JP5042741B2 - 顔料分散液、及び該顔料分散液を用いたインクジェット用インク、並びに画像形成方法、及び画像形成装置 - Google Patents
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また、特許文献6には、顔料、高分子分散剤、及び非イオン性界面活性剤を含有する水性媒体からなる記録液が提案されている。
また、特許文献7及び特許文献8には、AB又はBABブロックコポリマーを顔料の分散剤として用いることが提案されている。
また、特許文献9には、特定の顔料、水溶性樹脂、及び溶媒を用いることが提案されている。
また、酸化処理を施したカーボンブラックと、アクリル酸、スチレン、及びαメチルスチレンからなる三元共重合体を含むインクによって、耐水性と吐出安定性を確保する方法が提案されている(特許文献13参照)。
また、分散粒子の体積平均粒子径が30nm〜200nmであるインクジェット記録液が提案されている(特許文献14参照)。
<1> 少なくともカーボンブラックと、分散剤と、水とを含む顔料分散液であって、
前記カーボンブラックが、チャンネルブラック及びガスブラックの少なくともいずれかであり、
前記分散剤がナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物であり、該ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物における、ナフタレンスルホン酸の2量体、3量体、及び4量体の合計含有量が20質量%〜80質量%であることを特徴とする顔料分散液である。
<2> カーボンブラックのBET比表面積が100m2/g〜400m2/gであり、かつ平均一次粒子径が10nm〜30nmである前記<1>に記載の顔料分散液である。
<3> カーボンブラックが、顔料分散液中で体積平均粒子径(D50)が70nm〜180nmであり、粒度分布の粒子径標準偏差が前記体積平均粒子径の1/2以下である前記<1>から<2>のいずれかに記載の顔料分散液である。
<4> カーボンブラックが、顔料分散液全体に対し5質量%〜50質量%含まれる前記<1>から<3>のいずれかに記載の顔料分散液である。
<5> 分散剤が、質量基準でカーボンブラック1に対し0.1〜2の割合で含まれる前記<1>から<4>のいずれかに記載の顔料分散液である。
<6> 前記<1>から<5>のいずれかに記載の顔料分散液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用インクである。
<7> カーボンブラックのインクジェット用インクにおける含有量が、1質量%〜20質量%である前記<6>に記載のインクジェット用インクである。
<8> 前記<6>から<7>のいずれかに記載のインクジェット用インクを容器中に収容してなることを特徴とするインクカートリッジである。
<9> 前記<6>から<7>のいずれかに記載のインクジェット用インクを吐出させて画像を形成する吐出手段を少なくとも有することを特徴とする画像形成装置である。
<10> 画像形成装置が、ピエゾ方式のインクジェットプリンタである前記<9>に記載の画像形成装置である。
<11> 画像形成装置が、サーマル方式のインクジェットプリンタである前記<9>に記載の画像形成装置である。
<12> 前記<6>から<7>のいずれかに記載のインクジェット用インクを吐出させて画像を形成する吐出工程を少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法である。
<13> 画像支持体上に前記<6>から<7>のいずれかに記載のインクジェット用インクを用いて形成された画像を有してなることを特徴とする画像形成体である。
<14> 画像支持体が紙である前記<13>に記載の画像形成体である。
本発明の顔料分散液は、少なくともカーボンブラックと、分散剤と、水とを含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記カーボンブラックとしては、チャンネルブラック及びガスブラックの少なくともいずれかが用いられる。
前記カーボンブラックの製造方法は、ガスブラック方式であり、得られたカーボンブラックの平均一次粒子径は10.0nm〜30.0nmであり、かつBET比表面積は100m2/g〜400m2/gであることが好ましい。前記カーボンブラックの平均一次粒子径が15.0nm〜20.0nmであり、BET比表面積が150m2/g〜300m2/gであることがより好ましい。
前記分散剤としては、ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物が用いられる。
前記ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物は、ナフタレンスルホン酸ナトリウムとホルムアルデヒドとの縮合物であり、上記縮合物の繰り返しからなるものであれば特に限定されない。
前記ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物における、ナフタレンスルホン酸の2量体、3量体、及び4量体の合計含有量が、ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物全体に対し20質量%〜80質量%であり、35質量%〜65質量%がより好ましい。
前記合計含有量が20質量%未満であると、分散性が悪くなり、顔料分散液及びインクの保存安定性が劣り、その結果、ノズルの目詰まりが発生しやすい。一方、前記合計含有量が80質量%を超えると、粘度が高くなり、分散が困難になることがある。
本発明の顔料分散液においては、前記分散剤が前記顔料分散液全体に対して0.1質量%〜38質量%含まれることが好ましく、1.0質量%〜20質量%含まれることがより好ましい。
前記水溶性有機溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等のアルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン等の多価アルコール;N−メチルピロリドン、2−ピロリドン等のピロリドン誘導体;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアルカノールアミン、などが挙げられる。
このとき、前記分散剤の使用量を上述したように質量基準でカーボンブラック1に対し0.1以上2以下の割合にするとともに、湿式分散処理を採用するのが好適である。ここで、前記湿式分散処理とは、カーボンブラック、分散剤、水、必要に応じて水溶性有機溶剤などの混合物を前記分散機により、いわゆる湿式分散方式で微粉砕し、分散する処理のことを意味する。
本発明のインクジェット用インクは、本発明の前記顔料分散液を含有してなり、水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記水溶性有機溶剤の含有量としては、インク全量に対して0質量%以上50質量%以下が好ましく、5質量%以上40質量%以下がより好ましく、10質量%以上35質量%以下が更に好ましい。
前記界面活性剤としては、例えばノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、などが用いられる。
前記その他の成分としては、例えば消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤、比抵抗調整剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤、粘度調整剤などが挙げられる。
本発明のインクカートリッジは、本発明の前記インクジェット用インクを容器中に収容してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、プラスチックケース、などが好適に挙げられる。
本発明の画像形成装置は、本発明の前記インクジェット用インクを吐出させて画像を形成する吐出手段を少なくとも有し、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。
本発明の画像形成方法は、本発明の前記インクジェット用インクを吐出させて画像を形成する吐出工程を少なくとも含み、更に必要に応じてその他の工程を含んでなる。
前記ピエゾ方式は、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるものである(特開平2−51734号公報参照)。
前記サーマル方式は、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させてインク滴を吐出させるものである(特開昭61−59911号公報参照)。
前記静電方式は、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるものである(特開平6−71882号公報参照)。
図1において、本発明の前記インクジェット用インクが収容されるインクカートリッジ20は、キャリッジ18内に収納される。ここで、インクカートリッジ20は便宜上複数設けられているが、複数である必要はない。このような状態でインクジェット用インクが、インクカートリッジ20からキャリッジ18に搭載された液滴吐出ヘッド18aに供給される。なお、図1において、吐出ノズル面は下方向を向いた状態であるため見えない状態であるが、この吐出ノズル18aからインクジェット用インクが吐出される。
キャリッジ18に搭載された液滴吐出ヘッド18aは、主走査モータ24で駆動されるタイミングベルト23によってガイドシャフト21、22にガイドされて移動する。一方、特定のコート紙(画像支持体)はプラテン19によって液滴吐出ヘッド18aと対面する位置に置かれる。なお、図1中、1はインクジェット記録装置、2は本体筐体、16はギア機構、17は副走査モータ、25及び27はギア機構、26は主走査モータをそれぞれ示す。
本発明の画像形成体は、画像支持体上に本発明の前記インクジェット用インクを用いて形成された画像を有してなる。
前記画像支持体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、などが挙げられる。これらの中でも、紙が特に好ましい。
下記の実施例及び比較例において、ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物における、ナフタレンスルホン酸の2量体、3量体、及び4量体の合計含有量、カーボンブラックの平均一次粒子径、カーボンブラックのBET比表面積の測定は以下のようにして行った。
・装置:LC−10vp(島津製作所製)
・カラム:ZORBAX BP−ODS(4.6id×150mm、GLサイエンス社製)
・ガードカラム:ZORBAX BP−ODS(4.0id×10mm、GLサイエンス社製)
・検出機:UV(237nm)
・移動相:CH3CN/0.005MのPIC水溶液=25/75
・流速:1mL/min
・サンプル調製:200ppm soln
・注入量:20μL
カーボンブラックの平均一次粒子径は、電子顕微鏡写真を用いて粒子を撮影し、撮影画像の粒子の径と数から算出することで測定した。
カーボンブラックのBET比表面積は、窒素吸着によるBET法によって測定した。
<顔料分散液(A)>
・カーボンブラック(NIPEX160−IQ、degussa社製、ガスブラック)・・・150質量部
・ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物(竹本油脂株式会社製、パイオニンA−45−PN、ナフタレンスルホン酸2量体、3量体、及び4量体の合計含有量=49%)・・・38質量部
・蒸留水・・・812質量部
上記の混合物をプレミックス後ディスクタイプのビーズミル(シンマルエンタープライ
ゼス社製、KDL型バッチ式)で、直径0.3mmジルコニアビーズを用いて周速10m/s、液温10℃で5分間分散した後、遠心分離機(久保田商事株式会社製、Model−3600)で粗大粒子を遠心分離し、表1及び表2に示す顔料分散液(A)を作製した。
上記の方法で得られた顔料分散液(A)を用いて下記処方によりインク液を調製し、30分間攪拌した後、孔径0.8μmのメンブランフィルターでろ過し、真空脱気して実施例1のインク液(a)を作製した。
・顔料分散液(カーボンブラック濃度=15質量%)・・・100.0質量部
・グリセリン・・・7.5質量部
・ジエチレングリコール・・・22.5質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・3.0質量部
・2−ピロリドン・・・3.0質量部
・ポリオキシエチレン(3)アルキル(C13)エーテル酢酸ナトリウム・・・0.45質量部
・蒸留水・・・13.55質量部
実施例1のカーボンブラックを、NIPEX150(degussa社製、ガスブラック)に変更した以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(B)及びインク液(b)を作製した。
実施例1のカーボンブラックを、color Black FW18(degussa社製、チャンネルブラック)に変更した以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(C)及びインク液(c)を作製した。
実施例1のカーボンブラックを、color Black S170(degussa社製、チャンネルブラック)に変更した以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(D)及びインク液(d)を作製した。
実施例1のナフタレンスルホン酸2量体、3量体、及び4量体の合計含有量を49質量%から26質量%に変えた以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(E)及びインク液(e)を作製した。
実施例1のナフタレンスルホン酸2量体、3量体、及び4量体の合計含有量を49質量%から75質量%に変えた以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(F)及びインク液(f)を作製した。
実施例1の分散時間を5分間から7分間に変えた以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(G)及びインク液(g)を作製した。
実施例1の分散時間を5分間から3分間に変えた以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(H)及びインク液(h)を作製した。
実施例1のカーボンブラックを、FW2(degussa社製、チャンネルブラック)に変更した以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(I)及びインク液(i)を作製した。
実施例1のカーボンブラックを、Printex95(degussa社製、ファーネスブラック)に変更した以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(J)及びインク液(j)を作製した。
実施例1のカーボンブラックを、Printex85(degussa社製、ファーネスブラック)に変更した以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(K)及びインク液(k)を作製した。
実施例1のカーボンブラックを、Printex75(degussa社製、ファーネスブラック)に変更した以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(L)及びインク液(l)を作製した。
実施例1のナフタレンスルホン酸2量体、3量体、及び4量体の合計含有量を49質量%から15質量%に変えた以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(M)及びインク液(m)を作製した。
実施例1のナフタレンスルホン酸2量体、3量体、及び4量体の合計含有量を49質量%から86質量%に変えた以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(N)及びインク液(n)を作製した。
実施例1のカーボンブラックを、#850(三菱化学株式会社製、ファーネスブラック)に変更した以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(O)及びインク液(o)を作製した。
実施例1のカーボンブラックを、#44(三菱化学株式会社製、ファーネスブラック)に変更した以外は、実施例1と同様にして、表1及び表2に示す顔料分散液(P)及びインク液(p)を作製した。
また、インクジェットプリンタ(MJ−930C、EPSON株式会社製)を用いて、画像支持体(ゼロックス株式会社製、PPC用紙4024)に記録し、以下のようにして画像濃度、吐出安定性、及びインク液保存安定性について評価した。結果を表2に示す。
画像濃度は、画像サンプルのベタ画像の測色をX−Rite濃度計(X−Rite社製)にて測定を行った。
吐出安定性については、各インクで印刷物を印刷した後、プリンタヘッドにキャップした状態でプリンタを40℃の環境下で1ヶ月間放置した。放置後のプリンタの吐出状態が初期の吐出状態に回復するか否かを下記のクリーニング動作回数の基準によって評価した。
〔評価基準〕
○:1回の動作により回復した。
△:2回〜3回の動作により回復した。
×:3回以上の動作によっても回復がみられなかった。
各インクをポリエチレン容器に入れて密封し、70℃で3週間保存した後の粒径、表面張力、及び粘度を測定し、初期物性との変化率により下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:粒径、表面張力、及び粘度の全ての項目で変化率が5%未満であった。
○:粒径、表面張力、及び粘度の全ての項目で変化率が10%未満であった。
△:粒径、表面張力、及び粘度の全ての項目で変化率が30%未満であった。
×:粒径、表面張力、及び粘度の少なくとも1つの項目で変化率が30%以上であった。
2 本体筐体
16 ギア機構
17 副走査モータ
18 キャリッジ
18a 液滴吐出ヘッド
19 プラテン
20 インクカートリッジ
21 ガイドシャフト
22 ガイドシャフト
23 タイミングベルト
24 主走査モータ
25 ギア機構
26 主走査モータ
27 ギア機構
Claims (14)
- 少なくともカーボンブラックと、分散剤と、水とを含む顔料分散液であって、
前記カーボンブラックが、ガスブラックであり、前記カーボンブラックの平均一次粒子径が10nm〜30nmであり、前記カーボンブラックが、前記顔料分散液中で体積平均粒子径(D50)が70nm〜180nmであり、粒度分布の粒子径標準偏差が前記体積平均粒子径の1/2以下であり、
前記分散剤がナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物であり、該ナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物における、ナフタレンスルホン酸の2量体、3量体、及び4量体の合計含有量が20質量%〜80質量%であることを特徴とする顔料分散液。 - カーボンブラックのBET比表面積が100m2/g〜400m2/gである請求項1に記載の顔料分散液。
- ナフタレンスルホン酸の2量体、3量体、及び4量体の合計含有量が、35質量%〜65質量%である請求項1から2のいずれかに記載の顔料分散液。
- カーボンブラックが、顔料分散液全体に対し5質量%〜50質量%含まれる請求項1から3のいずれかに記載の顔料分散液。
- 分散剤が、質量基準でカーボンブラック1に対し0.1〜2の割合で含まれる請求項1から4のいずれかに記載の顔料分散液。
- 請求項1から5のいずれかに記載の顔料分散液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用インク。
- カーボンブラックのインクジェット用インクにおける含有量が、1質量%〜20質量%である請求項6に記載のインクジェット用インク。
- 請求項6から7のいずれかに記載のインクジェット用インクを容器中に収容してなることを特徴とするインクカートリッジ。
- 請求項6から7のいずれかに記載のインクジェット用インクを吐出させて画像を形成する吐出手段を少なくとも有することを特徴とする画像形成装置。
- 画像形成装置が、ピエゾ方式のインクジェットプリンタである請求項9に記載の画像形成装置。
- 画像形成装置が、サーマル方式のインクジェットプリンタである請求項9に記載の画像形成装置。
- 請求項6から7のいずれかに記載のインクジェット用インクを吐出させて画像を形成する吐出工程を少なくとも含むことを特徴とする画像形成方法。
- 画像支持体上に請求項6から7のいずれかに記載のインクジェット用インクを用いて形成された画像を有してなることを特徴とする画像形成体。
- 画像支持体が紙である請求項13に記載の画像形成体。
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