で包含するか、樹脂と微粒子を形成する等でその成分の作用を低減することができると考えられる。具体的には、大日本インキ化学工業社製のマイクロカプセル化カーボンブラック及びマイクロカプセル化カラー顔料、東洋インキ社製のマイクロカプセル化カーボンブラック、東洋紡績社製の樹脂微粒子、花王社製の染料および顔料のエマルジョンインク等がある。
【0086】
また、水性インク組成物に好ましく含有されるホウ素化合物の種類として、具体的に、トリイソプロピルボラート、トリエチルオキソニウムテトラフルオロボラート、トリエチルボラート、トリブチルボラート、トリ−tert−ブチルボラート、トリ−iso−プロピルボラート、トリメチルボラート等がある。界面活性剤では、ホウ素系界面活性剤エマルボン(東邦化学工業社製)やジグリセリンボラート(ボロンインターナショナル社製)(各々次式の化合物No.77、No.78)等が挙げられる。これらの半極性ホウ素化合物は、有機ホウ素化合物において、分子内でプラス(+)とマイナス(−)の極性を持つ化合物である。B−O結合を持つ有機ホウ素化合物は、通常ならばホウ素は配位数3であるため結合角120度の平面結合をかたちづくるが、上記半極性ホウ素化合物は、電子供与性基がホウ素結合へ引きつけられ4面体構造をとる。
ガラスやシリコン基板の表面はマイナス(−)電荷で、ホウ素化合物はこれに対してマイナス(−)の反発する層を形成し、ガラスやシリコンの溶出を防いでいると考えられる。
【0087】
【化10】
【化11】
【0088】
また、水性インク組成物に好ましく含有されるベリリウムイオン(Be2+)、アルミニウムイオン(Al3+)、亜鉛イオン(Zn2+)、チタニウムイオン(Ti4+)、ジルコニウムイオン(Zr4+)、シリケートイオン(Si2+)については、下記のものが例示できるが、これらに限定されるものではなくこれ以外のものでも効果のあるものは広く用いることができる。
【0089】
ベリリウムイオンについて:
酸化ベリリウム、水酸化ベリリウム、硫酸ベリリウム四水和物等。
【0090】
アルミニウムイオンについて:
アルミニウムアセチルアセテート、アルミニウムイソプロピラート、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムエチラート、アルミニウムエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリ−n−ブトキシド、アルミニウムトリ−sec−ブトキシド、アルミニウムトリ−tert−ブトキシド、アルミニウムトリメトキシド、アルミニウムn−ブチラート、アルミニウムsec−ブチラート、アルミニウム−n−ブトキシド、アルミニウム−sec−ブトキシド、アルミニウム−tert−ブトキシド、アルミニウム−iso−プロピラート、アルミニウム−iso−プロポキシド、アルミニウムメチラート、アルミニウムエトキシド等。
【0091】
亜鉛イオンについて:
塩化亜鉛、塩化亜鉛アンモニウム、塩化亜鉛ジエチルエーテル錯体、塩化アンモニウム亜鉛、オレイン酸亜鉛、ギ酸亜鉛二水和物、クエン酸亜鉛、酢酸亜鉛二水和物、サリチル酸亜鉛三水和物、シュウ酸亜鉛二水和物、酒石酸亜鉛、硝酸亜鉛六水和物、トリフルオロメタンスルホン酸亜鉛等。
【0092】
チタニウムイオンについて:
三塩化シクロペンタジエチルチタニウム、ジシクロペンタジエチルチタニウム、チタニウムイソプロピラート、チタニウムイソプロポキシド、チタニウムエチラート、チタニウムテトライソプロポキシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニウムテトラ−n−ブトキシド、チタニウムテトラプロポキシド、チタニウムn−ブチラート、チタニウムn−ブトキシド、チタニウムiso−プロピラート、チタニウムiso−プロポキシド等。
【0093】
ジルコニウムイオンについて:
ジルコニウムアセチルアセテート、ジルコニウムイソプロポキシド、ジルコニウムテトライソプロポキシド、ジルコニウムテトラ−n−ブトキシド、ジルコニウムプロピラート、ジルコニウムiso−プロピラート、ジルコニウムiso−プロポキシド等。
【0094】
シリサイドイオンについて:
テトラメチルアンモニウムシリサイド、エチルシリサイド、テトラエチルオルソシリサイド、テトラエチルシリサイド、アンモニウムヘキサフルオロシリサイド等。
【0095】
これらの添加剤の加えられたインクのpHは、7〜10が好ましく、この範囲内にあるとガラスやシリコン基板を溶出させることは無い。ガラスやシリコン基板の溶出にはpHが低い程好ましく、7〜9がより好ましく、7〜8が最も好ましい。
【0096】
本発明のインク記録液の溶媒としては、水が主成分として使用されることが多いが、インクを所望の物性にするため、インクの乾燥を防止するため、またインクの溶解安定性を向上させるため等の目的で水溶性有機溶媒を使用することができる。
【0097】
すなわち、水溶性有機溶媒としては、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、ポリエチレングリコーノレ、ポリプロピレングリコール、1,5ペンタンジオール、1,6へキサンジオール、グリセリン、1,2,6−へキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類、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、2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプローラクタム等の含窒素複素環化合物、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、γ−ブチローラクトン等を用いることができる。これらの溶媒は、水とともに単独もしくは、複数混合して使用することができる。
【0098】
これらの中で特に好ましいものはジエチレングリコール、チオジエタノール、ポリエチレングリコール200〜600、トリエチレングリコール、グリセリン、1,2,6−へキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、ペトリオール、1,5−ペンタンジオール、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチルピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノンであり、これらを用いることによりインクの乾燥による目詰まりすなわち水分蒸発による噴射特性不良の防止、及び本発明のインクの溶解安定性向上する上で優れた効果が得られる。
【0099】
本発明の用いられる着色材としては、そのままあるいは上述した方法などでアルカリ金属を減らして本発明で示すインク中のアルカリ金属の含有量(約1000ppm)を満たすものであればいずれも使用することができる。
【0100】
水溶性染料としてはカラーインデックスにおいて酸性染料、直接性染料、塩基性染料、反応性染料、食用染料に分類される染料で、好ましくは耐水、耐光性が優れたものが用いられる。
【0101】
これら染料を具体的に挙げれば、酸性染料および食用染料として、
C.I.アシッドイエロー 17,23,42,44,79,142
C.I.アシッドレッド 1,8,13,14,18,26,27,35,37,42,52,82,87,89,92,97,106,111,114,115,134,186,249,254,289
C.I.アシッドブルー 9,29,45,92,249
C.I.アシッドブラック 1,2,7,24,26,94
C.I.フードイエロー 3,4
C.I.フードレッド 7,9,14
C.I.フードブラック 1,2
【0102】
直接性染料として、
C.I.ダイレクトイエロー 1,12,24,26,33,44,50,86,120,132,142,144
C.I.ダイレクトレッド 1,4,9,13,17,20,28,31,39,80,81,83,89,225,227
C.I.ダイレクトオレンジ 26,29,62,102
C.I.ダイレクトブルー 1,2,6,15,22,,25,71,76,79,86,87,90,98,163,165,199,202
C.I.ダイレクトブラック 19,22,32,38,51,56,71,74,75,77,154,168,171
【0103】
塩基性染料として、
C.I.べーシックイエロー 1,2,11,13,14,15,19,21,23,24,25,28,29,32,36,40,41,45,49,51,53,63,64,65,67,70,73,77,87,91
C.I.ベーシックレッド 2,12,13,14,15,18,22,23,24,27,29,35,36,38,39,46,49,51,52,54,59,68,69,70,73,78,82,102,104,109,112
C.I.べーシックブルー 1,3,5,7,9,21,22,26,35,41,45,47,54,62,65,66,67,69,75,77,78,89,92,93,105,117,120,122,124,129,137,141,147,155
C.I.ベーシックブラック 2,8
【0104】
反応性染料として、
C.I.リアクティブブラック 3,4,7,11,12,17
C.I.リアクティブイエロー 1,5,11,13,14,20,21,22,25,40,47,51,55,65,67
C.I.リアクティブレッド 1,14,17,25,26,32,37,44,46,55,60,66,74,79,96,97
C.I.リアクティブブルー 1,2,7,14,15,23,32,35,38,41,63,80,95等が使用できる。特に酸性染料および直接性染料が好ましく用いることができる。
【0105】
また、インクジェット用で新たに開発された染料ももちろん用いることができる。例えば、アビシア製のProjet Fast B1ack2,Projet Fast Magenta2,Projet Fast Yel1ow2,Projet Fast Cyan2(登録商品名)が挙げられる。
【0106】
顔料としては、無機顔料として、酸化チタン及び酸化鉄、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(アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料などを含む)、多環式顔料(例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、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。
【0107】
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。インク組成物中の着色剤としての顔料の添加量は、0.5〜25重量%程度が好ましく、より好ましくは2〜15重量%程度である。
【0108】
本発明において好ましく用いられ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、81、83、95、97、98、100、101、104、408、109、110、117、120、138、150、153、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、48:1、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、185、190、193、209、219、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(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。
【0109】
その他、顔料(例えばカーボン)の表面を樹脂等で処理し、水中に分散可能としたグラフト顔料や、顔料(例えばカーボン)の表面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加工顔料等が使用できる。また、顔料をマイクロカプセルに包含させ、該顔料を水中に分散可能なのものとしたものであっても良い。
【0110】
本発明の好ましい態様によれば、インク中の顔料は平均粒径が50nm〜200nmの範囲であることが好ましい。ここでいう平均粒径とは、体積累積パーセント50%の値をさす。体積累積パーセント50%の値を測定するには、例えば、インク中のブラウン運動を行っている粒子にレーザー光を照射し、粒子から戻ってくる光(後方散乱光)の振動数(光の周波数)の変化量から粒子径を求める動的光散乱法(ドップラー散乱光解析)といわれる方法を用いることができる。
【0111】
顔料分散剤としては、そのまま又は上述した方法などでアルカリ金属を減らすことで本発明で示すインク中のアルカリ金属の含有量を満たすものであればいずれも使用することができる。
【0112】
顔料は分散剤で水性媒体中に分散させて得られた顔料分散液として記録液に添加されるのが好ましい。好ましい分散剤としては、従来公知の顔料分散液を調整するのに用いられる公知の分散剤を使用することができる。
【0113】
高分子分散剤として例えば以下のものが挙げられる。
親水性高分子として、天然系ではアラビアガム、トラガンガム、グーアガム、カラヤガム、ロー力ストビーンガム、アラビノガラクトン、ペクチン、クインスシードデンプン等の植物性高分子、アルギン酸、カラギーナン、寒天等の海藻系高分子、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、コラーゲン等の動物系高分子、キサンテンガム、デキストラン等の微生物系高分子、半合成系ではメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の繊維素系高分子、デンプングリコール酸ナトリウム、デンプンリン酸エステルナトリウム等のデンプン系高分子、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸ブロピレングリコールエステル等の海藻系高分子、純合成系ではポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−アクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体−アクリル酸アルキルエステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−脂肪酸ビニルエチレン共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体等があげられる。
【0114】
これらの共重合体は重量平均分子量(Mw)が3,000〜50,000であるのが好ましく、より好ましくは5,000〜30,000、最も好ましくは7,000〜15,000である。Mwと数平均分子量(Mw)の比(Mw/Mn)は0.8〜1.3が好ましく、0.9〜1.1がより好ましい。
【0115】
高分子分散剤の添加量は、顔料を安定に分散させ、本発明の他の効果を失わせない範囲で単独または二種以上を適宣添加されて良い。顔料と分散剤との比としては1:0.06〜1:3の範囲が好ましく、より好ましくは1:0.125〜1:3の範囲である。
【0116】
また、水溶性界面活性剤を顔料分散剤として使用することも可能である。この場合、この使用量に対するインク粘度の上昇が高分子分散剤を使用した場合よりも小さく、インクジェット記録法に用いたときに良好な吐出特性の顔料インクを得やすい。
【0117】
顔料分散剤として使用する水溶性界面活性剤の具体例として、例えばアニオン界面活性剤としてはアルキルアリールスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルアリールエーテルリン酸塩、アルキルアリールエーテル硫酸塩、アルキルアリールエーテルエステル硫酸塩、オレフィンスルホン酸塩、アルカンオレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、エーテルカルボキシレート、スルホコハク酸塩、α−スルホ脂肪酸エステル、脂肪酸塩、高級脂肪酸とアミノ酸の縮合物、ナフテン酸塩等がある。
【0118】
カチオン界面活性剤としてはアルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、脂肪族アミン塩、ベンザルコニウム塩、第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、スルホニウム塩、オニウム塩等がある。
【0119】
ノニオン系界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、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グリコールエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ショ糖エステル、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、脂肪酸アルカノールアミド、アミンオキシド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、アルキル(ポリ)グリコキシド等がある。
【0120】
両性界面活性剤としてはイミダゾリニウムベタイン等のイミダゾリン誘導体、ジメチルアルキルラウリルベタイン、アルキルグリシン、アルキルジ(アミノエチル)グリシン等がある。
【0121】
分散剤としての界面活性剤の添加量は、顔料を安定に分散させ、本発明の他の効果を失わせない範囲で単独または二種以上を適宣添加されて良い。
【0122】
本発明のインクには上記着色剤、溶媒の他に従来知られている添加剤を加えることができる。これらもそのままあるいは上述した方法などでアルカリ金属を減らして本発明で示すインク中のアルカリ金属の含有量を満たすものであればいずれも使用することができる。
【0123】
例えば、インクの表面張力を調整する目的で浸透剤を添加することができ、このような浸透剤としては、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、などの多価アルコール類、ジ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フェニルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピ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クロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキル及びアリールエーテル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロック共重合体、フッ素系界面活性剤、エタノール、2−プロパノール等の低級アルコール類が挙げられる。
【0124】
さらに、インクには記録液の表面張力を調整して被記録材に対する浸透性を改良し、またインクジェットプリンタのヘッド部材に対する記録液の濡れ性を向上させることにより記録液の吐出安定性を改良する等の目的で界面活性剤を添加することができる。
【0125】
例えばアニオン界面活性剤としてはアルキルアリル、アルキルリン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルアリールエーテルリン酸塩、アルキルアリールエーテル硫酸塩、アルキルアリールエーテルエステル硫酸塩、オレフィンスルホン酸塩、アルカンオレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、エーテルカルボキシレート、スルホコハク酸塩、α−スルホ脂肪酸エステル、脂肪酸塩、高級脂肪酸とアミノ酸の縮合物、ナフテン酸塩等がある。
【0126】
カチオン界面活性剤としてはアルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、脂肪族アミン塩、ベンザルコニウム塩、第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、スルホニウム塩、オニウム塩等がある。
【0127】
ノニオン系界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、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グリコールエステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、ショ糖エステル、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビタンエステルのポリオキシエチレンエーテル、ソルビトールエステルのポリオキシエチレンエーテル、脂肪酸アルカノールアミド、アミンオキシド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、アルキル(ポリ)グリコキシド等がある。
【0128】
両性界面活性剤としてはイミダゾリニウムベタイン等のイミダゾリン誘導体、ジメチルアルキルラウリルベタイン、アルキルグリシン、アルキルジ(アミノエチル)グリシン等がある。
【0129】
インク組成物中でのこれら界面活性剤の添加量は0.01重量%〜5.0重量%であり、好ましくは0.5重量%〜3重量%である。0.01重量%未満では添加した効果は無く、5.0重量%より多い添加では記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けの発生といった問題がある。なお、前記界面活性剤は、単独または二種以上を混合して用いることができる。
【0130】
防腐防黴剤としては安息香酸ナトリウム、ぺンタクロロフェノールナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、デヒドロ酢酸ナトリウム等があり、なかでも本発明のアルカリ金属の含有量を達成するためには1,2−ジベンジルイソチアゾリン−3−オン(アビシア社製のプロキセルCRL、プロキセルLV、プロキセルBDN、プロキセルGXL、三愛石油社製のサンパックAP)を使用することが特に好ましい。
【0131】
pH調整剤としては、調合されるインクに悪影響をおよぼさずにpHを所望の値に調整できるものであれば、任意の物質を使用することができる。その例として、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩等が挙げられる。なかでも本発明のアルカリ金属の含有量を達成するためにはジエタノールアミン、トリエタノ−ルアミン等のアミン、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物、第4級オニウム水酸化物等を使用することが特に好ましい。
【0132】
その他目的に応じて防錆剤、水溶性紫外線吸収剤、水溶性赤外線吸収剤等を添加することもできる。
【0133】
本発明の記録液を収容した記録液収容部と、記録液滴を吐出させるための記録ヘッドとを有する記録ユニットを備えたインクジェット記録装置を添付図面を参照して説明するが、以下は構成例のひとつに過ぎず、本発明になんら限定を加えるものではない。
【0134】
図1は本発明の記録液を収容した記録液収容部を備えたインクカートリッジを搭載するシリアル型インクジェット記録装置の機構部の概略正面図である。このインクジェット記録装置の機構部は、両側の側板1、2間に主支持ガイドロッド3及び従支持ガイドロッド4を略水平な位置関係で横架し、これらの主支持ガイドロッド3及び従支持ガイドロッド4でキャリッジユニット5を主走査方向に摺動自在に支持している。キャリッジユニット5には、それぞれイエロー(Y)インク、マゼンタ(M)インク、シアン(C)インク、ブラック(Bk)インクをそれぞれ吐出する4個のヘッド6を、その吐出面(ノズル面)6aを下方に向けて搭載し、またキャリッジユニット5のヘッド6の上側には4個のヘッド6に各々インクを供給するための各色のインク供給体である4個のインクカートリッジ7y、7m、7c、7kを交換可能に搭載している。
【0135】
そして、キャリッジユニット5は主走査モータ8で回転される駆動プーリ(駆動タイミングプーリ)9と従動プーリ(アイドラプーリ)10との間に張装したタイミングベルト11に連結して、主走査モータ8を駆動制御することによってキャリッジ5、即ち4個のヘッド6を主走査方向に移動するようにしている。
【0136】
また、側板1、2をつなぐ底板12上にサブフレーム13、14を立設し、このサブフレーム13、14間に用紙16を主走査方向と直交する副走査方向に送るための搬送ローラ15を回転自在に保持している。そして、サブフレーム14側方に副走査モータ17を配設し、この副走査モータ17の回転を搬送ローラ15に伝達するために、副走査モータ17の回転軸に固定したギヤ18と搬送ローラ15の軸に固定したギヤ19とを備えている。
【0137】
さらに、側板1とサブフレーム12との間には、ヘッド6の信頼性維持回復機構(以下、「サブシステム」という。)21を配置している。サブシステム21は、各ヘッド6の吐出面をキャッピングする4個のキャップ手段22をホルダ23で保持し、このホルダ23をリンク部材24で揺動可能に保持して、キャリッジユニット5の主走査方向の移動でホルダ23に設けた係合部25にキャリッジユニット5が当接することで、キャリッジユニット5の移動に従ってホルダ23がリフトアップしてキャップ手段22でインクジェットヘッド6の吐出面6aをキャッピングし、キャリッジユニット5が印写領域側へ移動することで、キャリッジユニット5の移動に従ってホルダ23がリフトダウンしてキャップ手段22がインクジェットヘッド6の吐出面6aから離れるようにしている。
【0138】
なお、キャップ手段22は、それぞれ吸引チューブ26を介して吸引ポンプ27に接続すると共に、大気開放口を形成して、大気開放チューブ及び大気開放バルブを介して大気に連通している。また、吸引ポンプ27は吸引した廃液をドレインチューブ等を介して図示しない廃液貯留槽に排出する。
【0139】
さらに、ホルダ23の側方には、インクジェットヘッド6の吐出面6aをワイピングする繊維部材、発泡部材或いはゴム等の弾性部材からなるワイピング手段であるワイパブレード28をブレードアーム29に取付け、このブレードアーム29は揺動可能に軸支し、図示しない駆動手段で回動されるカムの回転によって揺動させるようにしている。
【0140】
次に、インクカートリッジ7について図2、図3を参照して説明する。ここで、図2は記録装置に装填する前のインクカートリッジの外観斜視図、図3はインクカートリッジの正断面図である。
インクカートリッジ7は、図3に示すように、カートリッジ本体41内に所要の色のインクを吸収させたインク吸収体42を収容してなる。カートリッジ本体41は、上部に広い開口を有するケース43の上部開口に上蓋部材44を接着又は溶着して形成したものであり、例えば樹脂成型品からなる。また、インク吸収体42は、ウレタンフォーム体等の多孔質体からなり、カートリッジ本体41内に圧縮して挿入した後、インクを吸収させている。
【0141】
カートリッジ本体41のケース43底部には記録ヘッド6へインクを供給するためのインク供給口を形成し、このインク供給口は押え部材45で押えられ、このインク供給口の押え部材45内周面にはシールリング46を嵌着している。また、上蓋部材44には大気開放口47を形成している。
そして、カートリッジ本体41には、装填前の状態で、インク供給口を塞ぐとと共に装填時や輸送時などのカートリッジ取扱い時、或いは真空包装時による幅広側壁に係る圧力でケース43が圧縮変形されて内部のインクが漏洩することを防止するため、キャップ部材50を装着している。
【0142】
また、大気開放口47は、図2に示すように、酸素透過率が100ml/m2以上のフィルム状シール部材55を上蓋部材44に貼着してシールしている。このシール部材55は大気開放口47と共にその周囲に形成した複数本の溝48をもシールする大きさにしている。このように大気開放口47を酸素透過率が100ml/m2以上のシール部材55でシールすることで、インクカートリッジ7を透気性のないアルミラミネートフィルム等の包装部材を用いて減圧状態で包装することにより、インク充填時やインク吸収体42とカートリッジ本体41との間に生じる空間A(図3参照)にある大気のためにインク中に気体が溶存したときでも、シール部材55を介してインク中の空気が真空度の高いカートリッジ本体41外の包装部材との間の空間に排出され、インクの脱気度が向上する。
【0143】
また、図4には、本発明の記録液を収容した記録液収容部と、記録液滴を吐出させるためのヘッド部を備えた記録ユニットの構成例を示し、説明する。
すなわち、記録ユニット30は、シリアルタイプのものであり、インクジェットヘッド6と、このインクジェットヘッド6に供給される記録液を収容するインクタンク41と、このインクタンク41内を密閉する蓋部材とで主要部が構成される。インクジェットヘッド6には、記録液を吐出するための多数のノズル32が形成されている。記録液はインクタンク41から、図示しないインク供給管を介して、やはり図示しない共通液室へと導かれ、電極31より入力される記録装置本体からの電気信号に応じて、ノズル32より吐出される。このようなタイプの記録ユニットは、構成上、安価に製造できるタイプのヘッド、いわゆるサーマル方式、バブル方式と呼ばれる、熱エネルギーを駆動の動力源とするヘッドに良く用いられる構造である。
【0144】
インク滴を吐出させるためのヘッド部について、図5に構成例を示し説明する。図5は静電方式のヘッド部全体の断面側面図である。
この構成例のヘッドは3枚のシリコンの単結晶基板101、102(102a及び102b)、103を重ねて接合した積層構造のものである。シリコンの単結晶基板の使用は、インクを吐出させるための薄い振動板(数μm程度の厚さ)をエッチングで作製する際に加工上好適であり、また、数μm程度のギャップを高精度に後述する陽極接合で形成する際にも好都合な材料である。さらにまた、静電気力を働かせて振動板を振動させる際には、電極に電圧を印加して静電気力を発生させる必要性があるが、シリコンは半導体であり、低抵抗とすることができるため、振動板側の電極の代用をすることができ、振動板側に個別に電極を設ける必要性がない等の利点を有する。
【0145】
その中間の第1基板101は、底壁を振動板105とする液室106を構成する凹部と、凹部の後部に設けられた流体抵抗部107を構成するインク流入口のための細溝と、液室106にインクを供給するための共通のインクキャビティ108を構成する凹部を有する。
【0146】
次に、第1基板101の下面に接合される下側の第2基板102は102bの単結晶シリコン基板上に102aのシリコン酸化膜を設けたものである。前記第1基板102aには振動板105とほぼ同じ形状の電極121が形成される。電極121は(電極)端子部123を有し、電極の(電極)端子部123を除き、電極121及び電極のリード部全体を絶縁膜122で被覆している。第2基板はシリコン以外にも例えば耐熱ガラス等を使用したものも知られている。
【0147】
次に、第1基板101の上面に接合される上側の第3基板103によって、ノズル孔104、インク吐出室106、流体抵抗部107(インクの流れを規制する部材)及びインクキャビティ108が構成される。そして基板103にはインクキャビティ108に連通するインク供給口131を穿設する。インク供給口131は図示しない接続パイプ及びチューブを介して図示しないインクカートリッジに接続される。第3基板はシリコン以外にも、例えばガラス、ニッケル、プラスチック、ステンレス等を使用したものも知られている。
【0148】
上記のようにして構成された静電気力を利用する構成例のインクジェットヘッドでは、電極121に発振回路142より正のパルス電圧を印加すると、電極121の表面がプラス電位に帯電し、対応する振動板105の下面がマイナス電位に帯電して、振動板105が静電気の吸引作用により下方へ撓む。
【0149】
次に、電極121へのパルス電圧の印加をOFFすると、撓んだ振動板105が復元するため、液室106内の圧力が急激に上昇し、ノズル孔104よりインク液滴141が形成され、図示しない受像体に向けてインク吐出が行われる。そして、さらに、振動板105が再び下方へ撓むことにより、インクがインクキャビティ108より流体抵抗部107を通じて液室106内に補給される。発振回路142には、上記のようにパルス電圧をON/OFFさせるものや交流電源等が用いられる。記録にあたっては、それぞれのノズル孔104の電極121に印加すべき電気パルスを制御して行う。
【0150】
本発明のインクは、上記の構成例のようなプリンタに使用されるシリコン及びシリコン酸化物の溶出を抑制でき、プリンタの設計精度の低下によるインク滴の大きさや吐出速度の変化による画像品質の低下、吐出不良の発生、結合部の接合強度の低下による故障といった問題を防止し、またインクへのシリコン溶出による目詰まりを防止することができる。
【0151】
【実施例】
以下に本発明の実施例および比較例を示す。なお、特に記載の無い限り添加比率は有効成分の重量%を指す。
【0152】
(スルホニウム塩の合成方法)
スルホニウム塩の合成撹拌装置、還流冷却器、温度計を備え付けた1リットル容量の4首フラスコを窒素置換した後、これにジメチルスルフィド12.4g(0.2モル)およびアセトニトリル200mlを加えて混合溶解し、撹拌しながら加熱還流条件下で100mlのアセトニトリルに溶解したクロロベンゼン22.5g(0.2モル)を1時間かけて滴下し、さらに5時間撹拌しながら加熱還流条件下で反応を続けたところ、白色の結晶が析出した。
続いて室温まで冷却し、析出した結晶を濾別し、乾燥したところ、フェニルジメチルスルホニウムクロライド30.2g(収率86.7%)が得られた。(反応式1)
このようにして得られたフェニルジメチルスルホニウムクロライド8.7g(0.05モル)をメタノール−水(1/1(容積比))200mlに溶解して同容量のフラスコに入れ、得られた溶液に300mlの水に溶解された水酸化ナトリウム2.0g(0.05モル)を撹拌しながら滴下したところ、沈殿が生じて白濁しスラリー状となった。(反応式2)
滴下終了後、室温で1時間撹拌を続け、次いで結晶を濾別した後、メタノールで再結晶したところ、フェニルジメチルスルホニウムヒドロキシド6.5g(収率83.0%)が得られた。
このフェニルジメチルスルホニウムヒドロキシドの元素分析を行った。結果を表7に示す。
【0153】
(反応式1および2)
【化12】
【0154】
【表7】
【0155】
表8に示す化合物No.27からNo.50のスルホニウム塩を上記と同様の方法で合成した。
但し、常温で気体の化合物を反応させる時は、液体窒素等で冷却して液化させるか、または加圧してオートクレイブ中で反応させた。
【0156】
【表8】
【0157】
(実施例1)
下記式のブラック染料 3重量%
【化13】
グリセリン 5重量%
エチレングリコール 20重量%
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
(日光ケミカルズ社製、アニオン系界面活性剤) 1.0重量%
サンパックAP(三愛石油社製、防かび剤) 0.4重量%
テトラブチルホスホニウムヒドロキシド
(アルドリッヒ試薬:腐食防止剤) 1.0重量%
イオン交換水 残 量
上記処方の混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は814ppmとなっていた。またpH値は9.5であった。
【0158】
このインクを振動板が110面の上に熱酸化処理によりシリコン酸化物の膜を1000Å設けた面からなり、耐熱ガラス#7740、100面及び110面、111面のシリコンからなる液室、100面及び111面からなるノズル、流体抵抗からなる静電気力により振動板を変形させ吐出せしめる方式のインクジェット・プリンターに充填し、以下の条件で以下に述べる印字試験、信頼性試験を行った。
駆動周波数:12KHz
駆動電圧 :23V
ノズル直径:30μm
液滴体積 :30pl/dot
ノズル数 :48ノズル
ドット密度:600dpi
【0159】
試験1(T1)初期印字試験
市販のコピー用紙3種、ボンド紙3種上に印字を行い、画像の特性を調べた。
【0160】
試験2(T2)信頼性試験(印字休止後印字試験、接液性)
上記プリンタにインクを充填したまま50℃、60%RHの環境下に1か月間プリンターを放置した後、印字を行い正常な印字が可能か否かを試験した。また、ガラス及びシリコンの厚さ変化量及び酸化膜の膜厚変化量を測定した。尚、ガラス及びシリコンの厚さ変化量は、接液した後のインクをプラズマ発光分光分析により分析し、インク中のシリコン濃度とそれぞれの材料の密度から換算して求めた。
【0161】
初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.3以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、耐熱ガラス#7740(商品名:パイレックス#7740、米国 Corning Glrss Works社製)の厚さ変化は0.18μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.16μm、110面が約0.06μm、111面が約0.04μmであり、液室、流体抵抗、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約3Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0162】
(実施例2)
実施例1のテトラブチルホスホニウムヒドロキシドの代わりにトリブチルスルホニウムヒドロキシド(化合物No.29腐食防止剤)を1.0重量%用いた以外は実施例1と同様に試験を行った。
その結果、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.3以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、耐熱ガラス#7740の厚さ変化は0.18μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.16μm、110面が約0.06μm、111面が約0.04μmであり、液室、流体抵抗、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約3Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0163】
(実施例3)
下記式のシアン染料 3重量%
【化14】
グリセリン 10重量%
ジエチレングリコール 10重量%
サーフィノール465(アセチレンアルコールの
エチレンオキサイド添加物;Air Products and Chemicals Inc.
製ノニオン界面活性剤) 1.0重量%
ジエチレングリコールモノブチルエーテル 3重量%
プロキセルCRL(アビシア社製、防かび剤) 0.4重量%
テトラブチルホスホニウムヒドロキシド
(アルドリッヒ試薬:腐食防止剤) 0.5重量%
イオン交換水 残 量
上記処方の混合物を50℃にて撹拌しながら、4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は913ppmとなっていた。またpH値は9.2であった。
【0164】
このインクを前記した図5に示す構成のヘッドを搭載したプリンタを用いて印字試験を実施し、信頼性試験を行った。なお、図5の構成のヘッドは、下記の条件で作成したものを用いた。
第1基板101は両面研磨された(110)面方位のp型単結晶シリコンウェハ、第2基板は両面研磨された(100)面方位のp型単結晶シリコンウェハ102bと熱酸化膜102aからなり、これら基板をマスク及びアルカリ液による異方性エッチングを施すことにより図5に示したように液室106、流体抵抗部107及びインクキャビティ108等に相当する各凹部を形成し、更に電極121、電極リード部、電極端子123、絶縁膜122を形成した。振動板105の厚さは20μmで、熱酸化処理によりシリコン酸化物の膜を1000Å設けた。
さらに、図5のように第1基板101の上側に、両面研磨された(100)面方位のn型単結晶シリコンウェハに異方性のドライエッチングによりノズル孔104、インク供給口131等を形成し、第3基板103を接合し、発振回路142等を図のように接続して電極端子123に正のパルス電圧を印加して印字した。
よってインクと接する面は、振動板が110面の上に熱酸化処理によりシリコン酸化物の膜を1000Å設けた面、液室が100面、110面及び111面のシリコン、ノズルが100面及び異方性のドライエッチの面のシリコン、流体抵抗部が100面、110面のシリコンからなる。
【0165】
また、プリンタの印字条件は下記の通りで行った。
駆動周波数:12KHz
駆動電圧 :23V
ノズル直径:30μm
液滴体積 :30pl/dot
ノズル数 :48ノズル
ドット密度:600dpi
【0166】
試験1(T1)初期印字試験
市販のコピー用紙3種、ボンド紙3種上に印字を行い、画像の特性を調べた。
【0167】
試験2(T2)印字休止後印字試験、シリコン接液性
上記プリンタにインクを充填したまま50℃、60%RHの環境下に1か月間プリンターを放置した後、印字を行い正常な印字が可能か否かを試験した。また、シリコンの厚さ変化量及び酸化膜の膜厚変化量を測定した。
【0168】
初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.3以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.15μm、110面が約0.06μm、111面が約0.04μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約3Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0169】
(実施例4)
実施例3のテトラブチルホスホニウムヒドロキシドの代わりにテトラブチルアルソニウムヒドロキシド(化合物No.74腐食防止剤)を0.5重量%用いた以外は実施例3と同様にして試験を行った。
【0170】
その結果、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.3以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.15μm、110面が約0.06μm、111面が約0.04μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約3Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0171】
(実施例5)
下記式のイエロー染料 2重量%
【化15】
グリセリン 3重量%
トリエチレングリコール 10重量%
【化16】
上記式のジアルキルスルホ琥珀酸塩
(アニオン界面活性剤) 1.0重量%
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2重量%
プロキセルBND(アビシア社製防かび剤) 0.4重量%
イオン交換水 残 量
上記処方の混合物を50℃にて撹拌しながら、化1のホスホニウム化合物の水酸化物をインク中のアニオン性化合物の当量に対し40%、化3のホスホニウム化合物の水酸化物をインク中のアニオン性化合物の当量に対し40%添加した。そのまま4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は29ppmとなっていた。またpH値は9.7であった。
【0172】
上記のインクを実施例1と同様に(耐熱ガラス#7740の代わりに無アルカリガラス基板を用いた)試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度0.9以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、無アルカリガラス基板(OA−2日本電気硝子社製)の厚さ変化は0.19μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.15μm、110面が約0.07μm、111面が約0.05μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約3Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0173】
(実施例6)
実施例5において、化合物No.1のホスホニウム化合物の水酸化物をインク中のアニオン性化合物の当量に対し40%、化合物No.3のホスホニウム化合物の水酸化物をインク中のアニオン性化合物の当量に対し40%添加する代わりに、化合物No.27のスルホニウム化合物の水酸化物をインク中のアニオン性化合物の当量に対し40%、化29のスルホニウム化合物の水酸化物をインク中のアニオン性化合物の当量に対し40%添加した以外は実施例5と同様にして試験を行った。
【0174】
その結果、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度0.9以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、無アルカリガラス基板(OA−2日本電気硝子社製)の厚さ変化は0.19μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.15μm、110面が約0.07μm、111面が約0.05μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約3Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0175】
(実施例7)
下記式のマゼンタ染料 2.5重量%
【化17】
ジエチレングリコール 20重量%
ポリオキシエチレン(6)トリデシルエーテル酢酸ナトリウム
(日光ケミカルズ社製、アニオン系界面活性剤) 0.3重量%
2−ピロリドン 2重量%
プロキセルGXL(アビシア社製、防かび剤) 0.4重量%
サーフィノール61
(3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール) 0.9重量%
イオン交換水 残 量
上記処方の混合物を50℃にて、4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は460ppmとなっていた。またpH値は10.1であった。
【0176】
上記のインクを実施例4と同様に試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.1以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.32μm、110面が約0.10μm、111面が約0.08μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約5Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0177】
(実施例8)
実施例7のサーフィノール61(3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール)の代わりに水酸化ベリリウム(腐食防止剤)を0.9重量%用いた以外は実施例7と同様にして試験を行った。
その結果、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.1以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.32μm、110面が約0.10μm、111面が約0.08μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約5Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0178】
(実施例9)
カルボキシル基結合型カーボンブラック分散液
(平均粒径128nm) 5重量%
グリセリン 10重量%
ジエチレングリコール 10重量%
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
(日光ケミカルズ社製、アニオン系界面活性剤) 1.0重量%
2−ピロリドン 2重量%
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2重量%
サンパックAP(三愛石油製、防かび剤) 0.4重量%
オルフィンB(3−メチル−1−ブチン−3−
オール日信化学工業社製:腐食防止剤) 0.5重量%
イオン交換水 残 量
上記処方の混合物を50℃にて撹拌しながら、4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.8μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は1020ppmとなっていた。またpH値は8.3であった。
【0179】
上記のインクを実施例4と同様に試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.4以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.20μm、110面が約0.07μm、111面が約0.04μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約3Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0180】
(実施例10)
実施例9のオルフィンB(3−メチル−1−ブチン−3−オールの代わりにアルミニウムエチラート0.5重量%(腐食防止剤)を0.5重量%用いた以外は実施例9と同様にして試験を行った。
その結果、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.4以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.20μm、110面が約0.07μm、111面が約0.04μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約3Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0181】
(実施例11)
実施例1のブラック染料の代わりにカチオン性カーボンブラックの分散液(キャボット・スペシャルティ・ケミカルズ・インク社製)を固形分で5%加え、テトラブチルホスホニウムヒドロキシドを除いた下記処方のインクを用い、実施例1と同様に、混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.8μmのフィルターで瀘過を行った。
カチオン性カーボンブラックの分散液 5重量%
グリセリン 5重量%
エチレングリコール 20重量%
オルフィンE1010 1.0重量%
サンパックAP(三愛石油製、防かび剤) 0.4重量%
イオン交換水 残 量
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は932ppmとなっていた。またpH値は9.8であった。
【0182】
上記のインクを実施例1と同様に(耐熱ガラス#7740の代わりに無アルカリガラス基板を用いた)試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.2以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、無アルカリガラス基板(OA−10日本電気硝子社製)の厚さ変化0.31μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.18μm、110面が約0.08μm、111面が約0.05μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約4Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0183】
(実施例12)
実施例1のブラック染料の代わりにシアン顔料として下記の分散液を15%加え、腐食防止剤として下記の化合物を用いた以外は実施例1と同じ処方の混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.8μmのフィルターで瀘過を行った。
【0184】
<分散液>
C.I.ピグメントブルー15:3(フタロシアニンブルー)
(平均粒径123nm) 20重量%
分散剤(スチレン−アクリレート
−メタクリル酸ジエタノールアミン塩共重合体) 4.5重量%
エチレングリコール 30重量%
水 残 量
<腐食防止剤>
トリブチルボラート(関東化学社製試薬) 0.1重量%
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は932ppmとなっていた。またpH値は9.8であった。
【0185】
上記のインクを実施例1と同様に試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.3以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でも何らの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、耐熱ガラス#7740の厚さ変化は0.15μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.18μm、110面が約0.03μm、111面が約0.05μmであり、液室、流体抵抗、ノズルとして問題のない厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約3Åであり、振動板として問題にない膜厚変化量であった。
【0186】
(実施例13)
実施例3のシアン染料の代わりにイエロー顔料として下記の分散液を20重量%加え、腐食防止剤として下記のカチオン性化合物を用いた以外は実施例2と同じ処方の混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.8μmのフィルターで瀘過を行った。
<分散液>
C.I.ピグメントイエロー138(平均粒径96nm) 25重量%
分散剤(ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物) 8重量%
アンモニア水 1.3重量%
エチレングリコール 25重量%
水 残 量
<腐食防止剤>
カチオンポリマー(日本触媒社製) 1.0重量%
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は886ppmとなっていた。またpH値は9.1であった。
【0187】
上記のインクを実施例1と同様に試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度0.9以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.29μm、110面が約0.13μm、111面が約0.10μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約5Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0188】
(実施例14)
実施例13のカチオンポリマーの代わりに塩化亜鉛(腐食防止剤)を1.0重量%用いた以外は実施例13と同様にして試験を行った。その結果、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度0.9以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.29μm、110面が約0.13μm、111面が約0.10μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約5Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0189】
(実施例15)
実施例1のブラック染料の代わりにカチオン性のイエロー染料として下記の色材を用い、テトラブチルホスホニウムヒドロキシドを除いた下記処方のインクを用い、実施例1と同様に、混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.3μmのフィルターで瀘過を行った。
【0190】
カチオン性イエロー染料カヤクリルED(日本化薬社製) 3重量%
グリセリン 5重量%
エチレングリコール 20重量%
2−エチル−1,3−ヘキサンジオール 2.0重量%
サンパックAP(三愛石油製、防かび剤) 0.4重量%
イオン交換水 残 量
<腐食防止剤>
カチオン界面活性剤カチオンG−50
(塩化ベンザルコニウム三洋化成工業社製) 1.0重量%
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は886ppmとなっていた。またpH値は9.1であった。
上記のインクを実施例1と同様に試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.2以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。シリコン接液性では、耐熱ガラス#7740の厚さ変化は0.15μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.19μm、110面が約0.11μm、111面が約0.12μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約5Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0191】
(実施例16)
実施例3のシアン染料の代わりにイエロー顔料として下記の分散液を20%加え、腐食防止剤として下記の化合物を用いた以外は実施例2と同じ処方の混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.8μmのフィルターで瀘過を行った。
<分散液>
C.I.ピグメントイエロー138(平均粒径96nm) 25重量%
分散剤(ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物) 8重量%
アンモニア水 1.3重量%
エチレングリコール 25重量%
水 残 量
<腐食防止剤>
チタニウムエチラート 1.0重量%
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は886ppmとなっていた。またpH値は9.1であった。
【0192】
上記のインクを実施例1と同様に試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.2以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.19μm、110面が約0.11μm、111面が約0.12μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約5Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0193】
(実施例17)
実施例1のブラック染料の代わりにカチオン性のマゼンタ染料として下記の色材を用い、テトラブチルホスホニウムヒドロキシドを除いた下記処方のインクを用い、実施例1と同様に、混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.3μmのフィルターで瀘過を行った。
【0194】
カチオン性マゼンタ染料カヤクリルED(日本化薬社製) 3重量%
グリセリン 5重量%
エチレングリコール 20重量%
オルフィンE1010 1.0重量%
サンパックAP(三愛石油製、防かび剤) 0.4重量%
イオン交換水 残 量
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は958ppmとなっていた。またpH値は9.7であった。
【0195】
上記のインクを実施例1と同様に(耐熱ガラス#7740の代わりに青板ガラスを用いた)試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.1以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、青板ガラス(軟質ガラスHOYA社製)の厚さ変化は0.21μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.25μm、110面が約0.11μm、111面が約0.08μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約5Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0196】
(実施例18)
実施例6のイエロー染料の代わりにマゼンタ顔料として下記の分散液を12%加え、腐食防止剤として下記の化合物を用いた以外は実施例6と同じ処方の混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.8μmのフィルターで瀘過を行った。
【0197】
<分散液>
C.I.ピグメントレッド122(平均粒径120nm) 33重量%
分散剤(ジポリオキシエチレン
ノニルフェニルエーテルリン酸) 17.5重量%
No.13の化合物 1.5重量%
エチレングリコール 25重量%
水 残 量
【0198】
<腐食防止剤>
ジルコニウムイソプロポキシド 1.0重量%
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は958ppmとなっていた。またpH値は9.7であった。
【0199】
上記のインクを実施例1と同様に(耐熱ガラス#7740の代わりに青板ガラスを用いた)試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.1以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、青板ガラス(軟質ガラス、HOYA社製)の厚さ変化は0.21μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.25μm、110面が約0.11μm、111面が約0.08μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約5Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0200】
(実施例19)
実施例1のブラック染料の代わりにマイクロカプセル化カーボンブラックとして下記の色材を用い、テトラブチルホスホニウムヒドロキシドを除いた下記処方のインクを用い、実施例1と同様に、混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.3μmのフィルターで瀘過を行った。
【0201】
マイクロカプセル化カーボンブラック(平均粒径110nm)
(大日本インキ化学工業社製) 5重量%
グリセリン 5重量%
エチレングリコール 20重量%
オルフィンE1010 1.0重量%
サンパックAP(三愛石油製、防かび剤) 0.4重量%
イオン交換水 残 量
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は156ppmとなっていた。またpH値は9.7であった。
【0202】
上記のインクを実施例1と同様に(耐熱ガラス#7740の代わりに感光性ガラス(HOYA社製)を用い)試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.0以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、感光性ガラス(HOYA社製)の厚さ変化は0.21μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.26μm、110面が約0.10μm、111面が約0.06μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約4Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0203】
(実施例20)
実施例6のイエロー染料の代わりにマゼンタ顔料として下記の分散液を12%加え、腐食防止剤として下記の化合物を用いた以外は実施例6と同じ処方の混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.8μmのフィルターで瀘過を行った。
<分散液>
C.I.ピグメントレッド122(平均粒径120nm) 33重量%
分散剤(ジポリオキシエチレンノニル
フェニルエーテルリン酸) 17.5重量%
No.13の化合物 1.5重量%
エチレングリコール 25重量%
水 残 量
<腐食防止剤>
テトラメチルアンモニウムシリケート 1.0重量%
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は958ppmとなっていた。またpH値は9.7であった。
【0204】
上記のインクを実施例1と同様に(耐熱ガラス#7740の代わりに感光性ガラス(HOYA社製)を用いた)試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.1以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、感光性ガラス(HOYA社製)の厚さ変化は0.21μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.25μm、110面が約0.11μm、111面が約0.08μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約5Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0205】
(実施例21)
実施例1のブラック染料の代わりにイエロー染料として、Projet Fast Yellow2(アビシア製)をイオン交換樹脂によりアルカリ金属の一部を一旦遊離酸とした後、化合物No.3のホスホニウム化合物の水酸化物に一部置換した染料を3%加えた以外は実施例1と同じ処方の混合物を50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.8μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は630ppmとなっていた。またpH値は9.6であった。
【0206】
上記のインクを実施例1と同様に(耐熱ガラス#7740の代わりに低アルカリガラス基板を用いた)試験を行ったところ、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度0.9以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、低アルカリガラス基板(BLC日本電気硝子社製)の厚さ変化は0.21μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.40μm、110面が約0.15μm、111面が約0.13μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約6Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0207】
(実施例22)
実施例21の化合物No.3のホスホニウム化合物の水酸化物の代わりに化合物No.29のスルホニウム化合物の水酸化物を用いた以外は実施例21と同様にして試験を行った。その結果、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度0.9以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でもなんらの回復手段を用いることなく正常な印字が可能であった。接液性では、低アルカリガラス基板(BLC日本電気硝子社製)の厚さ変化は0.21μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.40μm、110面が約0.15μm、111面が約0.13μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして問題の無い厚さの変化量であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約6Åであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0208】
(実施例23)
実施例1のテトラブチルホスホニウムヒドロキシドの代わりに、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド0.5重量%とトリブチルスルホニウムヒドロキシド0.5重量%の混合体を1.0重量%用いた以外は実施例1と同様に試験を行った。その結果、初期印字試験では、いずれの紙上においても画像濃度1.3以上の鮮明な画像が得られた。印字休止後の印字でも何らの回復手段を用いること無く正常な印字が可能であった。接液性では、耐熱ガラス#7740の厚さ変化は0.1μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約0.15μm、110面が約0.04μm、111面が約0.03μmであり、液室、流対抵抗、ノズルとして問題の無い厚さの変化であった。また、110面のシリコン酸化膜の膜厚変化量は約3Aであり、振動板として問題の無い膜厚変化量であった。
【0209】
(比較例1)
実施例1のインク処方において、テトラブチルホスホニウムヒドロキシドの代わりに水酸化リチウムを添加してpH調整をした。50℃にて4時間の撹拌を続けた後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
【化18】
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は940ppmとなっていた。またpH値は9.8であった。
このインクを実施例1と同様にプリンタに充填して、印字、保存試験を行った。このインクでは、実施例1と同等の初期画像が得られたが、印字休止後噴射応答性試験では、インクへのシリコンの溶出により染料の溶解安定性が悪くなったために8/48ノズルに吐出不良が発生した。
接液性では、耐熱ガラス#7740の厚さ変化は11.2μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約6.0μm、110面が約3.5μm、111面が約0.60μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして精度の問題が発生する変化量であり、また110面のシリコン酸化膜は全て溶出しており、振動板として問題となる変化量であった。
【0210】
(比較例2)
実施例2のインク処方において、トリブチルスルホニウムヒドロキシドの代わりに水酸化ナトリウムを添加してpH調整をした。50℃にて4時間の撹拌を続けた後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
【化19】
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は940ppmとなっていた。またpH値は9.8であった。
このインクを実施例1と同様にプリンタに充填して、印字、保存試験を行った。このインクでは、実施例1と同等の初期画像が得られたが、印字休止後噴射応答性試験では、インクへのシリコンの溶出により染料の溶解安定性が悪くなったために8/48ノズルに吐出不良が発生した。
接液性では、耐熱ガラス#7740の厚さ変化は11.2μm、シリコンの厚さ変化量は100面が約6.0μm、110面が約3.5μm、111面が約0.60μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして精度の問題が発生する変化量であり、また110面のシリコン酸化膜は全て溶出しており、振動板として問題となる変化量であった。
【0211】
(比較例3)
実施例3のインク処方において、テトラブチルホスホニウムヒドロキシドの代わりに水酸化ナトリウムを添加しpH調整をした。50℃にて4時間の撹拌を続けた後、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は1280ppmとなっていた。またpH値は10.3であった。
このインクを実施例3と同様にプリンタに充填して、印字、保存試験を行った。このインクでは、実施例2と同等の初期画像が得られたが、印字休止後噴射応答性試験では、インクへのシリコンの溶出により染料の溶解安定性が悪くなったために28/48ノズルに吐出不良が発生した。
シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約8.2μm、110面が約4.7μm、111面が約0.80μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして精度の問題が発生する変化量であり、また110面のシリコン酸化膜は全て溶出しており、8/48の振動板が、薄くなったために振動に耐えられず破損していた。
【0212】
(比較例4)
実施例4のインク処方において、テトラブチルアルソニウムヒドロキシドの代わりに水酸化カリウムを添加しpH調整をした。50℃にて4時間の撹拌を続けた後、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は1280ppmとなっていた。またpH値は10.3であった。
このインクを実施例3と同様にプリンタに充填して、印字、保存試験を行った。このインクでは、実施例2と同等の初期画像が得られたが、印字休止後噴射応答性試験では、インクへのシリコンの溶出により染料の溶解安定性が悪くなったために28/48ノズルに吐出不良が発生した。
シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約8.2μm、110面が約4.7μm、111面が約0.80μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして精度の問題が発生する変化量であり、また110面のシリコン酸化膜は全て溶出しており、8/48の振動板が、薄くなったために振動に耐えられず破損していた。
【0213】
(比較例5)
実施例5のインク処方において、化1、化3の化合物の代わりに水酸化カリウムをインク中のアニオン性化合物の当量に対し40%、水酸化リチウムをインク中のアニオン性化合物の当量に対し40%添加した。そのまま4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は970ppmとなっていた。またpH値は9.6であった。
このインクを実施例3と同様にプリンタに充填して、印字、保存試験を行った。
このインクでは、実施例3と同等の初期画像が得られたが、印字休止後噴射応答性試験では、インクへのシリコンの溶出により染料の溶解安定性が悪くなったために12/48ノズルに吐出不良が発生した。
接液性では、無アルカリガラス基板(OA−2日本電気硝子社製)の厚さ変化は13.9μm、シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約6.2μm、110面が約3.6μm、111面が約0.60μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして精度の問題が発生する変化量であり、また110面のシリコン酸化膜は全て溶出しており、振動板として問題となる変化量であった。
【0214】
(比較例6)
実施例6のインク処方において、No.27、No.29の化合物の代わりに水酸化ナトリウムをインク中のアニオン性化合物の当量に対し40%、水酸化リチウムをインク中のアニオン性化合物の当量に対し40%添加した。そのまま4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は970ppmとなっていた。またpH値は9.6であった。
このインクを実施例3と同様にプリンタに充填して、印字、保存試験を行った。このインクでは、実施例3と同等の初期画像が得られたが、印字休止後噴射応答性試験では、インクへのシリコンの溶出により染料の溶解安定性が悪くなったために12/48ノズルに吐出不良が発生した。
接液性では、無アルカリガラス基板(OA−2日本電気硝子社製)の厚さ変化は13.9μm、シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約6.2μm、110面が約3.6μm、111面が約0.60μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして精度の問題が発生する変化量であり、また110面のシリコン酸化膜は全て溶出しており、振動板として問題となる変化量であった。
【0215】
(比較例7)
実施例7のインク処方において、腐食防止剤の代わりに水酸化カリウムを添加してpH調整をした。50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は810ppmとなっていた。またpH値は10.1であった。
このインクを実施例4と同様にプリンタに充填して、印字、保存試験を行った。このインクでは、実施例4と同等の初期画像が得られたが、印字休止後噴射応答性試験では、インクへのシリコンの溶出により染料の溶解安定性が悪くなったために4/48ノズルに吐出不良が発生した。
シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約5.3μm、110面が約3.1μm、111面が約0.50μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして精度の問題が発生する変化量であり、また110面のシリコン酸化膜は全て溶出しており、振動板として問題となる変化量であった。
【0216】
(比較例8)
実施例8のインク処方において、腐食防止剤の代わりに水酸化ナトリウムを添加してpH調整をした。50℃にて4時間の撹拌を続け、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は810ppmとなっていた。またpH値は10.1であった。
このインクを実施例4と同様にプリンタに充填して、印字、保存試験を行った。このインクでは、実施例4と同等の初期画像が得られたが、印字休止後噴射応答性試験では、インクへのシリコンの溶出により染料の溶解安定性が悪くなったために4/48ノズルに吐出不良が発生した。
シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約5.3μm、110面が約3.1μm、111面が約0.50μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして精度の問題が発生する変化量であり、また110面のシリコン酸化膜は全て溶出しており、振動板として問題となる変化量であった。
【0217】
(比較例9)
実施例9のインク処方において、腐食防止剤の代わりに水酸化ナトリウムを添加してpH調整をした。50℃にて4時間の撹拌を続けた後、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は870ppmとなっていた。またpH値は8.3であった。
このインクを実施例9と同様にプリンタに充填して、印字、保存試験を行った。このインクでは、実施例5と同等の初期画像が得られたが、印字休止後噴射応答性試験では、インクへのシリコンの溶出により染料の溶解安定性が悪くなったために7/48ノズルに吐出不良が発生した。
シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約5.8μm、110面が約3.4μm、111面が約0.60μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして精度の問題が発生する変化量であり、また110面のシリコン酸化膜は全て溶出しており、振動板として問題となる変化量であった。
【0218】
(比較例10)
実施例12のインク処方において、トリブチルボラート(腐食防止剤)の代わりに水酸化リチウムを添加してpH調整をした。50℃にて4時間の撹拌を続けた後、冷却後、孔径0.1μmのフィルターで瀘過を行った。
このインクをプラズマ発光分光分析により分析したところ、インク中のアルカリ金属の含有量は870ppmとなっていた。またpH値は8.3であった。
このインクを実施例5と同様にプリンタに充填して、印字、保存試験を行った。このインクでは、実施例5と同等の初期画像が得られたが、印字休止後噴射応答性試験では、インクへのシリコンの溶出により染料の溶解安定性が悪くなったために7/48ノズルに吐出不良が発生した。
シリコン接液性では、シリコンの厚さ変化量は100面が約5.5μm、110面が約3.3μm、111面が約0.55μmであり、液室、流体抵抗部、ノズルとして精度の問題が発生する変化量であり、また110面のシリコン酸化膜は全て溶出しており、振動板として問題となる変化量であった。
【0219】
(ゼータ電位の測定)実施例9〜14,16及び18〜20と比較例1〜10のインクのゼータ電位、基板(ヘッドに用いる部材であるシリコン基板・ガラス基板・酸化膜を有するシリコン基板等)とインク間のゼータ電位を測定した。ゼータ電位は、レーザードップラー法を用いた電気泳動装置を用いて測定した。装置は、大塚電子製LES−8000を使用した。ゼータ電位は染料インクがpH10.5、顔料インクがpH10.6における値を求めた。なお、色材が顔料の場合は、インクそのもので測定を行えるが、色材が染料の場合は、モニター粒子を用いて測定を行った。
【0220】
(酸化・還元電流値の測定)
また、基板とインク間のサイクリックボルタンメトリーによる電位対酸化・還元電流を測定した。装置は、HOKUTO DENKO Ltd社製のPOTENTIOSTAT/GALVANOSTAT HA−501G(ARBITRARY FUNCTION GENERATOR HB−105を使用)を使用した。参照電極(基準電極)には飽和カロメル電極(SCE)用いた。電位は−3.0〜5.0VvsSCEに対して、酸化・還元電流値は−1.5〜2.0μA/cm2(Pt.)を測定した。
その結果、下記の様な測定結果が得られた。各々の実施例と比較例の値は表9、表10に示す。
【0221】
【表9】
【0222】
以上の結果から、水性インク組成物のpHが6.5〜11.5でのゼータ電位が−20mV以下であること、部材と色材間のゼータ電位が0〜−50mVであることにより、ガラス、シリコン、シリコン酸化膜等のインク中への溶出が押さえられることが明らかとなった。また、このときの部材とインク間の酸化・還元電流値は、電位幅−2.0〜5.0VvsSCE(対飽和カロメル電極)に対する酸化・還元電流値が0〜1.0μA/cm2(Pt.)となることも明らかとなった。これに対して、比較例に示すこの範囲内に無い水性インク組成物ではガラス、シリコン、シリコン酸化膜等のインク中への溶出が顕著に生じていることも明らかである。
【0223】
【発明の効果】
本願発明によれば、プリンタに使用されるシリコン、ガラス、或いはこれらに酸化物、窒化物、金属、有機化合物のいずれかで設けられた膜等の溶出を防止でき、プリンタの設計精度の低下によるインク滴の大きさや吐出速度の変化による画像品質の低下、吐出不良の発生、結合部の接合強度の低下による故障といった問題を防止し、またインクへのガラスやシリコン溶出による目詰まりを防止するインクジェット記録方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した記録液を収容するインクカートリッジを搭載するシリアル型インクジェット記録装置の構成例を示す概略正面図。
【図2】記録装置に装填する前のインクカートリッジの外観斜視図。
【図3】インクカートリッジの正断面図。
【図4】記録ヘッドと一体化された記録ユニットの外観斜視図。
【図5】ヘッド部全体の断面側面図。
【符号の説明】
1 側板
2 側板
3 主支持ガイドロッド
4 従支持ガイドロッド
5 キャリッジユニット
6 ヘッド
6a ヘッドの吐出面
7y、7m、7c、7k インクカートリッジ
8 主走査モータ
9 駆動プーリ
10 従動プーリ
11 タイミングベルト
12 底板
13 サブフレーム
14 サブフレーム
15 搬送ローラ
16 用紙
17 副走査モータ
18 ギヤ
19 ギヤ
21 サブシステム
22 キャップ手段
23 ホルダ
24 リンク部材
25 係合部
26 吸引チューブ
27 吸引ポンプ
28 ワイパーブレード
29 ブレードアーム
30 記録ユニット
31 電極
32 ノズル
41 カートリッジ本体
42 インク吸収体
43 ケース
44 上蓋部材
45 カートリッジのインク供給口の押え部材
46 シールリング
47 大気開放口
48 溝
50 キャップ部材
51 カートリッジのインク供給口の押え部材
53 カートリッジの押え部分のとって
55 シール部材
71 カートリッジの色毎の出っ張り
81 カートリッジの上部空間
81a とって
82 へこみ
101、102、103 シリコンの単結晶基板
104 ノズル孔
105 振動板
106 液温
107 液体抵抗部
108 インクキャビティ
121 電極
122 パッシベーション膜(保護膜)
123 電極端子部
131 インク供給口
141 インク液滴
142 電源(電圧印加)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, in ink jet recording, at least a part of a member in contact with ink is silicon, glass, or a film provided with any of oxide, nitride, metal, and organic compound (silicon is monocrystalline silicon, polysilicon) Or the glass is one of borosilicate glass, photosensitive glass, quartz glass and soda lime glass, or the film provided on either silicon or glass is silicon oxide, titanium oxide or chromium oxide. , Titanium nitride, silicon nitride, zirconium, and polyimide.) And an ink jet recording method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, inkjet recording systems have become rapidly popular due to their small size, low price, low running cost, and low noise. Electrophotographic transfer paper, printing paper, typewriter paper, wire dot printer paper, word processor Inkjet printers capable of printing on various non-coated plain papers such as paper, letter paper, report paper, etc. are also on the market. Among these ink jet printers, there is an ink jet printer of a type using glass or silicon or silicon oxide because of ease of microfabrication, processing accuracy, process, and the like.
[0003]
The ink used in such an ink jet printer is generally composed of a colorant and a wetting agent (polyhydric alcohol or ethers thereof) dispersed or dissolved in a solvent and a solvent, and if necessary, a penetrating agent and an antifungal agent. , Containing preservatives, dispersants, etc., but if the ink is filled in an ink jet printer using the above glass or further silicon or silicon oxide and used or left for a long time, the glass or further silicon in contact with the ink, Silicon oxide is eluted. For this reason, the design accuracy of the ink jet printer is lowered, so that the size of the ink droplets and the ejection speed of the ink droplets are changed to deteriorate the image quality, or in the worst case, ejection failure occurs. In addition, since the bonding strength is reduced due to the elution of glass or further silicon or silicon oxide at the bonding portion, the bonding portion peels off and breaks down in the worst case.
[0004]
In particular, in an ink jet printer in which the liquid chamber member is made of glass, silicon, or silicon oxide, the dimensional accuracy of the liquid chamber that requires precision is lowered, and thus the above-described problem is remarkably generated.
[0005]
In addition, in an inkjet printer in which the fluid resistance portion is made of glass, silicon, or silicon oxide, the fluid resistance changes due to the elution of glass, silicon, or silicon oxide, and the ink droplet size or ink droplet ejection speed is reduced. The change is remarkable and the image quality is lowered, or in the worst case, ejection failure occurs.
[0006]
In addition, in an inkjet printer in which the diaphragm is made of glass, silicon, or silicon oxide, the thickness of the diaphragm is reduced, so the size of ink droplets or the ejection speed of ink droplets changes or ejection failure occurs. The quality deteriorates and eventually the diaphragm becomes thin, so it cannot withstand vibration and breaks.
[0007]
Inkjet printers with nozzles made of glass, silicon, or silicon oxide have large nozzle diameters, which can change the size of ink droplets or the ejection speed of ink droplets or cause ejection defects. Reduce.
[0008]
In addition, in the ink from which glass, silicon, or silicon oxide has been eluted, the dissolution or dispersion stability of the colorant is lowered, and the colorant is precipitated to cause clogging. Further, the eluted glass, silicon, or silicon oxide itself becomes supersaturated by evaporation of a solvent such as water and precipitates on the nozzle surface and causes clogging.
[0009]
At present, these problems have not been solved. For example, when the pre-filled ink runs out, the head can be replaced with it for a relatively short period of time. In order to solve these problems, as an ink jet printer, as disclosed in JP-A-5-1555023, WO98-42513, etc., inorganic or organic substances such as SiN, TiN, and TiO on glass or further silicon and silicon oxide. There is a method for preventing this by providing a layer. This has the effect of preventing the elution of glass, silicon, or silicon oxide. However, since the number of steps is increased in manufacturing, a great cost is required and the ink jet printer becomes very expensive. Also, these films are prone to pinholes and are difficult to form uniformly and often have defects in the films. Depending on the type and structure of the head, the film formation itself may not be incorporated into the process. Furthermore, in recent experiments, it has become clear that certain layers of black dyes cannot prevent elution even if these layers are provided. Has been confirmed.
[0010]
As an ink, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-123437 proposes a method for preventing precipitation by adding urea to the ink so that the glass, silicon, or silicon oxide dissolves stably even in the case of elution. However, since there is no effect of preventing the elution of glass, silicon, or silicon oxide itself, it is not possible to use glass, silicon, or silicon oxide in a portion where accuracy is required. For this reason, glass, silicon, silicon oxide that can be formed relatively easily by thermal oxidation, etc., and even silicon, silicon oxide, and other substrates provided with inorganic or organic layers such as SiN, TiN, TiO do not elute Ink is required.
[0011]
Japanese Examined Patent Publication No. 7-51687 discloses an ink in which the content of sodium ions is defined. Japanese Patent Laid-Open No. 5-331391 defines the contents of sodium and potassium. Similarly, Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-333542 and 9-25441 define the contents of sodium and potassium, respectively. There is ink.
[0012]
The present applicant has proposed an ink containing quaternary ammonium as a specific dye and its counter ion in Japanese Patent No. 16777642, and Japanese Patent No. 2085163 discloses a dye and quaternary in the ink. An ink containing phosphonium ions has been proposed. These have solved problems such as clogging, kogation, and storage stability. After that, the phenomenon of elution of the substrate became known by providing an inorganic or organic layer such as SiN, TiN or TiO on glass or silicon, silicon oxide, or silicon or silicon oxide in contact with the ink. . Accordingly, when the proposed ink was examined again, it was found that the substrate elution was not sufficiently solved.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of such a situation, and at least a part of a member in contact with the ink is silicon, glass, or a film provided with any of oxide, nitride, metal, and organic compound ( Silicon is either single crystal silicon or polysilicon, or glass is any of borosilicate glass, photosensitive glass, quartz glass, soda lime glass, or a film provided on either silicon or glass. As an ink for ink jet recording used in an ink jet printer formed of any one of silicon oxide, titanium oxide, chromium oxide, titanium nitride, silicon nitride, zirconium, and polyimide), glass, silicon, silicon oxide in contact with the ink By preventing the elution of objects etc., the size of ink droplets and the ejection speed of ink droplets Changes in, to prevent ejection defects, and an object thereof to provide an excellent ink jet recording ink of the dispersion or dissolution stability of the ink.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research, the inventors have reduced the content of specific elements such as sodium and potassium, and even if they are effective for clogging, kogation, etc., glass, silicon, silicon oxide in contact with ink The elution of things etc. cannot be prevented,
(1) At least a part of each member of the liquid chamber member, the fluid resistance portion, the diaphragm or the nozzle in contact with the ink is provided with silicon, glass, or an oxide, nitride, metal, or organic compound. An ink jet printer formed of any one of the formed films, and a water-based ink composition mainly composed of a coloring material and water, and having a pH of 6.5 to 11.5, the member in contact with the ink and the ink An ink jet recording method, wherein recording is performed using an ink for ink jet recording having a zeta potential of 0 to -50 mV,
(2) At least a part of each member of the liquid chamber member, the fluid resistance portion, the diaphragm, or the nozzle in contact with the ink is provided with silicon, glass, or an oxide, nitride, metal, or organic compound. An ink jet printer formed of any of the films formed, a water-based ink composition mainly composed of a pigment and water, and having a zeta potential of −20 mV or less at a pH of 6.5 to 11.5, and An ink jet recording method, wherein recording is performed using a member in contact with the ink and an ink for ink jet recording having a zeta potential between 0 and −50 mV,
(3) In the member according to any one of (1) and (2), silicon is either single crystal silicon or polysilicon, or glass is borosilicate glass, photosensitive glass, quartz glass, or soda lime. Inkjet recording characterized in that it is either glass or the film provided on either silicon or glass is any one of silicon oxide, titanium oxide, chromium oxide, titanium nitride, silicon nitride, zirconium, and polyimide. It has been found that the method can prevent elution of glass, silicon, silicon oxide and the like in contact with ink, and can solve all the above problems.
[0048]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention is described in further detail below.
In the present invention, the color material, the water-soluble organic solvent, and the surfactant are selected so that the zeta potential of the water-based ink composition containing the color material and water as main components becomes the above value. Alternatively, even if the water-based ink composition exceeds the value, the ink is designed to have the above value by adding a corrosion inhibitor.
[0049]
It has become clear that corrosion of glass, silicon, silicon oxide, etc. is caused by all alkali metals contained in the ink. The total content is about 800 ppm from the measurement result of ICP, but it is 0.05% to 5.0%, preferably 0.1% to 2.0%, more preferably 0.00% with respect to the total ink. By containing 2 to 0.8% of a corrosion inhibitor, the zeta potential and the oxidation / reduction current value can be lowered, and elution of glass, silicon, silicon oxide, etc. in contact with the ink can be prevented.
[0050]
As used herein, the term “corrosion inhibitor” refers to phosphonium ions, acetylene compounds, cationic resins, cationic surfactants, cationic colorants, sulfonium ions, arsonium ions, boron compounds, beryllium ions (Be2+), Aluminum ions (Al3+), Zinc ion (Zn2+), Titanium ions (Ti4+), Zirconium ions (Zr4+), Silicate ions (Si2+) Etc. The alkali metal here is a metal belonging to Group 1 of the Periodic Table, specifically lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and francium, but the actual ink has the most sodium. In addition, in the calculation, there are only a few hundred grams of francium on the earth's crust 20km, and there is very little on the earth, so it can be considered to be almost zero, so in fact alkali metals excluding francium What is necessary is just to manage the total content of.
[0051]
The glass used in the present invention may be any ordinary glass, but borosilicate glass, quartz glass, low alkali glass, non-alkali glass, and soft glass (blue plate glass) are preferred. In the case of using a head composed of other materials, it is preferable to use a glass whose linear expansion coefficient approximates. For example, if the head is composed of silicon, heat resistant glass # 7740, Corning coat 7913, Corning coat 7052, Corning coat 7056 etc. are mentioned. As the most preferable glass for anodic bonding, non-alkali glass substrates OA-2 and OA-10, low alkali glass substrate BLC (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.), blue glass (soft glass) SL, NA (manufactured by HOYA) and the like can be mentioned. It is done. These glasses can also be bonded to silicon. Photosensitive glass can also be used. A photosensitive glass capable of anisotropic etching is more preferable. Specifically, there are HOYA photosensitive glass PEG3 manufactured by HOYA and photosensitive glass capable of anisotropic etching manufactured by Nippon Electric Glass.
[0052]
The alkali metal in the ink is considered to have a function of continuing to elute glass, silicon and the like because it enters and diffuses into the glass, silicon, silicon oxide and the like in contact with the ink.
Such elution of glass, silicon and silicon oxide can also be suppressed by setting the total content of alkali metals in the ink to 700 ppm or less, preferably 150 ppm or less, more preferably 50 ppm or less. By including a corrosion inhibitor such as a phosphonium ion represented by the formula (1), it can be suppressed to a level that does not cause a problem even if the content of alkali metal is not reduced. The reason for this is that the corrosion inhibitor remains adsorbed on the surface of glass, silicon, silicon oxide, etc. that come into contact with the ink, so continuous elution of glass or silicon is not performed, even if the alkali metal content is high. It is thought that it works to prevent elution of silicon and silicon.
[0053]
By examining the electric double layer with the addition of the corrosion inhibitor, it can be confirmed that the zeta potential is different compared to the case where the corrosion inhibitor is not added, and that it remains adsorbed on the glass or silicon surface. . A high zeta potential of the substrate means that the hydrophilicity, ionicity, and reactivity are high and unstable. On the other hand, a low zeta potential means that the water repellency, nonionicity, and reactivity are low. When the following cationic compound is adsorbed on a substrate at a negative high potential, the potential decreases and goes toward stabilization. At this time, the ease of flow of the oxidation / reduction current is less likely to flow when the zeta potential is lower (lower ionicity), and conversely when the zeta potential is high. From the above, by measuring the zeta potential and oxidation / reduction current between the substrate and the ink and the zeta potential of the ink itself, it is possible to quantitatively grasp the ease and difficulty of corrosion.
[0054]
The ions used in the present invention need not all be one kind of compound, and can be used by mixing with other ions or compounds. As ions, sulfonium ion, ammonium ion, phosphonium ion, arsonium ion, beryllium ion (Be2+), Aluminum ions (Al3+), Zinc ion (Zn2+), Titanium ions (Ti4+), Zirconium ions (Zr4+), Silicide ions (Si2+And the like, and examples of the compound include a cationic resin, a boron compound, and an acetylene compound.
[0055]
Among the phosphonium ions represented by the general formula (1), the following No. 1, no. 2, no. 3, no. The compound represented by 4 has a particularly high elution preventing effect for glass, silicon, silicon oxide and the like, is excellent in dispersion or dissolution stability of the colorant, and satisfies other qualities required for inks for ink jet recording. .
[0056]
[Table 1]
[0057]
No. above. 1-No. In addition to the compound represented by No. 4, as the phosphonium ion represented by the general formula (1), specifically, No. 4 shown below. 5-No. The thing shown to 26 can be mention | raise | lifted.
[Table 2]
[0058]
Among the sulfonium ions represented by the general formula (3), the following No. 27, no. 28, no. 29, no. The compound represented by 30 has a particularly high elution preventing effect for glass, silicon, silicon oxide, etc., is excellent in colorant dispersion or dissolution stability, and satisfies other qualities required for ink jet recording inks. .
[Table 3]
[0059]
No. above. 27, no. 28, no. 29, no. In addition to the compound represented by No. 30, as the sulfonium ion represented by the general formula (3), specifically, No. 1 shown below. 31-No. 50 can be mentioned.
[Table 4]
[0060]
Furthermore, among the arsonium ions represented by the general formula (4), the following No. 51, no. 52, no. 53, no. The compound represented by 54 is more preferable because it has a particularly high elution preventing effect on silicon and silicon oxide, is excellent in dispersion or dissolution stability of the colorant, and satisfies other qualities required for inks for ink jet recording.
[Table 5]
[0061]
No. above. 51-No. In addition to the compound represented by No. 54, as the arsonium ion represented by the general formula (4), specifically, the following No. 55-No. The thing shown to 76 can be mention | raise | lifted.
[Table 6]
[0062]
Of course, the ions represented by the general formulas (1), (3), and (4) are not limited to these. Among these, one or a plurality of them can be added as long as they satisfy other qualities required for the ink for ink jet recording and have no side effects such as toxicity. Especially, it is preferable that the carbon number in 1 molecular ion is 4-12. When the number of carbon atoms exceeds 12, the solubility in a solvent such as water decreases, and the tendency to clog during printing pause or continuous printing, or to cause separation or precipitation of ink during storage of the ink is increased. Increased tendency to cause side effects.
[0063]
Although the present invention prevents corrosion even when the content of alkali metal is large as described above, anionic compounds such as colorants, penetrants, dispersants, and surfactants added to the ink are sodium salts or When obtained in the form of an alkali metal salt such as a potassium salt, depending on the amount added, the alkali metal content may exceed 800 ppm and become a considerable amount if used as it is.
[0064]
In this case, the alkali metal content may be reduced by changing at least part of the counter ions of the anionic compound to ions other than the alkali metal salt. As the method, an ion exchange resin method, a solution of an alkali metal salt such as sodium contains a desired ion, preferably an onium ion represented by general formula (1), general formula (3), or general formula (4). A salting-out method in which a salt is added and precipitated is a method for directly exchanging ions. Once the alkali metal salt such as sodium is used as a free acid, in addition to the method of treating with an ion exchange resin, a strong acid is added to an anionic compound or a solution thereof, and the residue is subjected to solvent extraction to obtain the remaining one. The method of filtering and isolate | separating is mentioned. When the anionic compound is obtained in a form other than the alkali metal, it may be used as it is. Further, at least a part of the ions may be used instead of the onium ions represented by the general formulas (1), (3), and (4) by the method described above. When the anionic compound is obtained in the form of a free acid, at least a part of the anionic compound of the free acid or a solution thereof is an ion other than an alkali metal, preferably general formulas (1), (3), ( The ink of the present invention can also be obtained by adding the onium ion shown in 4).
[0065]
Specifically, there are the following methods for adding onium ions to the ink composition.
(I) Method of adding as a pH adjuster:
By adding onium hydroxide, onium carbonate, or the like as a pH value adjusting agent, onium ions can be added to the ink composition. That is, onium hydroxide, onium carbonate, etc. have acid-base dissociation constants that are approximately equivalent to sodium hydroxide, sodium carbonate, etc., and conventionally, the pH of the ink is adjusted using sodium hydroxide, sodium carbonate, etc. It can be performed using onium in the same way as it was.
[0066]
(Ii) Method of adding as a dye counter ion:
-SOThreeThere are the following methods for adding as a counter ion of a dye having an acidic group such as H, —COOH, and —OH.
[0067]
(A) Acid precipitation method
It can be used when the dye precipitates when the pH value of the solution is lowered. Cations other than onium (generally Na+) Is dissolved in a solvent, and an acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid or nitric acid is added to precipitate the free acid type dye.
D-M++ H + X-  → DH ↓ + M+X-
(D is dye ion, M is Na, NHFour, K and other cations, X-Is Cl-, NO3-, SO2 Four-, CHThreeCOO-Anion. )
The precipitate is filtered, washed, and M as an impurity.+X-except for. The dye thus obtained is dissolved in onium hydroxide and used in ink.
DH + [R1R2RThreeRFourP] + OH-  → D-[R1R2RThreeRFourP]++ H2O
[0068]
(B) Salting out method
Dissolve the dye in water, water-ethanol mixed solvent, water-methanol mixed solvent, water-acetone mixed solvent, add onium salts such as onium chloride, onium acetate, onium sulfate, etc. Allow to settle.
D-M++ [R1R2RThreeRFourP] + X-  → D [R1R2RThreeRFourP] ↓ + M+X-
The resulting precipitate is filtered, washed with the above solvent, etc.+X-except for. This dye can be used in ink as it is.
[0069]
(C) Ion exchange method
Using a resin or membrane having a cation exchange capacity, the dye solution is directly converted into an onium salt by passing through the resin or membrane, or once converted into a free acid form as in the acid precipitation method of (a), and then onium hydroxide is used. To obtain the onium salt of the dye.
(A) The ion of the ion exchange group is converted into an onium type and allowed to pass through the dye solution.
R-[R1R2RThreeRFourP]++ D-M+  → R-M++ D-[R1R2RThreeRFourP]+
(R-Is an ion exchange resin or membrane ion exchange group)
(B) The ion exchange group is H+Mold and pass dye solution through. In this case, it is particularly suitable for ion exchange of an acid dye having high solubility of a free acid type dye.
R-H++ D-M+  → D-H++ R-M+
[0070]
(D) Onium salt addition method in the synthesis stage
An onium salt is used as a material for synthesizing the dye. For example, when an acidic compound in a raw material is dissolved and added, a conventional method of dissolving using NaOH is dissolved using onium hydroxide. NaNO used for diazotization2Instead of [R1R2RThreeRFourP] + NO2Is used. In order to perform alkali coupling, NaOH, Na2COThreeHowever, instead of this, a method of adding an onium salt can be mentioned.
[0071]
(E) Extraction method
D-M+And D-[R1R2RThreeRFourP]+Or D-H+D obtained by utilizing the difference in solubility in a specific solvent-[R1R2RThreeRFourP]+Is used for ink. For example, D-M+After dissolving the dye, onium salt is added, the solvent in the solution is evaporated to dryness, and the onium salt of the dye and M+After obtaining a mixture with a salt, Soxhlet extraction is performed with an organic solvent such as methanol to obtain an onium salt of a dye having high solubility in methanol.
[0072]
(Iii) A method of adding as a counter ion of additives to inks other than dyes:
(A) Electrical conductivity regulator: Conventional NaCl, LiCl, Na2SOFour, NaNOThreeEtc. are used, but onium salts can be used instead.
(B) Preservatives: dehydroacetic acid soda, sodium benzoate, 2-pyridinethiol oxide sodium salt, 1,2-benzisothiazolin-3-one sodium salt, etc. are used. Use onium salts instead.
(C) Surfactant: Onium is used in place of sodium, which is an anionic surfactant such as dodecylbenzenesulfonic acid / sodium salt.
(D) Chelating agent: An onium salt is used in place of the EDTA trisodium salt.
[0073]
In order to add onium ions to the ink composition, it is added as onium hydroxide or onium carbonate as a pH value adjusting agent, or as a counter ion of a dye containing an acidic group such as sulfonic acid or carboxylic acid. Most preferred. Whether used as a pH adjuster or as a counter ion for ink raw materials such as other dyes, most of the onium ions are dissociated in the ink [R1R2RThreeRFourP]+However, the cation in the ink is usually the most present as the counter ion of the dye in terms of quantity. Na other than onium contained in the ink+, K+, NHFour +Since the effect of the present invention is greater when the number of ions such as the number is as small as possible, it is preferable to change the counter ion (cation) of the dye to onium according to any of the above or other methods.
[0074]
Thus, when the anionic compound is available in free acid form, it is not necessary to replace the free acid type compound with a salt other than alkali metal at the time of ink preparation, and more than 30% with respect to the equivalent amount of the anionic compound. Preferably, the anionic compound having the counter cation is contained in the ink by adding 50% or more of the onium ion represented by the general formula (1) and adjusting the pH value of the ink to 6.5 to 11.5. As a result, the work required to manufacture the ink is simplified, the resulting ink can be made inexpensive, and the elution of glass, silicon, silicon oxide, etc. can be prevented very easily. preferable.
[0075]
When the counter ion is an onium ion represented by the general formulas (1), (3), and (4), it has a substituted or substituted alkyl group, and the number of carbon atoms in one molecular ion is 4 to 12 Preferably there is. When the number of carbon atoms exceeds 12, the solubility in a solvent such as water decreases, and the tendency to clog during printing pause or continuous printing, or to cause separation or precipitation of ink during storage of the ink is increased. Increased tendency to cause side effects.
[0076]
Counter ion of onium salt represented by general formula (1), (3), (4): X-Is an inorganic anion such as halogen ion, nitrate ion, nitrite ion, acetate ion, phosphate ion, sulfate ion and organic such as formic acid, acetic acid, propionic acid, tangle acid, valeric acid, glycolic acid, gluconic acid, lactic acid Any organic anion derived from an acid may be used, but it is preferably ionically dissociated at a high rate in the ink. Therefore, one selected from a halogen ion, a nitrate ion, a nitrite ion, and an acetate ion. Valent anions are preferred, with hydroxyl ions being particularly preferred.
[0077]
As shown in the following reaction formula, a sulfonium salt can be synthesized by reacting a sulfur compound and a halogenated alkyl compound while heating in a solvent, and then a sulfonium salt can be synthesized and then subjected to a salt exchange reaction with a desired counter ion. Can be synthesized. For example, when dimethyl sulfide and chlorobenzene are reacted in acetonitrile, 50 can be synthesized, followed by salt exchange with sodium hydroxide to produce a sulfonium salt of hydroxyl ion.
In addition, the synthesis | combination of a phosphonium salt and an arsonium salt can be manufactured by using a phosphorus compound or an arsenic compound instead of a sulfur compound in the following reaction formula.
[Chemical 9]
(X-Is the same as above, Y-Is X-Is a counter ion after salt exchange. )
[0078]
Further, as X goes to the left, the influence of the electron-withdrawing group is higher, the cationicity becomes stronger, the adhesion to the silicon substrate increases, and the corrosion prevention effect is expected to increase.
[0079]
In addition to these onium ions, a normal cationic resin such as polyallylamine and polyethyleneimine can be obtained with the same effect when added in an amount of about 1%. In addition, the acetylene surfactants orphine B, P, surfinol 61 and the like having a triple-bonded cylindrical electron cloud (pi-electrons) and an active hydrogen atom of the adjacent OH group are oriented or complexed on the glass or silicon surface. It is easily generated and shows the same effect as onium ions. In addition, cationic dyes, which are cationic coloring materials, cationic carbon black, cationic pigments, and boron compounds are also oriented on the surface of glass or silicon and exhibit the same effect as onium ions.
[0080]
Specific examples of cationic compounds include dicyandiamide / formalin polycondensate, dicyandiamide / diethylenetriamine polycondensate, epichlorohydrin / dimethylamine addition polymer, dimethyldiallylammonium chloride / SO2 copolymer, dimethyldiallylammonium chloride. Polymer, allylamine salt polymer, dialkylaminoethyl (meth) acrylate quaternary salt polymer, polyallylamine, cationic epoxy resin, polyethyleneimine, polyacrylamide, poly (meth) acrylic acid ester, polyvinylformamide, aminoacetalized polyvinyl Examples include alcohol, polyvinyl pyridine, polyvinyl benzylonium, and cationic emulsion.
[0081]
Commercially available cationic compounds can be used. Specifically, Sunstat E-818, Sunfix 70, Sunfix 555C, Sunfix LC-55, Sanfux PAC-700 Conch, Sanyo Elion A -3, Sunfix 414, Sunfix 555, Sunfix PRO-100, Sunfix 555US, Cellophor YM-500 (above, manufactured by Sanyo Chemical Industries), # 675, # FR-2P, # 1001 (above, Sumitomo Chemical) Industrial Products), LUPASOL SC61B (BASF) and the like. Moreover, ZP-700 (vinyl formamide type), MP-184 (polyacrylic acid ester type), MP-173H (polymethacrylic acid ester type), MP-180 (polymethacrylic acid ester type), MX-0210 (polymethacrylic acid type) Acid ester), MX-8130 (polyacrylate ester), E-395 (polyacrylate ester), E-305 (polyacrylate ester), Q-105H (dicyandiamide), Neo-600 ( (Polyacrylamide) (above, manufactured by Hymo), Super Flock 2490 (Polyacrylate), Super Flock 3180, 3380, 3580, 3880, 3390, 3590, 3500, SD2081 (Polyacrylamide), Acofloc C498T, C498Y ( Polyacrylic acid S Super Flock 1500, 1600, Acofloc C481, C483, C485, C488, C480 (polymethacrylate) (above, made by Mitsui Cytec), PAS-A-1, PAS-A-5, PAS -A-120L, PAS-A-120S, PSA-J-81, PAS-880, PAS-92 (diallyldimethylammonium salt copolymer), PAS-H-5L, PAS-H-10L, PAS-M -1 (diallyldimethylammonium salt polymer) (above, manufactured by Nitto Boseki Co., Ltd.), PAA-HCl-3L, PAA-HCl-10L (polyallylamine hydrochloride), PAA-10C (polyallylamine) (above, Nittobo Q-101 (polyamine type), Q-311 (polyamine type), Q-501 (polyamine type) On, manufactured by Hymo Co., Ltd.), Akofurokku C567, C573, C577, C581 (polyamine-based) (or include Mitsui Cytec Co., Ltd.).
[0082]
Examples of the cationic emulsion include Acryt UW319-SX, Acryt RKW-460, Acryt RKW-400SX, Acryt RKW-450SX, Acryt RKW-450 (manufactured by Taisei Corporation).
[0083]
These cationic resins and cationic emulsions may be used alone or in combination of two or more.
[0084]
Specifically, the types of acetylene compounds include Surfinol 104E, Surfinol 104H, Surfinol 104A, Surfinol 104BC, Surfinol 104PA, Surfinol 104S, Surfinol 420, Surfinol manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd. 440, Surfinol 465, Surfinol 485, Surfinol SE, Surfinol SE-F, Surfinol 504, Surfinol DF110D, Surfinol DF110L, Surfinol DF37, Surfinol DF58, Surfinol DF75, Surfinol DF210, Surfinol CT111, Surfinol CT121, Surfinol CT131, Surfinol CT151, Surfinol TG, Surfinol GA, Finoru 61, Olfine B, OLFINE P, OLFINE Y, OLFINE A, Olfine STG, Olfine SPC, Olfine E1004, Olfine E1010, and the like OLFINE AK-02.
[0085]
The water-based ink composition of the present invention can reduce elution of glass and silicon by including a color material with a resin or containing colored resin fine particles colored with a color material. The reason for this is that in the case of carbon black, impurities in the colorant, especially in the case of carbon black, it is considered that the acidic component contained in the carbon black dissolves glass and silicon. It is thought that the action of can be reduced. Specifically, microencapsulated carbon black and microencapsulated color pigment manufactured by Dainippon Ink and Chemicals, Inc., microencapsulated carbon black manufactured by Toyo Ink, resin fine particles manufactured by Toyobo, dyes manufactured by Kao Examples include pigment emulsion inks.
[0086]
Specific examples of boron compounds preferably contained in the water-based ink composition include triisopropyl borate, triethyloxonium tetrafluoroborate, triethyl borate, tributyl borate, tri-tert-butyl borate, tri- There are iso-propyl borate, trimethyl borate and the like. Examples of the surfactant include boron surfactant Emalbon (manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd.) and diglycerin borate (manufactured by Boron International Co., Ltd.) (compounds No. 77 and No. 78, respectively). These semipolar boron compounds are compounds having positive (+) and negative (−) polarities in the molecule in the organic boron compound. An organic boron compound having a B—O bond usually forms a plane bond with a bond angle of 120 degrees because boron has a coordination number of 3, but the semipolar boron compound has an electron donating group attracted to the boron bond. It has a tetrahedral structure.
It is considered that the surface of the glass or silicon substrate has a negative (−) charge, and the boron compound forms a negative (−) repulsive layer to prevent the elution of the glass or silicon.
[0087]
[Chemical Formula 10]
Embedded image
[0088]
Further, beryllium ions (Be) preferably contained in the water-based ink composition.2+), Aluminum ions (Al3+), Zinc ion (Zn2+), Titanium ions (Ti4+), Zirconium ions (Zr4+), Silicate ions (Si2+As for ()), the following can be exemplified, but the invention is not limited to these, and those other than these can be widely used.
[0089]
About beryllium ion:
Beryllium oxide, beryllium hydroxide, beryllium sulfate tetrahydrate, etc.
[0090]
About aluminum ions:
Aluminum acetyl acetate, aluminum isopropylate, aluminum isopropoxide, aluminum ethylate, aluminum ethoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum triethoxide, aluminum tri-n-butoxide, aluminum tri-sec-butoxide, aluminum tri-tert -Butoxide, aluminum trimethoxide, aluminum n-butyrate, aluminum sec-butyrate, aluminum-n-butoxide, aluminum-sec-butoxide, aluminum-tert-butoxide, aluminum-iso-propyrate, aluminum-iso-propoxide, aluminum Methylate, aluminum ethoxide, etc.
[0091]
About zinc ion:
Zinc chloride, ammonium zinc chloride, zinc chloride diethyl ether complex, zinc zinc chloride, zinc oleate, zinc formate dihydrate, zinc citrate, zinc acetate dihydrate, zinc salicylate trihydrate, zinc oxalate dihydrate Hydrates, zinc tartrate, zinc nitrate hexahydrate, zinc trifluoromethanesulfonate, etc.
[0092]
About titanium ions:
Cyclopentadiethyltitanium trichloride, dicyclopentadiethyltitanium, titanium isopropylate, titanium isopropoxide, titanium ethylate, titanium tetraisopropoxide, titanium tetraethoxide, titanium tetra-n-butoxide, titanium tetrapropoxide, titanium n-butyrate, titanium n-butoxide, titanium iso-propylate, titanium iso-propoxide and the like.
[0093]
About zirconium ions:
Zirconium acetyl acetate, zirconium isopropoxide, zirconium tetraisopropoxide, zirconium tetra-n-butoxide, zirconium propirate, zirconium iso-propylate, zirconium iso-propoxide and the like.
[0094]
About silicide ions:
Tetramethylammonium silicide, ethyl silicide, tetraethyl orthosilicide, tetraethyl silicide, ammonium hexafluorosilicide, etc.
[0095]
The pH of the ink to which these additives are added is preferably 7 to 10, and if it is within this range, the glass or silicon substrate is not eluted. For elution of glass or silicon substrate, the lower the pH, the more preferable, 7 to 9 is more preferable, and 7 to 8 is most preferable.
[0096]
As a solvent of the ink recording liquid of the present invention, water is often used as a main component. However, in order to make the ink have desired physical properties, to prevent the ink from drying, and to improve the dissolution stability of the ink. Therefore, a water-soluble organic solvent can be used for the purpose.
[0097]
That is, as the water-soluble organic solvent, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, 1,5 pentanediol, 1,6 hexanediol, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, Polyhydric alcohols such as 1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol, and petriol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether Polyhydric alcohol alkyl ethers such as tetraethylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol Polyhydric alcohol aryl ethers such as ethylene monophenyl ether, ethylene glycol monobenzyl ether, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone, ε -Nitrogen-containing heterocyclic compounds such as caprolactam, amides such as formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, amines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoethylamine, diethylamine and triethylamine Sulfur-containing compounds such as dimethyl sulfoxide, sulfolane, thiodiethanol, propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, and the like can be used. These solvents can be used alone or in combination with water.
[0098]
Among these, particularly preferred are diethylene glycol, thiodiethanol, polyethylene glycol 200 to 600, triethylene glycol, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,4-butanetriol, petriol, 1,5. -Pentanediol, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethylpyrrolidone, 2-pyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolidinone, and by using these, clogging due to drying of ink, that is, jetting characteristics due to water evaporation Excellent effects can be obtained in preventing defects and improving the dissolution stability of the ink of the present invention.
[0099]
As the colorant used in the present invention, any colorant may be used as long as it satisfies the alkali metal content (about 1000 ppm) in the ink shown in the present invention by reducing the alkali metal by the above-described method or the like. it can.
[0100]
As the water-soluble dye, dyes classified in the color index into acid dyes, direct dyes, basic dyes, reactive dyes, and food dyes, preferably those having excellent water resistance and light resistance are used.
[0101]
If these dyes are specifically mentioned, as acid dyes and food dyes,
C. I. Acid Yellow 17, 23, 42, 44, 79, 142
C. I. Acid Red 1,8,13,14,18,26,27,35,37,42,52,82,87,89,92,97,106,111,114,115,134,186,249,254 289
C. I. Acid Blue 9, 29, 45, 92, 249
C. I. Acid Black 1, 2, 7, 24, 26, 94
C. I. Food yellow 3, 4
C. I. Food Red 7, 9, 14
C. I. Food black 1, 2
[0102]
As direct dye,
C. I. Direct yellow 1,12,24,26,33,44,50,86,120,132,142,144
C. I. Direct Red 1,4,9,13,17,20,28,31,39,80,81,83,89,225,227
C. I. Direct orange 26, 29, 62, 102
C. I. Direct Blue 1,2,6,15,22,25,71,76,79,86,87,90,98,163,165,199,202
C. I. Direct black 19, 22, 32, 38, 51, 56, 71, 74, 75, 77, 154, 168, 171
[0103]
As a basic dye,
C. I. Basic yellow 1, 2, 11, 13, 14, 15, 19, 21, 23, 24, 25, 28, 29, 32, 36, 40, 41, 45, 49, 51, 53, 63, 64, 65, 67, 70, 73, 77, 87, 91
C. I. Basic Red 2,12,13,14,15,18,22,23,24,27,29,35,36,38,39,46,49,51,52,54,59,68,69,70, 73, 78, 82, 102, 104, 109, 112
C. I. Basic blue 1,3,5,7,9,21,22,26,35,41,45,47,54,62,65,66,67,69,75,77,78,89,92,93, 105, 117, 120, 122, 124, 129, 137, 141, 147, 155
C. I. Basic black 2,8
[0104]
As a reactive dye,
C. I. Reactive Black 3, 4, 7, 11, 12, 17
C. I. Reactive Yellow 1,5,11,13,14,20,21,22,25,40,47,51,55,65,67
C. I. Reactive Red 1,14,17,25,26,32,37,44,46,55,60,66,74,79,96,97
C. I. Reactive blue 1, 2, 7, 14, 15, 23, 32, 35, 38, 41, 63, 80, 95, etc. can be used. In particular, acid dyes and direct dyes can be preferably used.
[0105]
Of course, a newly developed dye for inkjet can also be used. Examples include Projet Fast B1ack2, Projet Fast Magenta2, Projet Fast Yel1ow2, and Projet Fast Cyan2 (registered product name) manufactured by Abyssia.
[0106]
As pigments, inorganic pigments are manufactured by known methods such as contact method, furnace method, thermal method in addition to titanium oxide and iron oxide, calcium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, barium yellow, cadmium red, chrome yellow. Carbon black can be used. Organic pigments include azo pigments (including azo lakes, insoluble azo pigments, condensed azo pigments, chelate azo pigments), polycyclic pigments (for example, phthalocyanine pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments). , Dioxazine pigments, indigo pigments, thioindigo pigments, isoindolinone pigments, quinofullerone pigments, etc.), dye chelates (eg basic dye chelates, acid dye chelates), nitro pigments, nitroso pigments, aniline black, etc. .
[0107]
Of these pigments, those having good affinity with the solvent are preferably used. The amount of pigment added as a colorant in the ink composition is preferably about 0.5 to 25% by weight, more preferably about 2 to 15% by weight.
[0108]
Specific examples of pigments preferably used in the present invention include black for carbon black (CI pigment black 7) such as furnace black, lamp black, acetylene black and channel black, or copper, iron (C.I. CI pigment black 11), metals such as titanium oxide, and organic pigments such as aniline black (CI pigment black 1). Further, for color use, C.I. I. Pigment Yellow 1, 3, 12, 13, 14, 17, 24, 34, 35, 37, 42 (yellow iron oxide), 53, 55, 81, 83, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 408 109, 110, 117, 120, 138, 150, 153, C.I. I. Pigment orange 5, 13, 16, 17, 36, 43, 51, C.I. I. Pigment Red 1, 2, 3, 5, 17, 22, 23, 31, 38, 48: 1, 48: 2 (Permanent Red 2B (Ca)), 48: 3, 48: 4, 49: 1, 52: 2, 53: 1, 57: 1 (Brilliant Carmine 6B), 60: 1, 63: 1, 63: 2, 64: 1, 81, 83, 88, 101 (Bengara), 104, 105, 106, 108 ( Cadmium red), 112, 114, 122 (quinacridone magenta), 123, 146, 149, 166, 168, 170, 172, 177, 178, 179, 185, 190, 193, 209, 219, C.I. I. Pigment violet 1 (rhodamine lake), 3, 5: 1, 16, 19, 23, 38, C.I. I. Pigment Blue 1, 2, 15 (phthalocyanine blue), 15: 1, 15: 2, 15: 3 (phthalocyanine blue), 16, 17: 1, 56, 60, 63, C.I. I. Pigment green 1, 4, 7, 8, 10, 17, 18, 36, and the like.
[0109]
In addition, the surface of pigment (for example, carbon) can be dispersed in water by adding a functional group such as a sulfone group or a carboxyl group to the surface of the pigment (for example, carbon) that has been treated with resin to disperse in water. The processed pigment etc. which were made can be used. Further, the pigment may be included in the microcapsule so that the pigment can be dispersed in water.
[0110]
According to a preferred embodiment of the present invention, the pigment in the ink preferably has an average particle size in the range of 50 nm to 200 nm. The average particle diameter here refers to a value of 50% volume cumulative percentage. In order to measure the volume cumulative percentage of 50%, for example, laser light is irradiated to particles that perform Brownian motion in ink, and the frequency (light frequency) of light returning from the particles (backscattered light) is measured. ) Can be used as a dynamic light scattering method (Doppler scattered light analysis) for obtaining the particle diameter from the change amount.
[0111]
Any pigment dispersant can be used as long as it satisfies the alkali metal content in the ink shown in the present invention by reducing the alkali metal as it is or by the method described above.
[0112]
The pigment is preferably added to the recording liquid as a pigment dispersion obtained by dispersing the pigment in an aqueous medium with a dispersant. As a preferable dispersing agent, a known dispersing agent used for preparing a conventionally known pigment dispersion can be used.
[0113]
Examples of the polymer dispersant include the following.
As a hydrophilic polymer, naturally occurring gum arabic, tragan gum, guar gum, karaya gum, low-strength bean gum, arabinogalactone, pectin, quince seed starch and other seaweed polymers, alginic acid, carrageenan, agar, etc. Animal polymers such as gelatin, casein, albumin and collagen, microbial polymers such as xanthene gum and dextran, and fibrin polymers such as methylcellulose, ethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose and carboxymethylcellulose in the semi-synthetic system, Starch polymers such as sodium starch glycolate and sodium starch phosphate, seaweed polymers such as sodium alginate and propylene glycol alginate, Phosphoric acid, polymethacrylic acid, acrylic acid-acrylonitrile copolymer, vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer, acrylic acid-acrylic acid alkyl ester copolymer, styrene-acrylic acid copolymer, styrene-methacrylic acid copolymer Styrene-acrylic acid-acrylic acid alkyl ester copolymer, styrene-methacrylic acid-acrylic acid alkyl ester copolymer, styrene-α-methylstyrene-acrylic acid copolymer, styrene-α-methylstyrene-acrylic acid Copolymer-acrylic acid alkyl ester copolymer, styrene-maleic acid copolymer, vinyl naphthalene-maleic acid copolymer, vinyl acetate-ethylene copolymer, vinyl acetate-fatty acid vinyl ethylene copolymer, vinyl acetate- Maleate copolymer, vinyl acetate-croton Copolymers, vinyl acetate - acrylic acid copolymer and the like.
[0114]
These copolymers preferably have a weight average molecular weight (Mw) of 3,000 to 50,000, more preferably 5,000 to 30,000, and most preferably 7,000 to 15,000. The ratio (Mw / Mn) of Mw to number average molecular weight (Mw) is preferably 0.8 to 1.3, more preferably 0.9 to 1.1.
[0115]
The addition amount of the polymer dispersant may be appropriately added singly or in combination as long as the pigment is stably dispersed and the other effects of the present invention are not lost. The ratio of pigment to dispersant is preferably in the range of 1: 0.06 to 1: 3, more preferably in the range of 1: 0.125 to 1: 3.
[0116]
It is also possible to use a water-soluble surfactant as a pigment dispersant. In this case, the increase in the ink viscosity with respect to the amount used is smaller than when the polymer dispersant is used, and it is easy to obtain a pigment ink having good ejection characteristics when used in the ink jet recording method.
[0117]
Specific examples of water-soluble surfactants used as pigment dispersants include, for example, anionic surfactants such as alkyl aryl sulfonates, alkyl phosphates, alkyl sulfates, alkyl sulfonates, alkyl ether sulfates, alkyl sulfosuccinates. Acid salt, alkyl naphthalene sulfonate, alkyl ester sulfate, alkyl benzene sulfonate, alkyl diphenyl ether disulfonate, alkyl aryl ether phosphate, alkyl aryl ether sulfate, alkyl aryl ether ester sulfate, olefin sulfonate, Alkane olefin sulfonate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, polyoxyethylene alkyl ether sulfate ester, ether carboxylate, sulfosuccinate, α-sulfo fat Esters, fatty acid salts, condensates of higher fatty acid and an amino acid, a naphthenic acid salt or the like.
[0118]
Examples of the cationic surfactant include alkylamine salts, dialkylamine salts, aliphatic amine salts, benzalkonium salts, quaternary ammonium salts, alkylpyridinium salts, imidazolinium salts, sulfonium salts, onium salts and the like.
[0119]
Nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene glycol ester, polyoxyethylene fatty acid amide, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene polyoxy Propylene glycol, glycerin ester, sorbitan ester, sucrose ester, glycerin ester polyoxyethylene ether, sorbitan ester polyoxyethylene ether, sorbitol ester polyoxyethylene ether, fatty acid alkanolamide, amine oxide, polyoxyethylene alkylamine, Glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fat Esters, polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters, alkyl (poly) Gurikokishido like.
[0120]
Examples of amphoteric surfactants include imidazoline derivatives such as imidazolinium betaine, dimethylalkyl lauryl betaine, alkyl glycine, and alkyldi (aminoethyl) glycine.
[0121]
The amount of the surfactant added as the dispersant may be suitably added singly or in combination as long as the pigment is stably dispersed and the other effects of the present invention are not lost.
[0122]
In addition to the above colorant and solvent, conventionally known additives can be added to the ink of the present invention. Any of these may be used as long as they satisfy the alkali metal content in the ink shown in the present invention by reducing the alkali metal by the above-described method or the like.
[0123]
For example, a penetrant can be added for the purpose of adjusting the surface tension of the ink. Examples of such penetrant include 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3. -Polyhydric alcohols such as pentanediol, diethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol chlorophenyl ether, etc. Alkyl and aryl ethers of polyhydric alcohols, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, fluorosurfactants, lower alcohols such as ethanol and 2-propanol Kind, and the like.
[0124]
Furthermore, the surface tension of the recording liquid is adjusted to improve the permeability to the recording material, and the recording liquid discharge stability is improved by improving the wettability of the recording liquid to the head member of the ink jet printer. A surfactant can be added for the purpose.
[0125]
For example, as anionic surfactant, alkyl allyl, alkyl phosphate, alkyl sulfate, alkyl sulfonate, alkyl ether sulfate, alkyl sulfosuccinate, alkyl naphthalene sulfonate, alkyl ester sulfate, alkyl benzene sulfonate, Alkyl diphenyl ether disulfonate, alkyl aryl ether phosphate, alkyl aryl ether sulfate, alkyl aryl ether ester sulfate, olefin sulfonate, alkane olefin sulfonate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, polyoxyethylene alkyl Ether sulfate ester salt, ether carboxylate, sulfosuccinate, α-sulfo fatty acid ester, fatty acid salt, higher fatty acid and amino acid condensate, naphthenate, etc. .
[0126]
Examples of the cationic surfactant include alkylamine salts, dialkylamine salts, aliphatic amine salts, benzalkonium salts, quaternary ammonium salts, alkylpyridinium salts, imidazolinium salts, sulfonium salts, onium salts and the like.
[0127]
Nonionic surfactants include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene glycol ester, polyoxyethylene fatty acid amide, polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene polyoxy Propylene glycol, glycerin ester, sorbitan ester, sucrose ester, glycerin ester polyoxyethylene ether, sorbitan ester polyoxyethylene ether, sorbitol ester polyoxyethylene ether, fatty acid alkanolamide, amine oxide, polyoxyethylene alkylamine, Glycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fat Esters, polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters, alkyl (poly) Gurikokishido like.
[0128]
Examples of amphoteric surfactants include imidazoline derivatives such as imidazolinium betaine, dimethylalkyl lauryl betaine, alkyl glycine, and alkyldi (aminoethyl) glycine.
[0129]
The addition amount of these surfactants in the ink composition is 0.01 wt% to 5.0 wt%, preferably 0.5 wt% to 3 wt%. If it is less than 0.01% by weight, there is no effect, and if it is more than 5.0% by weight, the permeability to the recording medium is unnecessarily high, and there is a problem in that the image density is lowered and the back-through occurs. In addition, the said surfactant can be used individually or in mixture of 2 or more types.
[0130]
Examples of antiseptic / antifungal agents include sodium benzoate, sodium pentachlorophenol, sodium 2-pyridinethiol-1-oxide, sodium sorbate, sodium dehydroacetate, etc., among which the alkali metal content of the present invention is achieved. For this purpose, it is particularly preferable to use 1,2-dibenzylisothiazolin-3-one (Proxel CRL, Proxel LV, Proxel BDN, Proxel GXL, Sunpack AP manufactured by Sanai Oil Co., Ltd., manufactured by Avicia).
[0131]
As the pH adjuster, any substance can be used as long as it can adjust the pH to a desired value without adversely affecting the ink to be prepared. Examples thereof include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide, and alkali metal carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate and potassium carbonate. Of these, amines such as diethanolamine and triethanolamine, ammonium hydroxide, quaternary ammonium hydroxide, quaternary onium hydroxide and the like may be used to achieve the alkali metal content of the present invention. Particularly preferred.
[0132]
In addition, a rust preventive agent, a water-soluble ultraviolet absorber, a water-soluble infrared absorber and the like can be added according to the purpose.
[0133]
An ink jet recording apparatus including a recording unit having a recording liquid storage portion storing the recording liquid of the present invention and a recording head for discharging recording droplets will be described with reference to the accompanying drawings. It is only one of them and does not limit the present invention.
[0134]
FIG. 1 is a schematic front view of a mechanism portion of a serial type ink jet recording apparatus equipped with an ink cartridge equipped with a recording liquid storage portion storing a recording liquid of the present invention. The mechanism portion of this ink jet recording apparatus lays the main support guide rod 3 and the sub support guide rod 4 between the side plates 1 and 2 on both sides in a substantially horizontal positional relationship, and the main support guide rod 3 and the sub support guide. The carriage 4 is supported by the rod 4 so as to be slidable in the main scanning direction. The carriage unit 5 has four heads 6 for ejecting yellow (Y) ink, magenta (M) ink, cyan (C) ink, and black (Bk) ink, respectively, and an ejection surface (nozzle surface) 6a. The four ink cartridges 7y, 7m, 7c, and 7k, which are ink supply bodies for each color, are mounted downward and are supplied to the four heads 6 on the upper side of the heads 6 of the carriage unit 5. Is installed in a replaceable manner.
[0135]
The carriage unit 5 is connected to a timing belt 11 stretched between a drive pulley (drive timing pulley) 9 and a driven pulley (idler pulley) 10 that are rotated by the main scan motor 8, and the main scan motor 8 is connected to the carriage unit 5. By controlling the driving, the carriage 5, that is, the four heads 6 are moved in the main scanning direction.
[0136]
Further, sub frames 13 and 14 are erected on the bottom plate 12 connecting the side plates 1 and 2, and a conveying roller 15 for feeding the paper 16 in the sub scanning direction orthogonal to the main scanning direction is provided between the sub frames 13 and 14. Holds freely. A sub-scanning motor 17 is disposed on the side of the sub-frame 14, and a gear 18 fixed to the rotation shaft of the sub-scanning motor 17 and the transporting roller 15 in order to transmit the rotation of the sub-scanning motor 17 to the transporting roller 15. And a gear 19 fixed to the shaft.
[0137]
Further, a reliability maintenance / recovery mechanism (hereinafter referred to as “subsystem”) 21 of the head 6 is disposed between the side plate 1 and the subframe 12. The sub-system 21 holds four cap means 22 for capping the ejection surface of each head 6 by a holder 23, and this holder 23 is held by a link member 24 so as to be swingable so that the carriage unit 5 can move in the main scanning direction. When the carriage unit 5 comes into contact with the engaging portion 25 provided on the holder 23 by the movement of the holder 23, the holder 23 is lifted up according to the movement of the carriage unit 5 and the ejection surface 6a of the inkjet head 6 is capped by the cap means 22, As the carriage unit 5 moves to the printing region side, the holder 23 is lifted down as the carriage unit 5 moves, so that the cap means 22 moves away from the ejection surface 6 a of the inkjet head 6.
[0138]
The cap means 22 is connected to the suction pump 27 via the suction tube 26, forms an atmosphere opening port, and communicates with the atmosphere via the atmosphere opening tube and the atmosphere opening valve. The suction pump 27 discharges the sucked waste liquid to a waste liquid storage tank (not shown) through a drain tube or the like.
[0139]
Further, on the side of the holder 23, a wiper blade 28, which is a wiping means made of an elastic member such as a fiber member, a foam member, or rubber, for wiping the discharge surface 6a of the inkjet head 6 is attached to a blade arm 29. Reference numeral 29 is pivotally supported so that it can be swung by rotation of a cam that is rotated by a driving means (not shown).
[0140]
Next, the ink cartridge 7 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is an external perspective view of the ink cartridge before being loaded into the recording apparatus, and FIG. 3 is a front sectional view of the ink cartridge.
As shown in FIG. 3, the ink cartridge 7 includes an ink absorber 42 that absorbs ink of a required color in a cartridge main body 41. The cartridge body 41 is formed by adhering or welding an upper lid member 44 to an upper opening of a case 43 having a wide opening at the upper portion, and is made of, for example, a resin molded product. The ink absorber 42 is made of a porous material such as a urethane foam, and after being compressed and inserted into the cartridge body 41, the ink is absorbed.
[0141]
An ink supply port for supplying ink to the recording head 6 is formed at the bottom of the case 43 of the cartridge main body 41. The ink supply port is pressed by a pressing member 45, and is formed on the inner peripheral surface of the pressing member 45 of the ink supply port. Is fitted with a seal ring 46. The upper lid member 44 has an air opening 47 formed therein.
In the cartridge main body 41, the case 43 is compressed and deformed by the pressure applied to the wide side wall when the ink supply port is closed and the cartridge is handled during loading and transportation, or during vacuum packaging. In order to prevent internal ink from leaking, a cap member 50 is attached.
[0142]
Further, as shown in FIG. 2, the air opening 47 has an oxygen permeability of 100 ml / m.2The film-like sealing member 55 described above is adhered to the upper lid member 44 for sealing. The seal member 55 is sized to seal the plurality of grooves 48 formed around the air release port 47 as well as the atmosphere. By thus sealing the air opening 47 with the sealing member 55 having an oxygen permeability of 100 ml / m 2 or more, the ink cartridge 7 is packaged under reduced pressure using a packaging member such as a non-permeable aluminum laminate film. Therefore, even when the gas is dissolved in the ink due to the atmosphere in the space A (see FIG. 3) generated between the ink absorber 42 and the cartridge main body 41 during ink filling, The air is discharged into a space between the packaging body outside the cartridge main body 41 having a high degree of vacuum, and the degree of deaeration of the ink is improved.
[0143]
FIG. 4 shows and describes a configuration example of a recording unit including a recording liquid storage unit that stores the recording liquid of the present invention and a head unit for discharging recording droplets.
That is, the recording unit 30 is of a serial type, and is mainly composed of an inkjet head 6, an ink tank 41 that stores a recording liquid supplied to the inkjet head 6, and a lid member that seals the inside of the ink tank 41. The part is composed. The inkjet head 6 is formed with a large number of nozzles 32 for discharging a recording liquid. The recording liquid is guided from the ink tank 41 to a common liquid chamber (not shown) through an ink supply pipe (not shown), and is discharged from the nozzle 32 in accordance with an electrical signal from the recording apparatus main body input from the electrode 31. The Such a type of recording unit has a structure that is often used for a head of a type that can be manufactured at low cost, that is, a so-called thermal system or a head that uses thermal energy as a driving power source.
[0144]
A configuration example of the head unit for ejecting ink droplets will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional side view of the entire electrostatic head unit.
The head of this configuration example has a laminated structure in which three silicon single crystal substrates 101, 102 (102a and 102b), 103 are stacked and bonded. The use of a silicon single crystal substrate is suitable for processing when a thin diaphragm (thickness of about several μm) for discharging ink is produced by etching, and a gap of about several μm is highly accurate. It is also a convenient material when forming by anodic bonding described later. Furthermore, when the diaphragm is vibrated by applying an electrostatic force, it is necessary to apply a voltage to the electrode to generate the electrostatic force, but since silicon is a semiconductor and can have a low resistance, The electrode on the diaphragm side can be substituted, and there is an advantage that it is not necessary to provide an electrode separately on the diaphragm side.
[0145]
The intermediate first substrate 101 includes a recess that forms a liquid chamber 106 having a bottom wall as a vibration plate 105, a narrow groove for an ink inflow port that forms a fluid resistance portion 107 provided at the rear of the recess, It has a recess that constitutes a common ink cavity 108 for supplying ink to the liquid chamber 106.
[0146]
Next, the lower second substrate 102 bonded to the lower surface of the first substrate 101 is obtained by providing a silicon oxide film 102a on a single crystal silicon substrate 102b. An electrode 121 having substantially the same shape as the diaphragm 105 is formed on the first substrate 102a. The electrode 121 has an (electrode) terminal portion 123, and the electrode 121 and the entire lead portion of the electrode are covered with an insulating film 122 except for the (electrode) terminal portion 123 of the electrode. In addition to silicon, the second substrate is also known using, for example, heat-resistant glass.
[0147]
Next, the upper third substrate 103 bonded to the upper surface of the first substrate 101 constitutes the nozzle hole 104, the ink discharge chamber 106, the fluid resistance portion 107 (member that regulates the flow of ink), and the ink cavity 108. The The substrate 103 is provided with an ink supply port 131 communicating with the ink cavity 108. The ink supply port 131 is connected to an ink cartridge (not shown) via a connection pipe and a tube (not shown). In addition to silicon, the third substrate is also known using, for example, glass, nickel, plastic, stainless steel, or the like.
[0148]
In the inkjet head of the configuration example using the electrostatic force configured as described above, when a positive pulse voltage is applied to the electrode 121 from the oscillation circuit 142, the surface of the electrode 121 is charged to a positive potential, and the corresponding diaphragm The lower surface of 105 is charged to a negative potential, and the vibration plate 105 bends downward due to electrostatic attraction.
[0149]
Next, when the application of the pulse voltage to the electrode 121 is turned off, the deflected diaphragm 105 is restored, so that the pressure in the liquid chamber 106 increases rapidly, and ink droplets 141 are formed from the nozzle holes 104. Ink is ejected toward an image receiver (not shown). Further, when the vibration plate 105 is bent downward again, ink is supplied from the ink cavity 108 into the liquid chamber 106 through the fluid resistance portion 107. As the oscillation circuit 142, the one that turns on / off the pulse voltage as described above, an AC power supply, or the like is used. In recording, an electric pulse to be applied to the electrode 121 of each nozzle hole 104 is controlled.
[0150]
The ink of the present invention can suppress the elution of silicon and silicon oxide used in the printer as in the above configuration example, and the image quality is deteriorated due to the change of the ink droplet size and the discharge speed due to the decrease in the printer design accuracy In addition, it is possible to prevent problems such as occurrence of ejection failure and failure due to decrease in bonding strength of the joint, and clogging due to silicon elution into the ink can be prevented.
[0151]
【Example】
Examples of the present invention and comparative examples are shown below. Unless otherwise stated, the addition ratio refers to the weight percent of the active ingredient.
[0152]
(Synthesis method of sulfonium salt)
A 1-liter four-necked flask equipped with a sulfonium salt synthesis stirrer, reflux condenser, and thermometer was purged with nitrogen, and then 12.4 g (0.2 mol) of dimethyl sulfide and 200 ml of acetonitrile were added and mixed to dissolve. Then, 22.5 g (0.2 mol) of chlorobenzene dissolved in 100 ml of acetonitrile was added dropwise over 1 hour under stirring under heating and refluxing conditions, and the reaction was continued under heating and refluxing conditions while stirring for another 5 hours. A white crystal was precipitated.
Subsequently, the mixture was cooled to room temperature, and the precipitated crystals were separated by filtration and dried to obtain 30.2 g (yield 86.7%) of phenyldimethylsulfonium chloride. (Reaction Formula 1)
8.7 g (0.05 mol) of phenyldimethylsulfonium chloride thus obtained was dissolved in 200 ml of methanol-water (1/1 (volume ratio)) and placed in a flask of the same volume. When 2.0 g (0.05 mol) of sodium hydroxide dissolved in 300 ml of water was added dropwise with stirring, precipitation occurred and the mixture became cloudy and became a slurry. (Reaction Formula 2)
After completion of the dropwise addition, stirring was continued at room temperature for 1 hour, and then the crystals were filtered off and recrystallized from methanol to obtain 6.5 g (yield 83.0%) of phenyldimethylsulfonium hydroxide.
Elemental analysis of the phenyldimethylsulfonium hydroxide was performed. The results are shown in Table 7.
[0153]
(Schemes 1 and 2)
Embedded image
[0154]
[Table 7]
[0155]
Compound Nos. 27 to No. 50 sulfonium salts were synthesized in the same manner as described above.
However, when reacting a gaseous compound at room temperature, it was cooled with liquid nitrogen or the like and liquefied, or pressurized and reacted in an autoclave.
[0156]
[Table 8]
[0157]
Example 1
Black dye of the following formula: 3% by weight
Embedded image
Glycerin 5% by weight
20% ethylene glycol
Polyoxyethylene (3) tridecyl ether sodium acetate
(Nikko Chemicals, anionic surfactant) 1.0% by weight
Sunpack AP (manufactured by Sanai Oil Co., Ltd., fungicides) 0.4% by weight
Tetrabutylphosphonium hydroxide
(Aldrich reagent: corrosion inhibitor) 1.0% by weight
Remaining amount of ion exchange water
The mixture of the above formulation was continuously stirred at 50 ° C. for 4 hours, and after cooling, filtered through a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 814 ppm. The pH value was 9.5.
[0158]
This ink is composed of a surface on which a silicon oxide film of 1000 mm is provided by thermal oxidation treatment on the surface of the vibration plate 110, a liquid chamber composed of heat-resistant glass # 7740, 100 surface, 110 surface, 111 surface silicon, 100 surface And an ink jet printer of a type in which the diaphragm is deformed and discharged by electrostatic force consisting of a nozzle and a fluid resistance, and subjected to a discharge test under the following conditions.
Drive frequency: 12KHz
Drive voltage: 23V
Nozzle diameter: 30 μm
Droplet volume: 30 pl / dot
Number of nozzles: 48 nozzles
Dot density: 600 dpi
[0159]
Test 1 (T1) Initial printing test
Printing was performed on three types of commercially available copy paper and three types of bond paper, and the characteristics of the images were examined.
[0160]
Test 2 (T2) Reliability test (printing test after printing pause, wettability)
After the printer was left in an environment of 50 ° C. and 60% RH for 1 month with ink filled, printing was performed to test whether normal printing was possible. Further, the amount of change in thickness of glass and silicon and the amount of change in film thickness of the oxide film were measured. The thickness change amount of the glass and silicon was obtained by analyzing the ink after contact with the liquid by the liquid crystal emission spectroscopic analysis and converting it from the silicon concentration in the ink and the density of each material.
[0161]
In the initial printing test, a clear image having an image density of 1.3 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. As for wettability, the heat resistance glass # 7740 (trade name: Pyrex # 7740, manufactured by Corning Glrss Works, USA) has a thickness change of 0.18 μm, and the silicon thickness change amount is about 0.16 μm on the 100 side, 110 side Was about 0.06 μm, and the 111 surface was about 0.04 μm, which was a change in thickness with no problem as a liquid chamber, fluid resistance, or nozzle. Further, the film thickness change amount of the silicon oxide film on the 110th surface was about 3 mm, which was a film thickness change amount causing no problem as a diaphragm.
[0162]
(Example 2)
The test was conducted in the same manner as in Example 1 except that 1.0% by weight of tributylsulfonium hydroxide (Compound No. 29 corrosion inhibitor) was used instead of tetrabutylphosphonium hydroxide in Example 1.
As a result, in the initial printing test, a clear image having an image density of 1.3 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. As for wettability, the heat resistance glass # 7740 has a thickness change of 0.18 μm, and the silicon thickness change amount is about 0.16 μm on the 100 side, about 0.06 μm on the 110 side, and about 0.04 μm on the 111 side. The amount of change in the thickness was satisfactory for the liquid chamber, fluid resistance, and nozzle. Further, the film thickness change amount of the silicon oxide film on the 110th surface was about 3 mm, which was a film thickness change amount causing no problem as a diaphragm.
[0163]
(Example 3)
Cyan dye of the following formula: 3% by weight
Embedded image
Glycerin 10% by weight
Diethylene glycol 10% by weight
Surfynol 465 (for acetylene alcohol)
Ethylene oxide additive; Air Products and Chemicals Inc.
Nonionic surfactant) 1.0% by weight
Diethylene glycol monobutyl ether 3% by weight
Proxel CRL (manufactured by Avicia, fungicides) 0.4% by weight
Tetrabutylphosphonium hydroxide
(Aldrich reagent: corrosion inhibitor) 0.5% by weight
Remaining amount of ion exchange water
While stirring the mixture of the above formulation at 50 ° C., stirring was continued for 4 hours. After cooling, the mixture was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectroscopic analysis, the content of alkali metal in the ink was 913 ppm. The pH value was 9.2.
[0164]
A printing test was performed on the ink using a printer equipped with the head having the configuration shown in FIG. 5, and a reliability test was performed. The head having the configuration shown in FIG. 5 was prepared under the following conditions.
The first substrate 101 comprises a (110) -oriented p-type single crystal silicon wafer polished on both sides, and the second substrate comprises a (100) -oriented p-type single crystal silicon wafer 102b polished on both sides and a thermal oxide film 102a. These substrates are subjected to anisotropic etching with a mask and an alkaline solution to form respective recesses corresponding to the liquid chamber 106, the fluid resistance portion 107, the ink cavity 108, etc., as shown in FIG. An electrode lead portion, an electrode terminal 123, and an insulating film 122 were formed. The thickness of the diaphragm 105 is 20 μm, and a silicon oxide film of 1000 mm is provided by thermal oxidation treatment.
Further, as shown in FIG. 5, a nozzle hole 104, an ink supply port 131, and the like are formed on the upper surface of the first substrate 101 by anisotropic dry etching on a (100) -oriented n-type single crystal silicon wafer polished on both sides. Then, the third substrate 103 was bonded, the oscillation circuit 142 and the like were connected as shown in the figure, and a positive pulse voltage was applied to the electrode terminal 123 for printing.
Therefore, the surface in contact with the ink is the surface on which the vibration plate is formed on the 110th surface by 1000 mm of silicon oxide film by thermal oxidation treatment, the liquid chamber is 100th surface, the 110th surface, the 111th surface silicon, the nozzle is 100th surface, The silicon of the isotropic dry etching surface and the silicon of the fluid resistance portion are 100 surfaces and 110 surfaces.
[0165]
The printer printing conditions were as follows.
Drive frequency: 12KHz
Drive voltage: 23V
Nozzle diameter: 30 μm
Droplet volume: 30 pl / dot
Number of nozzles: 48 nozzles
Dot density: 600 dpi
[0166]
Test 1 (T1) Initial printing test
Printing was performed on three types of commercially available copy paper and three types of bond paper, and the characteristics of the images were examined.
[0167]
Test 2 (T2) Printing test after printing pause, silicon wettability
After the printer was left in an environment of 50 ° C. and 60% RH for 1 month with ink filled, printing was performed to test whether normal printing was possible. Further, the amount of change in the thickness of the silicon and the amount of change in the thickness of the oxide film were measured.
[0168]
In the initial printing test, a clear image having an image density of 1.3 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 0.15 μm on the 100 side, about 0.06 μm on the 110 side, and about 0.04 μm on the 111 side. There was no change in thickness. Further, the film thickness change amount of the silicon oxide film on the 110th surface was about 3 mm, which was a film thickness change amount causing no problem as a diaphragm.
[0169]
(Example 4)
The test was conducted in the same manner as in Example 3 except that 0.5% by weight of tetrabutylarsonium hydroxide (Compound No. 74 corrosion inhibitor) was used in place of the tetrabutylphosphonium hydroxide of Example 3.
[0170]
As a result, in the initial printing test, a clear image having an image density of 1.3 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 0.15 μm on the 100 side, about 0.06 μm on the 110 side, and about 0.04 μm on the 111 side. There was no change in thickness. Further, the film thickness change amount of the silicon oxide film on the 110th surface was about 3 mm, which was a film thickness change amount causing no problem as a diaphragm.
[0171]
(Example 5)
Yellow dye of the following formula: 2% by weight
Embedded image
Glycerin 3% by weight
10% by weight of triethylene glycol
Embedded image
Dialkylsulfosuccinates of the above formula
(Anionic surfactant) 1.0% by weight
2-ethyl-1,3-hexanediol 2% by weight
Proxel BND (Abyssia fungicide) 0.4% by weight
Remaining amount of ion exchange water
While stirring the mixture of the above formulation at 50 ° C., the hydroxide of the phosphonium compound of Chemical Formula 1 is 40% relative to the equivalent of the anionic compound in the ink, and the hydroxide of the phosphonium compound of Chemical Formula 3 is the anion in the ink. 40% of the equivalent amount of the active compound was added. Stirring was continued for 4 hours as it was, and after cooling, it was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectroscopic analysis, the content of alkali metal in the ink was 29 ppm. The pH value was 9.7.
[0172]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1 (using an alkali-free glass substrate instead of the heat-resistant glass # 7740), the initial print test showed a clear image density of 0.9 or higher on any paper. A good image was obtained. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. As for wettability, the non-alkali glass substrate (OA-2 manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) has a thickness change of 0.19 μm, and the silicon thickness change amount is about 0.15 μm on the 100 side and about 0.07 μm on the 110 side. , 111 surface was about 0.05 μm, and the amount of change in thickness was satisfactory as a liquid chamber, a fluid resistance portion, and a nozzle. Further, the film thickness change amount of the silicon oxide film on the 110th surface was about 3 mm, which was a film thickness change amount causing no problem as a diaphragm.
[0173]
(Example 6)
In Example 5, compound no. 1 to 40% of the equivalent of the anionic compound in the ink. Instead of adding 40% of the phosphonium compound hydroxide to the equivalent of the anionic compound in the ink, compound no. Except that 27% of the sulfonium compound hydroxide was added to 40% of the anionic compound equivalent in the ink and 40% of the sulfonium compound hydroxide of the chemical formula 29 was added to the equivalent of the anionic compound in the ink. The test was conducted in the same manner as in No. 5.
[0174]
As a result, in the initial printing test, a clear image having an image density of 0.9 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. As for wettability, the non-alkali glass substrate (OA-2 manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) has a thickness change of 0.19 μm, and the silicon thickness change amount is about 0.15 μm on the 100 side and about 0.07 μm on the 110 side. , 111 surface was about 0.05 μm, and the amount of change in thickness was satisfactory as a liquid chamber, a fluid resistance portion, and a nozzle. Further, the film thickness change amount of the silicon oxide film on the 110th surface was about 3 mm, which was a film thickness change amount causing no problem as a diaphragm.
[0175]
(Example 7)
Magenta dye of the following formula: 2.5% by weight
Embedded image
Diethylene glycol 20% by weight
Polyoxyethylene (6) tridecyl ether sodium acetate
(Nikko Chemicals, anionic surfactant) 0.3% by weight
2-pyrrolidone 2% by weight
Proxel GXL (manufactured by Avicia, fungicides) 0.4% by weight
Surfinol 61
(3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol) 0.9% by weight
Remaining amount of ion exchange water
The mixture having the above formulation was continuously stirred at 50 ° C. for 4 hours. After cooling, the mixture was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 460 ppm. The pH value was 10.1.
[0176]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 4, a clear image with an image density of 1.1 or more was obtained on any paper in the initial printing test. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In silicon wettedness, the change in thickness of silicon is about 0.32 μm on the 100 side, about 0.10 μm on the 110 side, and about 0.08 μm on the 111 side, which is problematic as a liquid chamber, fluid resistance part, and nozzle. There was no change in thickness. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 5 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0177]
(Example 8)
Except that 0.9% by weight of beryllium hydroxide (corrosion inhibitor) was used instead of Surfynol 61 (3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol) in Example 7, the same procedure as in Example 7 was performed. A test was conducted.
As a result, in the initial printing test, a clear image having an image density of 1.1 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In silicon wettedness, the change in thickness of silicon is about 0.32 μm on the 100 side, about 0.10 μm on the 110 side, and about 0.08 μm on the 111 side, which is problematic as a liquid chamber, fluid resistance part, and nozzle. There was no change in thickness. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 5 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0178]
Example 9
Carboxyl group-bonded carbon black dispersion
(Average particle size 128 nm) 5% by weight
Glycerin 10% by weight
Diethylene glycol 10% by weight
Polyoxyethylene (3) tridecyl ether sodium acetate
(Nikko Chemicals, anionic surfactant) 1.0% by weight
2-pyrrolidone 2% by weight
2-ethyl-1,3-hexanediol 2% by weight
Sunpack AP (manufactured by Sanai Oil, fungicides) 0.4% by weight
Orphin B (3-methyl-1-butyne-3-
All Nissin Chemical Industry Co., Ltd .: corrosion inhibitor) 0.5% by weight
Remaining amount of ion exchange water
While stirring the mixture of the above formulation at 50 ° C., stirring was continued for 4 hours. After cooling, the mixture was filtered with a filter having a pore size of 0.8 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectrometry, the content of alkali metal in the ink was 1020 ppm. The pH value was 8.3.
[0179]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 4, a clear image having an image density of 1.4 or more was obtained on any paper in the initial printing test. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 0.20 μm on the 100 side, about 0.07 μm on the 110 side, and about 0.04 μm on the 111 side. There was no change in thickness. Further, the film thickness change amount of the silicon oxide film on the 110th surface was about 3 mm, which was a film thickness change amount causing no problem as a diaphragm.
[0180]
(Example 10)
Orphine B of Example 9 (similar to Example 9 except that 0.5% by weight of aluminum ethylate (corrosion inhibitor) was used in place of 3-methyl-1-butyn-3-ol. The test was conducted.
As a result, in the initial printing test, a clear image having an image density of 1.4 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 0.20 μm on the 100 side, about 0.07 μm on the 110 side, and about 0.04 μm on the 111 side. There was no change in thickness. Further, the film thickness change amount of the silicon oxide film on the 110th surface was about 3 mm, which was a film thickness change amount causing no problem as a diaphragm.
[0181]
(Example 11)
Instead of the black dye of Example 1, 5% of a dispersion of cationic carbon black (manufactured by Cabot Specialty Chemicals Inc.) was added in solid content, and an ink having the following formulation except for tetrabutylphosphonium hydroxide was used. In the same manner as in Example 1, the mixture was continuously stirred at 50 ° C. for 4 hours, and after cooling, filtered through a filter having a pore size of 0.8 μm.
Cationic carbon black dispersion 5% by weight
Glycerin 5% by weight
20% ethylene glycol
Olfine E1010 1.0% by weight
Sunpack AP (manufactured by Sanai Oil, fungicides) 0.4% by weight
Remaining amount of ion exchange water
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 932 ppm. The pH value was 9.8.
[0182]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1 (using an alkali-free glass substrate instead of the heat-resistant glass # 7740), the initial print test showed a clear image density of 1.2 or higher on any paper. A good image was obtained. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In the liquid contact property, the thickness change of the alkali-free glass substrate (OA-10 manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) is 0.31 μm, and the silicon thickness change amount is about 0.18 μm on the 100 side, about 0.08 μm on the 110 side, The 111 surface was about 0.05 μm, and the amount of change in thickness was satisfactory for the liquid chamber, fluid resistance portion, and nozzle. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 4 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0183]
Example 12
A mixture of the same formulation as in Example 1 was stirred at 50 ° C. for 4 hours, except that 15% of the following dispersion was added as a cyan pigment instead of the black dye of Example 1 and the following compound was used as a corrosion inhibitor. Then, after cooling, it was filtered with a filter having a pore diameter of 0.8 μm.
[0184]
<Dispersion>
C. I. Pigment Blue 15: 3 (phthalocyanine blue)
(Average particle size 123 nm) 20% by weight
Dispersant (styrene-acrylate
-Methacrylic acid diethanolamine salt copolymer) 4.5 wt%
Ethylene glycol 30% by weight
Residual amount of water
<Corrosion inhibitor>
Tributyl borate (Reagent manufactured by Kanto Chemical Co.) 0.1% by weight
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 932 ppm. The pH value was 9.8.
[0185]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1, a clear image with an image density of 1.3 or more was obtained on any paper in the initial printing test. Even after printing suspension, normal printing was possible without using any recovery means. As for wettability, the heat resistance glass # 7740 has a thickness change of 0.15 μm, and the silicon thickness change amount is about 0.18 μm on the 100 side, about 0.03 μm on the 110 side, and about 0.05 μm on the 111 side. The amount of change in the thickness of the liquid chamber, the fluid resistance, and the nozzle was satisfactory. Further, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 3 mm, which was a film thickness change that was not a problem as a diaphragm.
[0186]
(Example 13)
Instead of the cyan dye of Example 3, 20% by weight of the following dispersion was added as a yellow pigment, and a mixture having the same formulation as in Example 2 was used at 50 ° C., except that the following cationic compound was used as a corrosion inhibitor. Stirring was continued for a period of time, and after cooling, filtration was performed with a filter having a pore diameter of 0.8 μm.
<Dispersion>
C. I. Pigment Yellow 138 (average particle size 96 nm) 25% by weight
Dispersant (formalin condensate of naphthalene sulfonate) 8% by weight
Ammonia water 1.3 wt%
25% by weight of ethylene glycol
Residual amount of water
<Corrosion inhibitor>
Cationic polymer (Nippon Shokubai Co., Ltd.) 1.0% by weight
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 886 ppm. The pH value was 9.1.
[0187]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1, a clear image having an image density of 0.9 or more was obtained on any paper in the initial printing test. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 0.29 μm on the 100 side, about 0.13 μm on the 110 side, and about 0.10 μm on the 111 side, which is problematic as a liquid chamber, fluid resistance part, and nozzle. There was no change in thickness. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 5 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0188]
(Example 14)
The test was conducted in the same manner as in Example 13 except that 1.0% by weight of zinc chloride (corrosion inhibitor) was used instead of the cationic polymer of Example 13. As a result, in the initial printing test, a clear image having an image density of 0.9 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 0.29 μm on the 100 side, about 0.13 μm on the 110 side, and about 0.10 μm on the 111 side, which is problematic as a liquid chamber, fluid resistance part, and nozzle. There was no change in thickness. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 5 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0189]
(Example 15)
The following colorant was used as a cationic yellow dye instead of the black dye of Example 1, and the ink having the following formulation except for tetrabutylphosphonium hydroxide was used. Stirring was continued for 4 hours, and after cooling, filtration was performed with a filter having a pore size of 0.3 μm.
[0190]
Cationic yellow dye Kayacrill ED (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 3% by weight
Glycerin 5% by weight
20% ethylene glycol
2-ethyl-1,3-hexanediol 2.0% by weight
Sunpack AP (manufactured by Sanai Oil, fungicides) 0.4% by weight
Remaining amount of ion exchange water
<Corrosion inhibitor>
Cationic surfactant cation G-50
(Benzalkonium chloride manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) 1.0% by weight
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 886 ppm. The pH value was 9.1.
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1, in the initial printing test, a clear image having an image density of 1.2 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In silicon wettability, the heat-resistant glass # 7740 has a thickness change of 0.15 μm, and the silicon thickness change is about 0.19 μm on the 100 side, about 0.11 μm on the 110 side, and about 0.12 μm on the 111 side. Yes, it was the amount of change in thickness with no problem as a liquid chamber, a fluid resistance portion, or a nozzle. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 5 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0191]
(Example 16)
A mixture having the same formulation as in Example 2 was stirred at 50 ° C. for 4 hours, except that 20% of the following dispersion was added as a yellow pigment in place of the cyan dye of Example 3 and the following compound was used as a corrosion inhibitor. Then, after cooling, it was filtered with a filter having a pore diameter of 0.8 μm.
<Dispersion>
C. I. Pigment Yellow 138 (average particle size 96 nm) 25% by weight
Dispersant (formalin condensate of naphthalene sulfonate) 8% by weight
Ammonia water 1.3 wt%
25% by weight of ethylene glycol
Residual amount of water
<Corrosion inhibitor>
Titanium ethylate 1.0% by weight
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 886 ppm. The pH value was 9.1.
[0192]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1, in the initial printing test, a clear image having an image density of 1.2 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In silicon wettability, the change in thickness of silicon is about 0.19 μm on the 100 side, about 0.11 μm on the 110 side, and about 0.12 μm on the 111 side, which is problematic as a liquid chamber, fluid resistance part, and nozzle. There was no change in thickness. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 5 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0193]
(Example 17)
The following coloring material was used as a cationic magenta dye instead of the black dye of Example 1, and the ink having the following formulation except for tetrabutylphosphonium hydroxide was used. Stirring was continued for 4 hours, and after cooling, filtration was performed with a filter having a pore size of 0.3 μm.
[0194]
Cationic magenta dye Kayacrile ED (Nippon Kayaku Co., Ltd.) 3% by weight
Glycerin 5% by weight
20% ethylene glycol
Olfine E1010 1.0% by weight
Sunpack AP (manufactured by Sanai Oil, fungicides) 0.4% by weight
Remaining amount of ion exchange water
When this ink was analyzed by plasma emission spectrometry, the content of alkali metal in the ink was 958 ppm. The pH value was 9.7.
[0195]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1 (using blue plate glass instead of heat-resistant glass # 7740), in the initial printing test, a clear image having an image density of 1.1 or more was observed on any paper. was gotten. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In liquid contact, blue plate glass (soft glass manufactured by HOYA) has a thickness change of 0.21 μm, and silicon has a thickness change of about 0.25 μm for 100 surfaces, about 0.11 μm for 110 surfaces, and about 0.11 μm for 111 surfaces. The thickness change amount was 0.08 μm, and there was no problem with the thickness of the liquid chamber, the fluid resistance portion, and the nozzle. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 5 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0196]
(Example 18)
12% of the following dispersion was added as a magenta pigment in place of the yellow dye of Example 6, and a mixture having the same formulation as Example 6 was stirred at 50 ° C. for 4 hours, except that the following compound was used as a corrosion inhibitor. Then, after cooling, it was filtered with a filter having a pore diameter of 0.8 μm.
[0197]
<Dispersion>
C. I. Pigment Red 122 (average particle size 120 nm) 33% by weight
Dispersant (dipolyoxyethylene
Nonylphenyl ether phosphate) 17.5% by weight
No. 13 compounds 1.5% by weight
25% by weight of ethylene glycol
Residual amount of water
[0198]
<Corrosion inhibitor>
Zirconium isopropoxide 1.0% by weight
When this ink was analyzed by plasma emission spectrometry, the content of alkali metal in the ink was 958 ppm. The pH value was 9.7.
[0199]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1 (using blue plate glass instead of heat-resistant glass # 7740), in the initial printing test, a clear image having an image density of 1.1 or more was observed on any paper. was gotten. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. As for wettability, the thickness change of blue plate glass (soft glass, manufactured by HOYA) is 0.21 μm, and the thickness change amount of silicon is about 0.25 μm for 100 surfaces, about 0.11 μm for 110 surfaces, and about 111 surfaces for 111 surfaces. The thickness change was about 0.08 μm, and there was no problem with the thickness of the liquid chamber, the fluid resistance portion, and the nozzle. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 5 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0200]
Example 19
The following coloring material was used as the microencapsulated carbon black instead of the black dye of Example 1, and the ink having the following formulation except for tetrabutylphosphonium hydroxide was used. Stirring was continued for 4 hours, and after cooling, filtration was performed with a filter having a pore size of 0.3 μm.
[0201]
Microencapsulated carbon black (average particle size 110nm)
(Dainippon Ink Chemical Co., Ltd.) 5% by weight
Glycerin 5% by weight
20% ethylene glycol
Olfine E1010 1.0% by weight
Sunpack AP (manufactured by Sanai Oil, fungicides) 0.4% by weight
Remaining amount of ion exchange water
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 156 ppm. The pH value was 9.7.
[0202]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1 (using photosensitive glass (manufactured by HOYA) instead of heat resistant glass # 7740), the initial print test showed an image density of 1.0 on any paper. The above clear image was obtained. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In liquid contact, the thickness change of photosensitive glass (manufactured by HOYA) is 0.21 μm, and the thickness change amount of silicon is about 0.26 μm for 100 surfaces, about 0.10 μm for 110 surfaces, and about 0 for 111 surfaces. It was 0.06 μm, and the amount of change in thickness was satisfactory as a liquid chamber, a fluid resistance portion, and a nozzle. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 4 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0203]
(Example 20)
12% of the following dispersion was added as a magenta pigment in place of the yellow dye of Example 6, and a mixture having the same formulation as Example 6 was stirred at 50 ° C. for 4 hours, except that the following compound was used as a corrosion inhibitor. Then, after cooling, it was filtered with a filter having a pore diameter of 0.8 μm.
<Dispersion>
C. I. Pigment Red 122 (average particle size 120 nm) 33% by weight
Dispersant (dipolyoxyethylene nonyl
Phenyl ether phosphoric acid) 17.5% by weight
No. 13 compounds 1.5% by weight
25% by weight of ethylene glycol
Residual amount of water
<Corrosion inhibitor>
Tetramethylammonium silicate 1.0% by weight
When this ink was analyzed by plasma emission spectrometry, the content of alkali metal in the ink was 958 ppm. The pH value was 9.7.
[0204]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1 (photosensitive glass (manufactured by HOYA) was used instead of heat resistant glass # 7740), the initial print test showed an image density of 1. One or more clear images were obtained. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In liquid contact, the thickness change of photosensitive glass (manufactured by HOYA) is 0.21 μm, and the thickness change amount of silicon is about 0.25 μm on 100 side, about 0.11 μm on 110 side, and about 0 on 111 side. It was 0.08 μm, and the amount of change in thickness was satisfactory as a liquid chamber, a fluid resistance portion, and a nozzle. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 5 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0205]
(Example 21)
As a yellow dye instead of the black dye of Example 1, Projet Fast Yellow 2 (manufactured by Avicia) was once converted into a free acid by using an ion exchange resin, and then compound No. 1 was obtained. A mixture having the same formulation as in Example 1 except that 3% of a dye partially substituted with a hydroxide of phosphonium compound 3 was added and stirred for 4 hours at 50 ° C. After cooling, a filter having a pore size of 0.8 μm I made a filter.
When this ink was analyzed by plasma emission spectrometry, the content of alkali metal in the ink was 630 ppm. The pH value was 9.6.
[0206]
When the above ink was tested in the same manner as in Example 1 (using a low alkali glass substrate instead of heat resistant glass # 7740), the initial printing test showed a clear image density of 0.9 or more on any paper. A good image was obtained. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In the liquid contact property, the thickness change of the low alkali glass substrate (manufactured by BLC Nippon Electric Glass Co., Ltd.) is 0.21 μm, and the silicon thickness change amount is about 0.40 μm on the 100 side, about 0.15 μm on the 110 side, 111 The surface was about 0.13 μm, and it was a change in thickness with no problem as a liquid chamber, a fluid resistance portion, or a nozzle. Further, the film thickness change amount of the silicon oxide film on the 110th surface was about 6 mm, which was a film thickness change amount causing no problem as a diaphragm.
[0207]
(Example 22)
Compound 21 of Example 21 3 instead of the phosphonium compound hydroxide. The test was performed in the same manner as in Example 21 except that the hydroxide of 29 sulfonium compound was used. As a result, in the initial printing test, a clear image having an image density of 0.9 or more was obtained on any paper. Even after printing was stopped, normal printing was possible without using any recovery means. In the liquid contact property, the thickness change of the low alkali glass substrate (manufactured by BLC Nippon Electric Glass Co., Ltd.) is 0.21 μm, and the silicon thickness change amount is about 0.40 μm on the 100 side, about 0.15 μm on the 110 side, 111 The surface was about 0.13 μm, and it was a change in thickness with no problem as a liquid chamber, a fluid resistance portion, or a nozzle. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 6 mm, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0208]
(Example 23)
Example 1 was used except that 1.0% by weight of a mixture of 0.5% by weight of tetrabutylphosphonium hydroxide and 0.5% by weight of tributylsulfonium hydroxide was used instead of the tetrabutylphosphonium hydroxide of Example 1. A similar test was conducted. As a result, in the initial printing test, a clear image having an image density of 1.3 or more was obtained on any paper. Even after printing suspension, normal printing was possible without using any recovery means. As for wettability, the thickness change of heat-resistant glass # 7740 is 0.1 μm, and the silicon thickness change amount is about 0.15 μm on the 100 side, about 0.04 μm on the 110 side, and about 0.03 μm on the 111 side. The thickness of the liquid chamber, current resistance, and nozzle were satisfactory. In addition, the change in film thickness of the silicon oxide film on the 110th surface was about 3 A, which was a film thickness change that had no problem as a diaphragm.
[0209]
(Comparative Example 1)
In the ink formulation of Example 1, the pH was adjusted by adding lithium hydroxide instead of tetrabutylphosphonium hydroxide. After stirring for 4 hours at 50 ° C., the mixture was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
Embedded image
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 940 ppm. The pH value was 9.8.
This ink was filled into a printer in the same manner as in Example 1, and printing and storage tests were conducted. With this ink, an initial image equivalent to that in Example 1 was obtained. However, in the ejection response test after the printing pause, since the dissolution stability of the dye deteriorated due to the dissolution of silicon into the ink, the ink was discharged to 8/48 nozzles. A defect occurred.
As for wettability, the heat resistance glass # 7740 has a thickness change of 11.2 μm, and the silicon thickness change amount is about 6.0 μm on the 100 side, about 3.5 μm on the 110 side, and about 0.60 μm on the 111 side. The amount of change that causes a problem of accuracy as a liquid chamber, a fluid resistance portion, and a nozzle, and the silicon oxide film on the 110th surface is all eluted, and the amount of change that causes a problem as a diaphragm.
[0210]
(Comparative Example 2)
In the ink formulation of Example 2, the pH was adjusted by adding sodium hydroxide instead of tributylsulfonium hydroxide. After stirring for 4 hours at 50 ° C., the mixture was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
Embedded image
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 940 ppm. The pH value was 9.8.
This ink was filled into a printer in the same manner as in Example 1, and printing and storage tests were conducted. With this ink, an initial image equivalent to that in Example 1 was obtained. However, in the ejection response test after the printing pause, since the dissolution stability of the dye deteriorated due to the dissolution of silicon into the ink, the ink was discharged to 8/48 nozzles. A defect occurred.
As for wettability, the heat resistance glass # 7740 has a thickness change of 11.2 μm, and the silicon thickness change amount is about 6.0 μm on the 100 side, about 3.5 μm on the 110 side, and about 0.60 μm on the 111 side. The amount of change that causes a problem of accuracy as a liquid chamber, a fluid resistance portion, and a nozzle, and the silicon oxide film on the 110th surface is all eluted, and the amount of change that causes a problem as a diaphragm.
[0211]
(Comparative Example 3)
In the ink formulation of Example 3, the pH was adjusted by adding sodium hydroxide instead of tetrabutylphosphonium hydroxide. Stirring was continued at 50 ° C. for 4 hours, and after cooling, the mixture was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectroscopy, the content of alkali metal in the ink was 1280 ppm. The pH value was 10.3.
This ink was filled into a printer in the same manner as in Example 3, and printing and storage tests were conducted. With this ink, an initial image equivalent to that in Example 2 was obtained. However, in the ejection responsiveness test after the printing pause, since the dissolution stability of the dye deteriorated due to the dissolution of silicon into the ink, the ink was discharged to 28/48 nozzles. A defect occurred.
In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 8.2 μm on the 100 side, about 4.7 μm on the 110 side, and about 0.80 μm on the 111 side. The amount of change that causes a problem was observed, and all of the silicon oxide film on the 110th surface was eluted, and the 8/48 diaphragm was too thin to withstand vibration and was damaged.
[0212]
(Comparative Example 4)
In the ink formulation of Example 4, the pH was adjusted by adding potassium hydroxide instead of tetrabutylarsonium hydroxide. Stirring was continued at 50 ° C. for 4 hours, and after cooling, the mixture was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectroscopy, the content of alkali metal in the ink was 1280 ppm. The pH value was 10.3.
This ink was filled into a printer in the same manner as in Example 3, and printing and storage tests were conducted. With this ink, an initial image equivalent to that in Example 2 was obtained. However, in the ejection responsiveness test after the printing pause, since the dissolution stability of the dye deteriorated due to the dissolution of silicon into the ink, the ink was discharged to 28/48 nozzles. A defect occurred.
In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 8.2 μm on the 100 side, about 4.7 μm on the 110 side, and about 0.80 μm on the 111 side. The amount of change that causes a problem was observed, and all of the silicon oxide film on the 110th surface was eluted, and the 8/48 diaphragm was too thin to withstand vibration and was damaged.
[0213]
(Comparative Example 5)
In the ink formulation of Example 5, in place of the compounds of Chemical Formulas 1 and 3, potassium hydroxide was 40% with respect to the equivalent amount of the anionic compound in the ink, and lithium hydroxide was 40 percent with respect to the equivalent amount of the anionic compound in the ink. % Was added. Stirring was continued for 4 hours as it was, and after cooling, it was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectroscopic analysis, the content of alkali metal in the ink was 970 ppm. The pH value was 9.6.
This ink was filled into a printer in the same manner as in Example 3, and printing and storage tests were conducted.
With this ink, an initial image equivalent to that in Example 3 was obtained. However, in the ejection responsiveness test after the suspension of printing, since the dissolution stability of the dye deteriorated due to the dissolution of silicon into the ink, the ink was discharged to 12/48 nozzles. A defect occurred.
In the liquid contact property, the thickness change of the alkali-free glass substrate (OA-2 manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) is 13.9 μm, and in the silicon liquid contact property, the silicon thickness change amount is about 6.2 μm on the 100 side, 110 The surface is about 3.6μm and the 111th surface is about 0.60μm, which is the amount of change that causes accuracy problems as the liquid chamber, fluid resistance, and nozzle, and the silicon oxide film on the 110th surface is all eluted. The amount of change was a problem as a diaphragm.
[0214]
(Comparative Example 6)
In the ink formulation of Example 6, no. 27, no. Instead of 29 compounds, sodium hydroxide was added at 40% with respect to the equivalent of the anionic compound in the ink, and lithium hydroxide was added at 40% with respect to the equivalent of the anionic compound in the ink. Stirring was continued for 4 hours as it was, and after cooling, it was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectroscopic analysis, the content of alkali metal in the ink was 970 ppm. The pH value was 9.6.
This ink was filled into a printer in the same manner as in Example 3, and printing and storage tests were conducted. With this ink, an initial image equivalent to that in Example 3 was obtained. However, in the ejection responsiveness test after the suspension of printing, since the dissolution stability of the dye deteriorated due to the dissolution of silicon into the ink, the ink was discharged to 12/48 nozzles. A defect occurred.
In the liquid contact property, the thickness change of the alkali-free glass substrate (OA-2 manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) is 13.9 μm, and in the silicon liquid contact property, the silicon thickness change amount is about 6.2 μm on the 100 side, 110 The surface is about 3.6μm and the 111th surface is about 0.60μm, which is the amount of change that causes accuracy problems as the liquid chamber, fluid resistance, and nozzle, and the silicon oxide film on the 110th surface is all eluted. The amount of change was a problem as a diaphragm.
[0215]
(Comparative Example 7)
In the ink formulation of Example 7, the pH was adjusted by adding potassium hydroxide instead of the corrosion inhibitor. Stirring was continued at 50 ° C. for 4 hours, and after cooling, filtration was performed with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectroscopic analysis, the content of alkali metal in the ink was 810 ppm. The pH value was 10.1.
This ink was filled into a printer in the same manner as in Example 4, and printing and storage tests were conducted. With this ink, an initial image equivalent to that in Example 4 was obtained. However, in the ejection responsiveness test after the printing pause, since the dissolution stability of the dye deteriorated due to the dissolution of silicon into the ink, the ink was discharged to the 4/48 nozzle. A defect occurred.
In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 5.3 μm on the 100 side, about 3.1 μm on the 110 side, and about 0.50 μm on the 111 side. The amount of change that causes a problem, and all of the silicon oxide film on the 110th surface was eluted, and the amount of change was a problem as a diaphragm.
[0216]
(Comparative Example 8)
In the ink formulation of Example 8, the pH was adjusted by adding sodium hydroxide instead of the corrosion inhibitor. Stirring was continued at 50 ° C. for 4 hours, and after cooling, filtration was performed with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectroscopic analysis, the content of alkali metal in the ink was 810 ppm. The pH value was 10.1.
This ink was filled into a printer in the same manner as in Example 4, and printing and storage tests were conducted. With this ink, an initial image equivalent to that in Example 4 was obtained. However, in the ejection responsiveness test after the printing pause, since the dissolution stability of the dye deteriorated due to the dissolution of silicon into the ink, the ink was discharged to the 4/48 nozzle. A defect occurred.
In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 5.3 μm on the 100 side, about 3.1 μm on the 110 side, and about 0.50 μm on the 111 side. The amount of change that causes a problem, and all of the silicon oxide film on the 110th surface was eluted, and the amount of change was a problem as a diaphragm.
[0217]
(Comparative Example 9)
In the ink formulation of Example 9, the pH was adjusted by adding sodium hydroxide instead of the corrosion inhibitor. Stirring was continued at 50 ° C. for 4 hours, and after cooling, the mixture was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 870 ppm. The pH value was 8.3.
This ink was filled into a printer in the same manner as in Example 9, and printing and storage tests were conducted. With this ink, an initial image equivalent to that in Example 5 was obtained. However, in the ejection responsiveness test after the suspension of printing, since the dissolution stability of the dye deteriorated due to the dissolution of silicon into the ink, the ink was discharged to 7/48 nozzles. A defect occurred.
In silicon wettability, the change in thickness of silicon is about 5.8 μm on the 100 side, about 3.4 μm on the 110 side, and about 0.60 μm on the 111 side. The amount of change that causes a problem, and all of the silicon oxide film on the 110th surface was eluted, and the amount of change was a problem as a diaphragm.
[0218]
(Comparative Example 10)
In the ink formulation of Example 12, the pH was adjusted by adding lithium hydroxide instead of tributyl borate (corrosion inhibitor). Stirring was continued at 50 ° C. for 4 hours, and after cooling, the mixture was filtered with a filter having a pore size of 0.1 μm.
When this ink was analyzed by plasma emission spectral analysis, the content of alkali metal in the ink was 870 ppm. The pH value was 8.3.
This ink was filled into a printer in the same manner as in Example 5 to perform printing and storage tests. With this ink, an initial image equivalent to that in Example 5 was obtained. However, in the ejection responsiveness test after the suspension of printing, since the dissolution stability of the dye deteriorated due to the dissolution of silicon into the ink, the ink was discharged to 7/48 nozzles. A defect occurred.
In silicon wettability, the amount of change in the thickness of silicon is about 5.5 μm on the 100 side, about 3.3 μm on the 110 side, and about 0.55 μm on the 111 side. The amount of change that causes a problem, and all of the silicon oxide film on the 110th surface was eluted, and the amount of change was a problem as a diaphragm.
[0219]
(Measurement of zeta potential) Example9-14, 16 and 18-20And the zeta potential of the inks of Comparative Examples 1 to 10, the substrate (silicon substrate, glass substrate, silicon substrate having an oxide film, etc., which are members used for the head)inkThe zeta potential between them was measured. The zeta potential was measured using an electrophoresis apparatus using a laser Doppler method. The apparatus used was LES-8000 manufactured by Otsuka Electronics. The zeta potential was determined for the dye ink at pH 10.5 and the pigment ink at pH 10.6. When the color material is a pigment, the measurement can be performed with the ink itself, but when the color material is a dye, the measurement is performed using monitor particles.
[0220]
(Measurement of oxidation / reduction current value)
Moreover, the potential versus oxidation / reduction current was measured by cyclic voltammetry between the substrate and the ink. The apparatus used was POTENTISTAT / GALVANOSTAT HA-501G (ARBITRARY FUNCTION GENERATOR HB-105) manufactured by HOKUTO DENKO Ltd. A saturated calomel electrode (SCE) was used as a reference electrode (reference electrode). The potential is -3.0 to 5.0 V vs. SCE, and the oxidation / reduction current value is -1.5 to 2.0 μA / cm.2(Pt.) Was measured.
As a result, the following measurement results were obtained. Tables 9 and 10 show the values of the respective examples and comparative examples.
[0221]
[Table 9]
[0222]
From the above results, when the pH of the water-based ink composition is 6.5 to 11.5, the zeta potential is −20 mV or less, and the zeta potential between the member and the coloring material is 0 to −50 mV. It became clear that elution into the ink of silicon, silicon oxide film, etc. was suppressed. Further, the oxidation / reduction current value between the member and the ink at this time is 0 to 1.0 μA / cm for the oxidation / reduction current value with respect to the potential range of −2.0 to 5.0 V vs. SCE (vs. saturated calomel electrode).2(Pt.) Was also revealed. On the other hand, it is also clear that the water-based ink composition not in this range shown in the comparative example has a remarkable elution into the ink of glass, silicon, silicon oxide film or the like.
[0223]
【The invention's effect】
According to the present invention, a printerCan prevent the elution of silicon, glass, or films formed with oxides, nitrides, metals, or organic compounds, etc., and the size and discharge speed of ink droplets due to a decrease in printer design accuracy This prevents problems such as image quality degradation due to changes in ink quality, ejection failure, and failure due to joint strength degradation, and clogging due to elution of glass and silicon into the ink.Inkjet recording methodCan be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view showing a configuration example of a serial type ink jet recording apparatus equipped with an ink cartridge containing a recording liquid to which the present invention is applied.
FIG. 2 is an external perspective view of an ink cartridge before being loaded into a recording apparatus.
FIG. 3 is a front sectional view of the ink cartridge.
FIG. 4 is an external perspective view of a recording unit integrated with a recording head.
FIG. 5 is a cross-sectional side view of the entire head unit.
[Explanation of symbols]
1 Side plate
2 Side plate
3 Main support guide rod
4 Sub-support guide rod
5 Carriage unit
6 heads
6a Head ejection surface
7y, 7m, 7c, 7k ink cartridge
8 Main scanning motor
9 Drive pulley
10 Driven pulley
11 Timing belt
12 Bottom plate
13 subframes
14 subframes
15 Transport roller
16 paper
17 Sub-scanning motor
18 gear
19 Gear
21 Subsystem
22 Cap means
23 Holder
24 Link member
25 engaging part
26 Suction tube
27 Suction pump
28 Wiper blade
29 Blade Arm
30 recording units
31 electrodes
32 nozzles
41 Cartridge body
42 Ink absorber
43 cases
44 Upper lid member
45 Holding member for ink supply port of cartridge
46 Seal Ring
47 Opening to the atmosphere
48 grooves
50 Cap member
51 Holding member for ink supply port of cartridge
53 For the holding part of the cartridge
55 Sealing member
71 Protrusion for each color of cartridge
81 Upper space of cartridge
For 81a
82 Dents
101, 102, 103 Silicon single crystal substrate
104 Nozzle hole
105 Diaphragm
106 Liquid temperature
107 Liquid resistance part
108 Ink cavity
121 electrodes
122 Passivation film (protective film)
123 Electrode terminal
131 Ink supply port
141 Ink droplet
142 Power supply (voltage applied)

Claims (3)

インクと接する液室部材、流体抵抗部、振動板又はノズルのそれぞれの部材の少なくとも一部が、シリコン、ガラス、或いはこれらに酸化物、窒化物、金属、有機化合物のいずれかで設けられた膜のいずれかで形成されたインクジェットプリンタと、色材及び水を主成分とする水性インク組成物であって、pHが6.5〜11.5における、前記インクと接する部材とインク間のゼータ電位が0〜−50mVであるインクジェット記録用インクとを用いて記録を行うことを特徴とするインクジェット記録方法 A film in which at least a part of each member of a liquid chamber member, a fluid resistance portion, a diaphragm, or a nozzle in contact with ink is provided with silicon, glass, or an oxide, nitride, metal, or organic compound. A zeta potential between the ink-contacting member and an ink-jet printer formed of any of the above, a water-based ink composition mainly composed of a colorant and water, and having a pH of 6.5 to 11.5 An ink jet recording method, wherein recording is performed using an ink for ink jet recording having a 0 to -50 mV . インクと接する液室部材、流体抵抗部または振動板又はノズルのそれぞれの部材の少なくとも一部が、シリコン、ガラス、或いはこれらに酸化物、窒化物、金属、有機化合物のいずれかで設けられた膜のいずれかで形成されたインクジェットプリンタと、顔料及び水を主成分とする水性インク組成物であって、pHが6.5〜11.5におけるゼータ電位が−20mV以下であり、かつインクと接する部材とインク間のゼータ電位が0〜−50mVであるインクジェット記録用インクとを用いて記録を行うことを特徴とするインクジェット記録方法。A film in which at least a part of each member of the liquid chamber member, the fluid resistance portion, the diaphragm or the nozzle in contact with the ink is provided with silicon, glass, or an oxide, nitride, metal, or organic compound. An aqueous ink composition mainly composed of a pigment and water, having a zeta potential of -20 mV or less at a pH of 6.5 to 11.5 and in contact with the ink An ink jet recording method, wherein recording is performed using an ink for ink jet recording having a zeta potential between 0 and -50 mV between the member and the ink. 請求項1−2のいずれかに記載の部材において、シリコンが単結晶シリコン、ポリシリコンのいずれかであり、或いはガラスが硼珪酸ガラス、感光性ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラスのいずれかであり、或いはシリコン、ガラスのいずれかに設けられた膜が酸化シリコン、酸化チタン、酸化クロム、窒化チタン、窒化シリコン、ジルコニウム、ポリイミドのいずれかであることを特徴とするインクジェット記録方法。The member according to any one of claims 1-2, wherein the silicon is any one of single crystal silicon and polysilicon, or the glass is any one of borosilicate glass, photosensitive glass, quartz glass, and soda lime glass. Or an ink jet recording method, wherein the film provided on one of silicon and glass is any one of silicon oxide, titanium oxide, chromium oxide, titanium nitride, silicon nitride, zirconium, and polyimide.
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