JP4749022B2 - インクジェット記録用インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェット記録用インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置 Download PDF

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Description

本発明は、インクジェット記録用インク(以下単に「インク」という)、インクジェット記録方法、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置に関する。さらに詳しくは、吐出信頼性が高く画像特性の良好なインクジェット記録に適した色材分散体型の水性インク、該インクを用いたインクジェット記録方法、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置に関する。
近年、インクジェット記録用途においても、画像堅牢性の面からこの色材分散体型の水性インクをインクとして使用するようになってきている。インクジェット記録においては、紙面上でのインクの定着性や耐水性を向上させるために、インク中の色材分散体に凝集機能や水不溶化機能を持たせる試みがとられている。しかしながら、このような機能を色材分散体に持たせることによって、インク中での分散安定性が低下することになり、インクの保存中に色材分散体が凝集して濃度むらや沈降が発生しやすくなる、インクジェット装置のノズル先端部でインク乾燥による目詰まりが発生し吐出安定性が低下しやすくなるなどという問題点を持つ。また、印字画像においても、被記録材表面で色材分散体が凝集しやすくなるため耐擦過性が低下し、さらに凝集した粒子による光散乱のため彩度が大きく低下し発色性が劣化するという問題点も有する。
上記問題点を解決するために、特許文献1では、ブロック共重合体の高分子分散剤により分散された顔料分散体とノニオン性界面活性剤を含有するインクが提案されているが、インクの吐出性には効果があっても印字画像の耐擦過性や発色性には問題がある。また、特許文献2では、色材分散液に熱可塑型増粘性高分子を添加したインクが提案されている。しかし、インクジェット装置に使用する際に必ず発生するノズル先端部でのインク濃縮のように、インク組成が大きく変化する場合においては分散安定性が低下しやすくなる性質を有するため、インクジェットノズルのクリーニング回復動作を頻繁に行うことのできないラインヘッドを有するインクジェット装置の場合においては、インクジェット装置のノズル周辺部への色材分散体の付着が多くなり不吐出や印字ヨレが発生しやすくなる。
特開2003−192965号公報 特開平9−39381号公報
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたもので、高い堅牢性を有し品位に優れた画像をどのような場合でも長期にわたって安定して記録することのできるインクを提供することであり、さらには堅牢性と品位に優れた画像を記録し得るインクジェット記録方法、およびこのようなインクを含むインクカートリッジおよびインクジェット記録装置を提供することにある。
本発明者らは、上記課題点を解決すべく鋭意検討した結果、以下の発明によって解決できることを見出した。すなわち、本発明は、アニオン性高分子分散剤により分散された顔料分散体、水溶性有機溶剤、補助成分および水を少なくとも含有するインクにおいて、上記補助成分として
a)1種以上のビニルエーテル類から構成された疎水性ブロックと1種以上のビニルエーテル類から構成された親水性ブロックとからなるブロック共重合体と
b)オキシエチレン基を有するノニオン性界面活性剤と
を少なくとも含有することを特徴とするインクを提供する。
上記本発明における高分子分散剤が、少なくともアニオン性親水基を有するモノマーとオキシエチレン基を有するモノマーと疎水基を有するモノマーとから構成されているランダム共重合体であることが好ましい。
また、上記本発明においては、前記ノニオン性界面活性剤中のオキシエチレン基の質量含有率が、前記高分子分散剤中のオキシエチレン基の質量含有率に対して5〜20倍の範囲にあること;前記ノニオン性界面活性剤が、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルおよびポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルから選ばれる1種以上であることが好ましい。
また、上記本発明においては、前記ブロック共重合体の親水性ブロックが、アニオン性親水基を有するビニルエーテル類から少なくとも構成されていることが好ましく、さらに前記ブロック共重合体の親水性ブロックが、非イオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されているブロックとアニオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されているブロックとを少なくとも含むこと;前記ブロック共重合体が、疎水性のビニルエーテル類で構成されたブロックと非イオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されたブロックとアニオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されたブロックの順番で少なくとも構成されていること;前記ブロック共重合体の酸価が、高分子分散剤の酸価に対して0.1〜0.5倍の範囲にあることがより好ましい。
また、本発明は、インクにエネルギーを与えて、該インクを飛翔させて被記録材に付与して行うインクジェット記録方法において、該インクが、上記のインクであることを特徴とするインクジェット記録方法を提供する。前記エネルギーが、熱エネルギーであること;および前記被記録材が、少なくとも一方の面にインクを受容するコーティング層をもつ被記録材であることが好ましい。
また、本発明は、インクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジにおいて、上記インクが前記本発明のいずれかのインクであることを特徴とするインクカートリッジ;およびインクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジと、上記インクを吐出させるためのヘッド部を備えたインクジェット記録装置において、上記インクが前記本発明のいずれかのインクであることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
本発明によれば、高い堅牢性を有し品位に優れた画像をどのような場合でも長期にわたって安定して記録することのできるインクを提供することができ、さらには堅牢性と品位に優れた画像を記録し得るインクジェット記録方法、インクカートリッジ、およびインクジェット記録装置を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、アニオン性高分子分散剤により分散された顔料分散体、水溶性有機溶剤、補助成分および水を少なくとも含有するインクにおいて、上記補助成分として
a)1種以上のビニルエーテル類から構成された疎水性ブロックと1種以上のビニルエーテル類から構成された親水性ブロックとからなるブロック共重合体と
b)オキシエチレン基を有するノニオン性界面活性剤と
を少なくとも含有させることで、高い堅牢性を有し品位に優れた画像をどのような場合でも安定して記録することが可能なインクを提供することができることを見出した。
インク中に補助成分として添加したブロック共重合体は、疎水基と親水基がそれぞれブロック化されたブロック共重合体であるため、インク媒体中では疎水基のブロックが内側を向き安定なコアを形成し、親水基のブロックが外側を向いた「ミセル」を安定に形成することができる。そのため、このブロック共重合体の親水基と、顔料分散体を形成している高分子分散剤のアニオン性の親水基との親和性が良好に働き、さらにブロック共重合体の親水基は被記録材の親水基とも良好な親和性を有するため、インクが被記録材表面に印字された場合には、ブロック共重合体が顔料分散体と被記録材を繋ぎとめる作用を発揮し画像定着性を向上させるようになると考えられる。しかもブロック共重合体が顔料分散体間に存在することで顔料分散体同士での凝集も抑制されるため発色性の低下も防止されるようになると考えられる。
上述のブロック共重合体の機能は被記録材上では好適であるが、印字される前のインク中においては、逆に保存中の分散安定性の低下や吐出性の低下などの原因となってしまうが、インク中にさらに補助成分としてノニオン性界面活性剤を含有させることで解決できることを見出した。ノニオン性界面活性剤の有する親水基は、その適度な親水性のため、顔料分散体を形成している高分子分散剤の親水基と適度に親和するようになる。そのため、インク中ではノニオン性界面活性剤によって顔料分散体が親和されるため、ブロック共重合体と顔料分散体との親和力が低減されるようになり、インクの保存安定性や吐出性の低下を抑制する。一方、印字後の被記録材上では、ノニオン性界面活性剤が被記録材に浸透しノニオン性界面活性剤と顔料分散体との親和力が低下するため、顔料分散体がブロック共重合体と親和するようになり、上述の特性が発揮されるようになると考えられる。
この効果により、顔料分散体インクの短所である被記録材表面での色材分散体の凝集による画像定着性の低下と発色性の低下がなく、かつインクの長期保存時の安定性を向上させるとともに、インクジェット装置に使用する際に必ず発生するノズル先端部でのインク濃縮のように、インク組成が大きく変化する場合においても、分散安定性が低下することなく安定な吐出が可能になる。さらに、インクジェットノズルのクリーニング回復動作を頻繁に行うことのできないラインヘッドを有するインクジェット装置の場合においても、ノズル周辺部への色材分散体の付着が抑制できるため不吐出や印字ヨレが発生しにくく、長期にわたって良好な連続印字性能を達成できる。
以下、本発明のインクの構成材料について詳細に説明する。
(ブロック共重合体)
本発明のインクに使用するブロック共重合体としては、少なくとも1種以上のビニルエーテル類から構成された疎水性ブロックと1種以上のビニルエーテル類から構成された親水性ブロックとからなるブロック共重合体であればよい。特に、ブロック共重合体の親水性ブロックが、少なくともアニオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されていると、顔料分散体を構成する高分子分散剤のアニオン性親水基との親和性が良好になるため望ましい。中でも、ブロック共重合体の親水性ブロックが少なくとも非イオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されているブロックと、アニオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されているブロックとを含むのが好ましく、ブロック共重合体が、疎水性のビニルエーテル類で構成されたブロック、非イオン性親水基を有する親水性のビニルエーテル類から構成されたブロック、およびアニオン性親水基を有する親水性のビニルエーテル類から構成されたブロックの順番で少なくとも構成されていると、高分子分散剤のアニオン性親水基との親和性がよりいっそう向上し、さらに被記録材との親和性も向上するためより好ましい。
本発明で使用するブロック共重合体は、例えば、下記一般式(1)で示される繰り返し単位構造を有することが好ましい。
−(CH2−CH(OR1))− (1)
上記の一般式(1)において、R1は、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、またはシクロアルケニル基のような脂肪族炭化水素、フェニル基、ピリジル基、ベンジル基、トルイル基、キシリル基、アルキルフェニル基、フェニルアルキレン基、ビフェニル基、フェニルピリジル基などのような、炭素原子が窒素原子で置換されていてもよい芳香族炭化水素基を表す。また、芳香環上の水素原子は、炭化水素基で置換されていてもよい。R1の炭素数は1〜18が好ましい。
また、R1は、−(CH(R2)−CH(R3)−O)p−R4若しくは(CH2m−(O)n−R4で表される基でもよい。この場合、R2およびR3は、それぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、R4は、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、またはシクロアルケニル基のような脂肪族炭化水素、フェニル基、ピリジル基、ベンジル基、トルイル基、キシリル基、アルキルフェニル基、フェニルアルキレン基、ビフェニル基、フェニルピリジル基などのような、炭素原子が窒素原子で置換されていてもよい芳香族炭化水素基(芳香環上の水素原子は、炭化水素基で置換されていてもよい)、−CHO、−CH2CHO、−CO−CH=CH2、−CO−C(CH3)=CH2、−CH2−CH=CH2、−CH2−C(CH3)=CH2、−CH2−COOR5などを表し、これらの基のうちの水素原子は、化学的に可能である範囲で、フッ素、塩素、臭素などのハロゲン原子と置換されていてもよい。R4の炭素数は1〜18が好ましい。R5は水素、またはアルキル基である。pは1〜18が好ましく、mは1〜36が好ましく、nは0または1であるのが好ましい。
1およびR4において、アルキル基またはアルケニル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、t−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、オレイル、リノレイルなどであり、シクロアルキル基またはシクロアルケニル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、シクロヘキセニルなどである。
以下に、本発明で使用するブロック共重合体を構成するビニルエーテルモノマー(I−a〜I−o)およびブロック共重合体(II−a〜II−e)の構造を例示するが、本発明に用いられるブロック共重合体のポリビニルエーテル構造は、これらに限定されるものではない。
Figure 0004749022
Figure 0004749022
さらに、上記ポリビニルエーテルの繰り返し単位数(上記(II−a)〜(II−e)においては、m、n、l)は、それぞれ独立に、1〜10,000であることが好ましい。また、その合計が(上記(II−a)〜(II−e)においては、m+n+l)、10〜20,000であることがより好ましい。数平均分子量は、500〜20,000,000が好ましく、1,000〜5,000,000がより好ましく、2,000〜2,000,000が最も好ましい。
ブロック共重合体がアニオン性親水基を有する場合、ブロック共重合体の酸価としては、好ましくは10〜100mgKOH/g、より好ましくは20〜70mgKOH/gであると、印字画像の耐擦過性と発色性の面で望ましい。また、ブロック共重合体の酸価が、顔料分散体を構成する高分子分散剤の酸価に対して好ましくは0.05〜0.5倍、より好ましくは0.1〜0.5倍の範囲にあるのがより望ましい。ブロック共重合体の酸価が、顔料分散体を構成する高分子分散剤の酸価に対して0.05倍より小さい場合には印字画像の耐擦過性や発色性が若干低下することもあり、0.5倍より大きい場合にはインクの分散安定性や吐出安定性が若干低下することもある。
これらのブロック共重合体がインク中に占める割合は、インク全質量に対して、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜10質量%である。
ビニルエーテル系ポリマーブロックを有する共重合体(ブロック共重合体)の合成方法は、特に限定されないが、青島らによるカチオンリビング重合(特開平11−322942号公報、特開平11−322866号公報)などが好適に用いられる。カチオンリビング重合法を用いることにより長さ(分子量)を正確に揃えたホモポリマーや2成分以上のモノマーからなる共重合体、さらにはブロックポリマー、グラフトポリマー、グラデーションポリマーなどの様々なポリマーを合成することができる。また、ポリビニルエーテルは、その側鎖に様々な官能基を導入することができる。
また、ブロック共重合体のアニオン性親水基の中和剤としては、上記ブロック共重合体のアニオン性親水基を中和することが可能なものであり、水に溶解するものであれば使用できる。このような中和剤としては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属類、モノエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミン類、アンモニアなどが挙げられるが、リチウムまたはナトリウムであると得られる画像の発色性がより向上するため好ましい。
(ノニオン性界面活性剤)
本発明のインクに使用するノニオン性界面活性剤としては、オキシエチレン基に代表される非イオン性の親水基と疎水基を有する化合物でアニオン性やカチオン性のイオン性基を含有しないものであれば使用できる。このようなものとして好ましくは、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フェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルから選ばれる少なくとも一種が挙げられる。さらなる具体例として、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンノニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテルなどが挙げられる。また、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン−オキシプロピレンブロックポリマーなどを用いてもよい。
また、顔料分散体を構成する高分子分散剤がオキシエチレン基を有する場合においては、ノニオン性界面活性剤中のオキシエチレン基の質量含有率が、高分子分散剤中のオキシエチレン基の質量含有率に対して好ましくは2〜30倍、より好ましくは5〜20倍の範囲にあるのが望ましい。ノニオン性界面活性剤中のオキシエチレン基の質量含有率が、高分子分散剤中のオキシエチレン基の質量含有率に対して2倍より小さい場合や30倍より大きい場合には、インクの分散安定性や吐出安定性が若干低下することがある。
本発明のインク中におけるノニオン性界面活性剤の含有量は、インク全質量に対して、好ましくは0.01〜10質量%、より好ましくは0.1〜5質量%の範囲である。ノニオン性界面活性剤の量が0.01質量%未満では界面活性剤の添加効果が得られず、10質量%を超えると、被記録材上での浸透効果が高くなり、画像濃度が低下し、印字品位が悪くなる場合がある。また、ノニオン性界面活性剤が顔料分散体に対して質量比で0.02〜2.0倍の範囲で含有されていると、インクの吐出安定性や分散安定性の面から望ましい。また、ノニオン性界面活性剤が上記ブロック共重合体に対して質量比で0.5〜3.0倍の範囲で含有されていると、インクの吐出安定性や分散安定性の面から望ましい。さらに、ノニオン性界面活性剤中のオキシエチレン基の質量含有率が好ましくは50.0〜93.0%、より好ましくは70.0〜85.0%であると、インクの分散安定性と吐出安定性がより向上するため望ましい。ノニオン性界面活性剤のオキシエチレン基の質量含有率が50.0%より低いとインク中での溶解安定性が低下する場合があり、93.0%を超えると、親水性が高くなり、画像濃度が低下し、印字品位が悪くなる場合がある。
(顔料分散体)
本発明のインクにおいて使用される顔料分散体は、顔料がアニオン性親水基を有する高分子分散剤により分散された顔料分散体である。本発明における顔料分散体の作製方法としては、例えば、顔料と高分子分散剤とを混練して所定の液体媒質中に添加し分散させた後に、さらに希釈用の水や各種添加剤などを加えることで製造する方法が挙げられる。混練にはニーダーやロールミルなどを用いることができ、分散には超音波印加やビーズミル、ボールミルなどの分散機を用いることができる。アルカリ添加による高分子分散剤中のアニオン性親水基の中和は、顔料と高分子分散剤との混合前に行っても混合後に行ってもよいが、混合後に行うことが望ましい。
(顔料)
顔料分散体を構成する顔料として以下に例を示すが、これらに限定されるものではない。
Raven 760 Ultra、Raven 1060 Ultra、Raven 1080、Raven 1100 Ultra、Raven 1170、Raven 1200、Raven 1250、Raven 1255、Raven 1500、Raven 2000、Raven 2500 Ultra、Raven 3500、Raven 5250、Raven 5750、Raven 7000、Raven 5000 ULTRAII、Raven 1190 ULTRAII(以上、コロンビアン・カーボン社製);
Black Pearls L、MOGUL-L、Regal400R、Regal660R、Regal330R、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1300、Monarch 1400(以上、キャボット社製);
Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW200、Color Black 18、Color Black S160、Color Black S170、Special Black 4、Special Black 4A、Special Black 6、Special Black 550、Printex 35、Printex 45、Printex 55、Printex 85、Printex 95、Printex U、Printex 140U、Printex V、Printex 140V(以上、デグッサ社製);
No.25、No.33、No.40、No.45、No.47、No.52、No.900、No.970、No.2200B、No.2300、No.2400B、MCF−88、MA600、MA77、MA8、MA100、MA230、MA220(以上、三菱化学社製);
C.I.ピグメントイエロー3、12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、95、97、109、110、117、120、125、128、137、138、147、148、150、151、153、154、166、168、175、180、183、184、185;C.I.ピグメントオレンジ16、36、43、51、55、59、61、71;C.I.ピグメントレッド9、12、48、49、52、53、57、97、122、123、149、168、175、176、177、180、184、192、202、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238、240、254、255、272;C.I.ピグメントバイオレット19、23、29、30、32、37、40、50;C.I.ピグメントブルー15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、22、60、64;C.I.ピグメントグリーン7、36;C.I.ピグメントブラウン23、25、26;C.I.ピグメントブラック1、10、31、32など。
これら顔料の含有量は、インク全質量に対して、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは1.0〜10質量%の範囲である。顔料の量が0.1質量%未満では十分な画像濃度が得にくい場合があり、20質量%を超えると、ノズルにおける目詰りなどによる吐出安定性の低下が起こりやすくなる。また、顔料と高分子分散剤とのインク中における含有比率は、固形分質量比で100:1〜1:2であると、インクの吐出安定性や保存安定性の面から望ましい。なお、これらの顔料は、単独で使用する以外に、2種以上組み合わせて使用することもできる。
(高分子分散剤)
顔料分散体を構成する高分子分散剤としては、アニオン性親水基を有するユニットと疎水性を有するユニットを併有する高分子化合物であって、上記顔料の分散剤として機能するものであれば使用することができる。中でも高分子分散剤が少なくともアニオン性親水基を有するモノマーとオキシエチレン基を有するモノマーと疎水基を有するモノマーとから構成されているランダム共重合体であると、前記ノニオン性界面活性剤や前記ブロック共重合体との親和性が最適になるため好ましい。このような高分子分散剤としては、ビニル系モノマーを重合した高分子化合物が挙げられ、例えば、メタクリル酸メチルおよびメタクリル酸エチルからなる群から選ばれる少なくとも1種類のモノマーと、アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステル、クロトン酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エステルおよびフマル酸エステルなどの各種エステル類からなる群から選ばれる少なくとも1種類の疎水性モノマーと、オキシエチレン基からなる非イオン性の親水基を有するモノマーと、酸性基を有するモノマーとを重合することにより得られる高分子化合物が挙げられる。高分子分散剤がオキシエチレン基からなる非イオン性の親水基を有する場合、高分子分散剤中のオキシエチレン基の質量含有率が好ましくは2.0〜20.0%、より好ましくは4.0〜10.0%であると、インクの分散安定性と吐出安定性がより向上するため望ましい。これらの高分子分散剤がインク中に占める割合は、インク全質量に対して、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜10質量%である。また、高分子分散剤の酸価としては、好ましくは90〜200mgKOH/g、より好ましくは110〜200mgKOH/gであると、印字画像の耐擦過性と発色性の面で望ましい。
また、高分子分散剤のアニオン性親水基の中和剤としては、上記高分子分散剤のアニオン性親水基を中和することが可能なものであり、水に溶解するものであれば使用できる。このような中和剤としては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属類、モノエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのアミン類、アンモニアなどが挙げられるが、リチウムまたはナトリウムであると得られる顔料分散体の安定性がより向上するため好ましい。
(水溶性有機溶剤)
本発明のインクに使用する水溶性有機溶剤としては、水溶性の有機溶剤であれば使用することができ、2種以上の水溶性有機溶剤の混合溶剤としても使用できる。
好ましい水溶性有機溶剤の具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコールなどの低級アルコール類;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、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、チオジグリコール、1,4−シクロヘキサンジオールなどのジオール類;グリセリン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,5−ペンタントリオールなどのトリオール類;トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトールなどのヒンダードアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、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イソプロピルエーテル、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、トリエチレングリコーリモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類;ジメチルスルホキシド、グリセリンモノアリルエーテル、ポリエチレングリコール、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、スルフォラン、β−ジヒドロキシエチルウレア、ウレア、アセトニルアセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトン、ジアセトンアルコール、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどが挙げられる。
これらの中でも、沸点が120℃以上の水溶性有機溶剤を使用すると、ノズル先端部でのインク濃縮が抑制されるため好ましい。これらの水溶性有機溶剤のインク中に占める割合は、インク全質量に対して、好ましくは5〜50質量%、より好ましくは10〜30質量%である。
以上が本発明のインクの必須成分であるが、これらの成分以外に、界面活性剤、pH調整剤、酸化防止剤、防黴剤などの各種の添加剤を添加してもよい。
本発明のインクジェット記録方法の特徴は、インクにエネルギーを与えてインクを飛翔させて行うインクジェット記録方法において、上記本発明のインクを使用することである。エネルギーとしては、熱エネルギーや力学的エネルギーを用いることができるが、熱エネルギーを用いる場合が好ましい。
本発明のインクジェット記録方法において、被記録材は限定されるものではないが、いわゆるインクジェット専用紙、ハガキや名刺用紙、ラベル用紙、ダンボール用紙、インクジェット用フィルムなど、少なくとも一方の面にインクを受容するコーティング層を持つ被記録材が好ましく使用される。コーティング層を持つ被記録材としては、少なくとも親水性ポリマーおよび/または無機多孔質体を含有した少なくとも一方の面にインクを受容するコーティング層を持つ被記録材が望ましい。
上記本発明のインクを用いて記録を行うインクジェット記録装置としては、A4サイズ紙に主に用いる一般家庭用プリンターや、名刺やカードを印刷対象とするプリンター、或いは業務用の大型プリンターなどが挙げられるが、好適なインクジェット記録装置の一例を以下に説明する。
(熱エネルギーを利用したインクジェット記録装置)
図1は、ヘッドにインク供給チューブ104を介して供給されるインクを収容したインクカートリッジ100の一例を示す図である。101は供給用インクを収納したインク袋であり、その先端には塩素化ブチルゴム製の栓102が設けられている。この栓102に針103を挿入することにより、インク袋101中のインクを記録ヘッド(303〜306)に供給できる。また、インクカートリッジ内に廃インクを受容するインク吸収体を設けてもよい。本発明で使用されるインクジェット記録装置としては、上記のごとき記録ヘッドとインクカートリッジとが別体となったものに限らず、それらが一体になったものも好適に用いられる。
図2は、本実施例に使用したインクジェット記録ヘッドの構造を説明するための模式図である。各ノズル202には、それぞれに対応した発熱体204(ヒータ)が設けられており、記録ヘッド駆動回路からヒータ204に所定の駆動パルスを印加することにより加熱し、気泡を発生させ、その作用で吐出口202からインク液滴を吐出する。なお、ヒータ204はシリコン基板206の上に半導体製造プロセスと同様の手法で形成される。203は各ノズル202を構成するノズル隔壁であり、205は各ノズル202にインクを供給するための共通液室であり、207は天板である。
本実施形態による記録装置の一部透視図を図3に示す。記録装置300の被記録材302は例えばロール供給ユニット301から供給され、記録装置300本体に具備された搬送ユニットによって、連続的に搬送される。搬送ユニットは搬送モータ312、搬送ベルト313などから構成される。記録は、被記録材の画像切り出し位置がブラックの記録ヘッド303の下を通過する時に、記録ヘッドからブラックインクを吐出開始、同様に、シアン304、マゼンタ305、イエロー306の順に、各色のインクを選択的に吐出してカラー画像を形成する。
記録装置300はこの他、各記録ヘッドを待機中にキャップするキャップ機構311、各々の記録ヘッド303〜306にインクを供給するためのインクカートリッジ307〜310、インクの供給や回復動作のためのポンプユニット(不図示)、記録装置全体を制御する制御基板(不図示)などによって構成されている。
図4は本実施例に使用したインクジェット記録装置における回復処理系の概略図である。記録ヘッド303〜306が下降したとき、そのインク吐出口形成面がキャップ機構311内の塩素化ブチルゴムにより形成されたキャップ400に近接することにより所定の回復動作の実行が可能である。
回復処理系におけるインク再生回路部は補給されるインクが貯留され、ポリエチレン袋に収容されるインクカートリッジ100と、吸引ポンプ403などを介して接続されるサブタンク401と、キャップ400とサブタンク401との間を接続する塩化ビニルにより形成されたインク供給路409に配されキャップ機構311からのインクをサブタンク401に回収する吸引ポンプ403、キャップから回収したインク中のゴミなどを除去するフィルター405、インク供給路408を介して接続され記録ヘッド303〜306の共通液室にインクを供給する加圧ポンプ402、記録ヘッドから戻ったインクをサブタンク401に供給するインク供給路407、弁404a〜404dを主要な要素として構成されている。
記録ヘッド303〜306のクリーニング時において回復弁404bを閉鎖し、加圧ポンプ402を作動することによりサブタンク401から記録ヘッドにインクを加圧供給し、ノズル406から強制排出させる。これにより記録ヘッドのノズル内の泡、インク、ゴミなどを排出する。吸引ポンプ403は、記録ヘッドからキャップ機構311内に排出されたインクをサブタンク401に回収する。
(力学的エネルギーを利用したインクジェット記録装置)
次に、力学的エネルギーを利用したインクジェット記録装置の好ましい一例としては、複数のノズルを有するノズル形成基板と、ノズルに対向して配置される圧電材料と導電材料からなる圧力発生素子と、この圧力発生素子の周囲を満たすインクを備え、印加電圧により圧力発生素子を変位させ、インクの小液滴をノズルから吐出させるオンデマンドインクジェット記録ヘッドを挙げることができる。その記録装置の主要部である記録ヘッドの構成の一例を図5に示す。
ヘッドは、インク室(不図示)に連通したインク流路80と、所望の体積のインク滴を吐出するためのオリフィスプレート81と、インクに直接圧力を作用させる振動板82と、この振動板82に接合され、電気信号により変位する圧電素子83と、オリフィスプレート81、振動板82などを指示固定するための基板84とから構成されている。
図5において、インク流路80は、感光性樹脂などで形成され、オリフィスプレート81は、ステンレス、ニッケルなどの金属を電鋳やプレス加工による穴あけなどにより吐出口85が形成され、振動板82はステンレス、ニッケル、チタンなどの金属フィルムおよび高弾性樹脂フィルムなどで形成され、圧電素子83は、チタン酸バリウム、PZTなどの誘電体材料で形成される。以上のような構成の記録ヘッドは、圧電素子83にパルス状の電圧を与え、歪み応力を発生させ、そのエネルギーが圧電素子83に接合された振動板82を変形させ、インク流路80内のインクを垂直に加圧しインク滴(不図示)をオリフィスプレート81の吐出口85より吐出して記録を行うように動作する。
以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、文中、「部」および「%」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
(ブロック共重合体Aの作製)
疎水性ブロックと親水性ブロックからなるAB型ジブロック共重合体の合成: 三方活栓を取り付けたガラス容器内を窒素置換した後、窒素ガス雰囲気下、250℃で加熱し吸着水を除去した。系を室温に戻した後、2−フェノキシエチルビニルエーテル12ミリモル、酢酸エチル16ミリモル、1−イソブトキシエチルアセテート0.1ミリモル、およびトルエン11cm3を加え、系内温度が0℃に達したところでエチルアルミニウムセスキクロライド0.2ミリモルを加え重合を開始し、AB型ジブロック共重合体のAブロックを合成した。
分子量を時分割に分子ふるいカラムクロマトグラフィー(GPC)を用いてモニタリングし、Aブロックの重合が完了した後、4−(2−ビニロキシエトキシ)ベンゾイックアシッド(B成分)のカルボン酸部をエチル基でエステル化したビニルモノマー6ミリモルを添加することで合成を行った。重合反応の停止は、系内に0.3%のアンモニア/メタノール溶液を加えて行い、トリメチルクロロシランでシリル化した水酸基の加水分解は水を添加することで行った。反応を終えた混合溶液中にジクロロメタンを加え希釈し、0.6Nの塩酸溶液で3回、次いで蒸留水で3回洗浄し、エバポレーターで濃縮・乾固したものを真空乾燥させてブロック共重合体Aを得た。化合物の同定には、NMRおよびGPCを用いて行った(Mn=3.1×104、Mw/Mn=1.2)。
(ブロック共重合体Bの作製)
上記ブロック共重合体Aの2−フェノキシエチルビニルエーテル(A成分)を20ミリモルに4−(2−ビニロキシエトキシ)ベンゾイックアシッド(B成分)のカルボン酸部をエチル基でエステル化したビニルモノマーを5ミリモルに変更した以外は、ブロック共重合体Aの場合と同様にしてブロック共重合体Bを得た。化合物の同定には、NMRおよびGPCを用いて行った(Mn=3.6×104、Mw/Mn=1.2)。
(ブロック共重合体Cの作製)
疎水性ブロックと2つの親水性ブロックからなるABC型トリブロック共重合体の合成:
三方活栓を取り付けたガラス容器内を窒素置換した後、窒素ガス雰囲気下250℃で加熱し吸着水を除去した。系を室温に戻した後、n−オクタデシルビニルエーテル30ミリモル、酢酸エチル16ミリモル、1−イソブトキシエチルアセテート0.1ミリモル、およびトルエン11cm3を加え、系内温度が0℃に達したところでエチルアルミニウムセスキクロライド0.2ミリモルを加え重合を開始し、ABC型トリブロック共重合体のA成分を合成した。
分子量を時分割に分子ふるいカラムクロマトグラフィー(GPC)を用いてモニタリングし、A成分の重合が完了した後、次いで2−(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エチルビニルエーテル(B成分)40ミリモルを添加し重合を続行した。同様にGPCで分子量をモニタリングし、B成分の重合が完了した後、6−(2−ビニロキシエトキシ)ヘキサノイックアシッド(C成分)のカルボン酸部をエチル基でエステル化したビニルモノマー4ミリモルを添加することで合成を行った。重合反応の停止は、系内に0.3%のアンモニア/メタノール溶液を加えて行い、エステル化させたカルボキシル基は水酸化ナトリウム/メタノール溶液で加水分解させてカルボン酸型に変化させた。後はブロック共重合体Aと同様にして、ブロック共重合体Cを得た。化合物の同定には、NMRおよびGPCを用いて行った(Mn=3.8×104、Mw/Mn=1.3)。
(ブロック共重合体Dの作製)
上記ブロック共重合体Cのn−オクタデシルビニルエーテル(A成分)を20ミリモルに2−(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エチルビニルエーテル(B成分)を30ミリモルに6−(2−ビニロキシエトキシ)ヘキサノイックアシッド(C成分)のカルボン酸部をエチル基でエステル化したビニルモノマー5ミリモルに変更した以外は、ブロック共重合体Cの場合と同様にしてブロック共重合体Dを得た。化合物の同定には、NMRおよびGPCを用いて行った(Mn=3.2×104、Mw/Mn=1.2)。
(ブロック共重合体Eの作製)
上記ブロック共重合体Cのn−オクタデシルビニルエーテル(A成分)を15ミリモルに2−(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エチルビニルエーテル(B成分)を20ミリモルに6−(2−ビニロキシエトキシ)ヘキサノイックアシッド(C成分)のカルボン酸部をエチル基でエステル化したビニルモノマー15ミリモルに変更した以外は、ブロック共重合体Cの場合と同様にしてブロック共重合体Eを得た。化合物の同定には、NMRおよびGPCを用いて行った(Mn=3.1×104、Mw/Mn=1.3)。
(ブロック共重合体Fの作製)
上記ブロック共重合体Cのn−オクタデシルビニルエーテル(A成分)を20ミリモルに2−(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エチルビニルエーテル(B成分)を20ミリモルに6−(2−ビニロキシエトキシ)ヘキサノイックアシッド(C成分)のカルボン酸部をエチル基でエステル化したビニルモノマー10ミリモルに変更した以外は、ブロック共重合体Cの場合と同様にしてブロック共重合体Fを得た。化合物の同定には、NMRおよびGPCを用いて行った(Mn=3.9×104、Mw/Mn=1.3)。
得られたブロック共重合体A〜Fについて、それぞれ酸価を測定したところ下記表1のような結果となった。なお、酸価の測定は、JIS−K0070に記載の方法により測定を行った。
Figure 0004749022
(高分子分散剤aの作製)
還流管、滴下ロート、温度計および攪拌装置を備えたガラス製4つ口フラスコに、メチルエチルケトン300部を仕込み、攪拌しながら、還流管からリフラックスが定常的に出るまで加熱した。この時の内温は84℃であった。この溶液にメタクリル酸130部、スチレン300部、重合開始剤(和光純薬製ABN−E)24部の混合溶液を180分かけて等速で滴下した。さらに30分エージングした後、メチルエチルケトン100部、ABN−E2部の混合溶液を120分かけて等速で滴下した。滴下終了後60分間内温を維持した後に冷却し、メチルエチルケトン100部を添加して高分子分散剤aを作製した。なお、得られた高分子分散剤の重量平均分子量は15,000であり、各モノマーがランダムに重合された構造であった。
(高分子分散剤bの作製)
還流管、滴下ロート、温度計および攪拌装置を備えたガラス製4つ口フラスコに、メチルエチルケトン300部を仕込み、攪拌しながら、還流管からリフラックスが定常的に出るまで加熱した。この時の内温は84℃であった。この溶液にオクタデシルメタクリレート91部、トリエチレングリコールエチルエーテルアクリレート5部、メタクリル酸28部、重合開始剤(和光純薬製ABN−E)4部の混合溶液を180分かけて等速で滴下した。さらに30分エージングした後、メチルエチルケトン100部、ABN−E2部の混合溶液を120分かけて等速で滴下した。滴下終了後60分間内温を維持した後に冷却し、メチルエチルケトン100部を添加して高分子分散剤bを作製した。なお、得られた高分子分散剤の重量平均分子量は16,000であり、各モノマーがランダムに重合された構造であった。
(高分子分散剤cの作製)
上記高分子分散剤bのオクタデシルメタクリレートを34部にトリエチレングリコールエチルエーテルアクリレートを35部にメタクリル酸を30部に変更した以外は高分子分散剤bの場合と同様にして高分子分散剤cを作製した。なお、得られた高分子分散剤の重量平均分子量は15,000であり、各モノマーがランダムに重合された構造であった。
(高分子分散剤dの作製)
還流管、滴下ロート、温度計および攪拌装置を備えたガラス製4つ口フラスコに、メチルエチルケトン300部を仕込み、攪拌しながら、還流管からリフラックスが定常的に出るまで加熱した。この時の内温は84℃であった。この溶液にオクタデシルメタクリレート34部、トリエチレングリコールエチルエーテルアクリレート25部、メタクリル酸15部、メタクリル酸メチル30部、重合開始剤(和光純薬製ABN−E)4部の混合溶液を180分かけて等速で滴下した。さらに30分エージングした後、メチルエチルケトン100部、ABN−E2部の混合溶液を120分かけて等速で滴下した。滴下終了後60分間内温を維持した後に冷却し、メチルエチルケトン100部を添加して高分子分散剤dを作製した。なお、得られた高分子分散剤の重量平均分子量は15,000であり、各モノマーがランダムに重合された構造であった。
(高分子分散剤eの作製)
上記高分子分散剤dのトリエチレングリコールエチルエーテルアクリレートを12部にメタクリル酸を23部にメタクリル酸メチルを40部に変更した以外は高分子分散剤dの場合と同様にして高分子分散剤eを作製した。なお、得られた高分子分散剤の重量平均分子量は14,000であり、各モノマーがランダムに重合された構造であった。
(高分子分散剤fの作製)
上記高分子分散剤dのトリエチレングリコールエチルエーテルアクリレートを7部にメタクリル酸を23部にメタクリル酸メチルを35部に変更した以外は高分子分散剤dの場合と同様にして高分子分散剤fを作製した。なお、得られた高分子分散剤の重量平均分子量は14,000であり、各モノマーがランダムに重合された構造であった。
(高分子分散剤gの作製)
上記高分子分散剤dのトリエチレングリコールエチルエーテルアクリレートを23部にメタクリル酸を22部にメタクリル酸メチルを50部に変更した以外は高分子分散剤dの場合と同様にして高分子分散剤gを作製した。なお、得られた高分子分散剤の重量平均分子量は14,000であり、各モノマーがランダムに重合された構造であった。
得られた高分子分散剤a〜gについて、それぞれ酸価を測定したところ下記表2のような結果となった。なお、酸価の測定は、JIS−K0070に記載の方法により測定を行った。
Figure 0004749022
*1:オキシエチレン基含有量
高分子分散剤中のオキシエチレン基の含有比率を質量比で算出した値。
[実施例1]
(色材分散体Iの作製)
上記高分子分散剤aのメチルエチルケトン溶液と市販の顔料であるC.I.ピグメントイエロ93を2軸スクリューを有する混練機に仕込み、均一になるまで混練した後、内温を80℃に維持しながら減圧して溶剤を留去した。この混練物を2本ロールを用いてシート化し、所定量のイオン交換水と中和剤として水酸化ナトリウムを加えて攪拌して、顔料濃度10%、高分子分散剤濃度20%の色材分散体Iを得た。
(インク1の作製)
・色材分散体I 50.0部
・グリセリン 6.0部
・ジエチレングリコール 6.0部
・トリメチロールプロパン 6.0部
・ブロック共重合体Aのナトリウム中和物 0.1部
・ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率50%)
0.1部
・イオン交換水 31.8部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過して、目的のインクを得た。
[実施例2]
(色材分散体IIの作製)
上記高分子分散剤bのメチルエチルケトン溶液と市販の顔料であるC.I.ピグメントイエロ128を2軸スクリューを有する混練機に仕込み、均一になるまで混練した後、内温を80℃に維持しながら減圧して溶剤を留去した。この混練物を2本ロールを用いてシート化し、所定量のイオン交換水と中和剤として水酸化ナトリウムを加えて攪拌して、顔料濃度10%、高分子分散剤濃度5%の色材分散体IIを得た。
(インク2の作製)
・色材分散体II 20.0部
・グリセリン 6.0部
・ジエチレングリコール 6.0部
・トリメチロールプロパン 6.0部
・ブロック共重合体Bのナトリウム中和物 19.0部
・ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率60%)
5.0部
・イオン交換水 38.0部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過して、目的のインクを得た。
[実施例3]
(色材分散体IIIの作製)
上記高分子分散剤cのメチルエチルケトン溶液と市販の顔料であるC.I.ピグメントレッド122を2軸スクリューを有する混練機に仕込み、均一になるまで混練した後、内温を80℃に維持しながら減圧して溶剤を留去した。この混練物を2本ロールを用いてシート化し、所定量のイオン交換水と中和剤として水酸化ナトリウムを加えて攪拌して、顔料濃度10%、高分子分散剤濃度10%の色材分散体IIIを得た。
(インク3の作製)
・色材分散体III 40.0部
・グリセリン 6.0部
・ジエチレングリコール 6.0部
・トリメチロールプロパン 6.0部
・ブロック共重合体Cのナトリウム中和物 5.0部
・ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率50%)
1.0部
・イオン交換水 36.0部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過して、目的のインクを得た。
[実施例4]
(インク4の作製)
・色材分散体III 40.0部
・グリセリン 6.0部
・ジエチレングリコール 6.0部
・トリメチロールプロパン 6.0部
・ブロック共重合体Dのナトリウム中和物 10.0部
・ポリオキシエチレンドデシルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率93%)
1.0部
・イオン交換水 31.0部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過して、目的のインクを得た。
[実施例5]
(色材分散体IVの作製)
上記高分子分散剤dのメチルエチルケトン溶液と市販の顔料であるカーボンブラック(三菱化学製 MA100)を2軸スクリューを有する混練機に仕込み、均一になるまで混練した後、内温を80℃に維持しながら減圧して溶剤を留去した。この混練物を2本ロールを用いてシート化し、所定量のイオン交換水と中和剤として水酸化ナトリウムを加えて攪拌して、顔料濃度20%、高分子分散剤濃度5%の色材分散体IVを得た。
(インク5の作製)
・色材分散体IV 10.0部
・グリセリン 6.0部
・エチレングリコール 6.0部
・トリエチレングリコール 6.0部
・ブロック共重合体Dのナトリウム中和物 0.5部
・ポリオキシエチレンオクタデシルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率70%)
0.5部
・イオン交換水 71.0部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過して、目的のインクを得た。
[実施例6]
(色材分散体Vの作製)
上記高分子分散剤eのメチルエチルケトン溶液と市販の顔料であるC.I.ピグメントブルー15:3を2軸スクリューを有する混練機に仕込み、均一になるまで混練した後、内温を80℃に維持しながら減圧して溶剤を留去した。この混練物を2本ロールを用いてシート化し、所定量のイオン交換水と中和剤として水酸化ナトリウムを加えて攪拌して、顔料濃度10%、高分子分散剤濃度10%の色材分散体Vを得た。
(インク6の作製)
・色材分散体V 30.0部
・グリセリン 6.0部
・エチレングリコール 6.0部
・トリエチレングリコール 6.0部
・ブロック共重合体Eのナトリウム中和物 3.0部
・ポリオキシエチレンドデシルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率85%)
0.3部
・イオン交換水 48.7部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過して、目的のインクを得た。
[実施例7]
(色材分散体VIの作製)
上記高分子分散剤fのメチルエチルケトン溶液と市販の顔料であるC.I.ピグメントブルー15:3を2軸スクリューを有する混練機に仕込み、均一になるまで混練した後、内温を80℃に維持しながら減圧して溶剤を留去した。この混練物を2本ロールを用いてシート化し、所定量のイオン交換水と中和剤として水酸化リチウムを加えて攪拌して、顔料濃度10%、高分子分散剤濃度10%の色材分散体VIを得た。
(インク7の作製)
・色材分散体VI 30.0部
・グリセリン 6.0部
・エチレングリコール 6.0部
・トリエチレングリコール 6.0部
・ブロック共重合体Fのリチウム中和物 2.0部
・ポリオキシエチレンドデシルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率80%)
0.2部
・イオン交換水 49.8部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過して、目的のインクを得た。
[実施例8]
(色材分散体VIIの作製)
上記高分子分散剤gのメチルエチルケトン溶液と市販の顔料であるC.I.ピグメントブルー15:3を2軸スクリューを有する混練機に仕込み、均一になるまで混練した後、内温を80℃に維持しながら減圧して溶剤を留去した。この混練物を2本ロールを用いてシート化し、所定量のイオン交換水と中和剤として水酸化リチウムを加えて攪拌して、顔料濃度10%、高分子分散剤濃度10%の色材分散体VIIを得た。
(インク8の作製)
・色材分散体VII 30.0部
・グリセリン 6.0部
・エチレングリコール 6.0部
・トリエチレングリコール 6.0部
・ブロック共重合体Fのリチウム中和物 1.0部
・ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率75%)
0.2部
・イオン交換水 50.8部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過して、目的のインクを得た。
[比較例1]
(インク9の作製)
・色材分散体I 50.0部
・グリセリン 6.0部
・ジエチレングリコール 6.0部
・トリメチロールプロパン 6.0部
・ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率50%)
0.1部
・イオン交換水 31.9部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過してインクを得た。
[比較例2]
(インク10の作製)
・色材分散体III 40.0部
・グリセリン 6.0部
・ジエチレングリコール 6.0部
・トリメチロールプロパン 6.0部
・ポリオキシエチレンドデシルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率93%)
1.0部
・イオン交換水 41.0部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過してインクを得た。
[比較例3]
(インク11の作製)
・色材分散体I 50.0部
・グリセリン 6.0部
・ジエチレングリコール 6.0部
・トリメチロールプロパン 6.0部
・高分子分散剤dのナトリウム中和物 3.0部
・イオン交換水 29.0部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過してインクを得た。
[比較例4]
(インク12の作製)
・色材分散体V 30.0部
・グリセリン 6.0部
・エチレングリコール 6.0部
・トリエチレングリコール 6.0部
・イオン交換水 52.0部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過してインクを得た。
[比較例5]
(インク13の作製)
・色材分散体I 50.0部
・グリセリン 6.0部
・ジエチレングリコール 6.0部
・トリメチロールプロパン 6.0部
・n−ブチルメタクリレート−メタクリル酸ブロック共重合
体のナトリウム中和物(モル比/n−ブチルメタクリレー
ト:メタクリル酸=1:1、Mn=2500) 0.1部
・ポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル
(ノニオン性界面活性剤、オキシエチレン基含有率50%)
0.1部
・イオン交換水 31.8部
以上の成分を混合し充分攪拌した後、孔径3μmのミクロフィルターでろ過してインクを得た。
(評価)
実施例1〜8のインクと比較例1〜5のインクの分散安定性、吐出特性、発色性、耐擦過性についての試験を行った。なお、発色性、耐擦過性および吐出特性については、各インクを記録信号に応じた熱エネルギーをインクに付与することによりインクを吐出させるオンデマンド型マルチ記録ヘッドを有するインクジェット記録装置P−660CII(キヤノンファインテック製)にそれぞれ搭載して、光沢紙SP101(キヤノン製)に印字を行い、評価を行った。結果、表3に記載したように、いずれの実施例のインクも比較例のインクに比べて、良好な分散安定性と吐出安定性を示す結果が得られた。また、実施例のインクはいずれも印字画像の発色性と耐擦過性は良好な結果であった。
Figure 0004749022
*2:酸価比
ブロック共重合体と高分子分散剤の酸価の比を以下の様に算出した値。
酸価比=ブロック共重合体の酸価/高分子分散剤の酸価
*3:オキシエチレン基比
ノニオン性界面活性剤と高分子分散剤のオキシエチレン基の比を以下の様に算出した値。
オキシエチレン基比=ノニオン性界面活性剤中のオキシエチレン基の質量含有率/高分子分散剤中のオキシエチレン基の質量含有率
*4:分散安定性
各インクを100℃で4時間、熱安定性試験を行い、試験前後の粒子径を測定し、下式で粒子径増加率(%)を求め分散安定性の尺度とした。粒子径の測定には動的光散乱法(商品名:レーザー粒径解析システムPARIII;大塚電子(株)社製)を用いた。評価基準は下記の通りとした。
Figure 0004749022
◎:粒子径増加率(%)が5%未満である。
○:粒子径増加率(%)が5%以上10%未満である。
△:粒子径増加率(%)が10%以上30%未満である。
×:粒子径増加率(%)が30%以上である。
*5:間欠吐出性
各インクを60℃で2ヶ月間保管した後、15℃で湿度が10%の環境下において、100%ベタ画像を印字し3分間休止した後、再度100%ベタ画像を印字した画像を下記の評価基準で評価した。
◎:白スジが全くなく、正常に印字されている。
○:印字の最初の部分に僅かに白スジがみられる。
△:画像全体に白スジがみられる。
×:画像がほとんど印字されていない。
*6:連続吐出性
ハガキサイズのグラデーションパターンを1000枚連続印字し、1000枚目の画像のヨレ、不吐の吐出特性を下記の基準で評価した。
◎:ヨレ、不吐がなく、正常に印字されている。
○:不吐は発生していないが、一部にヨレが見られる。
△:不吐が一部発生し、画像全体にヨレが見られる。
×:不吐が多く発生し、画像全体にヨレが見られる。
*7:発色性
60℃で2ヶ月間保管した各インクで、画像を印字し、その画像を下記評価基準で評価した。
◎:滲みがなく、彩度が高い。
○:滲みはないが、若干彩度が低い。
△:滲みがみられる。
×:滲みが多く、彩度も低い。
*8:耐擦過性
印字から12時間以上放置後、印字面に水道水を噴霧した後、その上にキムワイプを載せ、さらにその上に500g/12.56cm2の錘りを載せ、5往復したときの白紙部の汚れやベタ画像、文字印字部の擦れ具合を下記評価基準で評価した。
◎:白紙部に全く汚れがなく、ベタ画像、文字印字部の擦れがない。
○:白紙部にほとんど汚れがなく、ベタ画像、文字印字部の擦れがない。
△:白紙部にやや汚れがあり、ベタ画像および文字印字部にやや擦った跡がある。
×:白紙部に汚れがあり、ベタ画像および文字印字部の一部が擦り取られている。
以上説明の通り、本発明によれば、高い堅牢性を有し品位に優れた画像をどのような場合でも長期にわたって安定して記録することのできるインクを提供することができ、さらに堅牢性と品位に優れた画像を記録し得るインクジェット記録方法、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置を提供することができる。
インクカートリッジの構造を説明するための模式図である。 インクジェット記録ヘッドの構造を説明するための模式図である。 インクジェット記録装置の透視図である。 インクジェット記録装置における回復処理系の概略図である。 インクジェット記録ヘッドの別の構成例を示す概略断面図である。
符号の説明
100:インクカートリッジ
101:インク袋
102:ゴム栓
103:針
104:チューブ
201:ベースプレート
202:インクノズル(吐出口)
203:隔壁
204:ノズルヒータ
205:共通液室
206:基板
207:天板
300:記録装置
301:ロール供給ユニット
302:被記録材(ロール紙)
303:記録ヘッド(ブラック)
304:記録ヘッド(シアン)
305:記録ヘッド(マゼンタ)
306:記録ヘッド(イエロー)
307:インクカートリッジ(ブラック)
308:インクカートリッジ(シアン)
309:インクカートリッジ(マゼンタ)
310:インクカートリッジ(イエロー)
311:キャップ機構
312:搬送モータ
313:搬送ベルト
400:キャップ
401:サブタンク
402:加圧ポンプ
403:吸引ポンプ
404a:供給弁
404b:回復弁
404c:大気開放弁
404d:リサイクル弁
405:フィルター
406:フェース(ノズル)面
80:インク流路
81:オリフィスプレート
82:振動板
83:圧電素子
84:基板
85:吐出口

Claims (13)

  1. アニオン性高分子分散剤で顔料を分散た顔料分散体、水溶性有機溶剤、補助成分および水を少なくとも含有するインクジェット記録用インクにおいて、前記アニオン性高分子分散剤が、アニオン性親水基を有するモノマーとオキシエチレン基を有するモノマーと疎水基を有するモノマーとから構成されているランダム共重合体であり、前記補助成分として
    a)疎水基を持つビニルエーテルモノマーを1種以上重合して構成された疎水性ブロックと、親水基を持つビニルエーテルモノマーを1種以上重合して構成された親水性ブロックとからなるブロック共重合体と
    b)ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルおよびポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルから選ばれる少なくとも1種のノニオン性界面活性剤と
    を少なくとも含有することを特徴とするインクジェット記録用インク。
  2. 前記ノニオン性界面活性剤が、前記ブロック共重合体に対して質量比で0.5〜3.0倍の範囲で含有されている請求項1に記載のインクジェット記録用インク。
  3. ノニオン性界面活性剤中のオキシエチレン基の質量含有率が、高分子分散剤中のオキシエチレン基の質量含有率に対して5〜20倍の範囲にある請求項に記載のインクジェット記録用インク。
  4. 前記ノニオン性界面活性剤中のオキシエチレン基の質量含有率が、50.0〜93.0%である請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク。
  5. ブロック共重合体の親水性ブロックが、アニオン性親水基を有するビニルエーテル類から少なくとも構成されている請求項1に記載のインクジェット記録用インク。
  6. ブロック共重合体の親水性ブロックが、非イオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されているブロックとアニオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されているブロックとを少なくとも含む請求項5に記載のインクジェット記録用インク。
  7. ブロック共重合体が、疎水性のビニルエーテル類で構成されたブロックと非イオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されたブロックとアニオン性親水基を有するビニルエーテル類から構成されたブロックの順番で少なくとも構成されている請求項5に記載のインクジェット記録用インク。
  8. ブロック共重合体の酸価が、高分子分散剤の酸価に対して0.1〜0.5倍の範囲にある請求項5に記載のインクジェット記録用インク。
  9. インクにエネルギーを与えて、該インクを飛翔させて被記録材に付与して行うインクジェット記録方法において、該インクが、請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
  10. エネルギーが、熱エネルギーである請求項9に記載のインクジェット記録方法。
  11. 被記録材が、少なくとも一方の面にインクを受容するコーティング層をもつ被記録材である請求項9に記載のインクジェット記録方法。
  12. インクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジにおいて、該インクが請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクであることを特徴とするインクカートリッジ。
  13. インクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジと、該インクを吐出させるためのヘッド部を備えたインクジェット記録装置において、該インクが請求項1〜8のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクであることを特徴とするインクジェット記録装置。
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