JP5538666B2 - インク、インクセット、インクジェット記録方法、インクカートリッジ及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
一般式(1)
(一般式(1)中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1から3のアルキル基、炭素数1から3のフルオロアルキル基、炭素数1から3のアルコキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン酸基又はそのアルカリ土類金属塩、N−フェニルアミノスルホニル基、カルボキシル基又はそのアルカリ土類金属塩、カルボアミド基、N−フェニルカルバモイル基、ウレイレン基、イミノジカルボニル基又はカルボン酸エステル基である。)
図1は、サーマルタイプのインクジェット記録装置を用いる場合に、吐出口の近傍における堆積物発生のメカニズムを示す模式図である。図1において、(a)はヒータ1上に膜状の気泡6が生成した状態、(b)〜(h)はそれぞれ、(b)約1μ秒後、(c)約2.5μ秒後、(d)約3μ秒後、(e)約4μ秒後、(f)約4.5μ秒後、(g)約6μ秒後、(h)約9μ秒後、の状態を示す。尚、図1の(a)〜(h)において水平方向にハッチングを施した部分は、オリフィスプレート又は流路壁を示す。
ここで、モノアゾ顔料を含有するインクが、インクの温度が上昇することにより分散破壊した後の凝集を抑制する凝集抑制物質を含有することで、堆積物の発生を抑制し、その結果、吐出安定性が向上する理由について述べる。
以下、本発明にかかるインクを構成する成分等について詳細に述べる。
本発明にかかるインクは、凝集抑制物質を含有することが必須である。かかる凝集抑制物質は、顔料において分散剤が剥離した部分や、表面が剥き出しになった部分に配位することができる化合物であれば特に限定されるものではない。本発明においては、具体的には、例えば、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、1,2−アルカンジオール、グリコールモノアルキルエーテル等を用いることができる。
本発明にかかるインクは、上記したような凝集抑制物質の他に、これらを添加することによる効果が得られ、且つ、本発明の目的効果を損なわない範囲で、水、又は水と各種水溶性有機化合物との混合溶媒である水性媒体を用いることができる。尚、上記した凝集抑制物質は水溶性有機化合物に分類される物質の一部(具体的には1,2−アルカンジオール類、グリコールモノアルキルエーテル類)も含むものである。
具体的には、例えば、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−ブチルアルコール等の炭素数1〜4のアルキルアルコール類;
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;
アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン又はケトアルコール類;
テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール類;
エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオ−ル、チオジグリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレングリコール等の炭素原子数が2〜6個のアルキレングリコール類;
ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の低級アルキルエーテルアセテート;
グリセリン;
エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールメチル(又はエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類;
トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等の多価アルコール;
N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等。
本発明にかかるインクに用いることができる、水溶性有機化合物は、上記で説明したもののようにインクジェット適性を有するものである限り、特に限定されるものではない。
ここで、分散剤に対して貧溶媒である水溶性有機化合物の選択方法について以下に説明する。本発明者らは、本発明の効果をもたらす貧溶媒の判定基準を、本発明の効果との関連の下で種々検討した結果、下記のような判定方法が有効であることを見いだした。
一般式(3)
次に、本発明のインクを構成するモノアゾ顔料及び分散剤について説明する。
C.I.ピグメントイエロー:1、2、3、5、6、49、65、73、74、75、97、98、111、116、130、61、62:1、133、168、169等
C.I.ピグメントオレンジ:1等。
本発明にかかるインクにおいては、上記したモノアゾ顔料が、天然樹脂及び/又は天然樹脂誘導体によって表面処理されているものを用いることが好ましい。これは、天然樹脂及び/又は天然樹脂誘導体で顔料を表面処理することで、顔料表面の疎水性を高めて、顔料と分散剤との吸着性を高めることが可能となる。その結果、インクが、上記した界面活性剤のような性質を有する凝集抑制物質を含有する場合でも、インク中において顔料から分散剤を剥離してしまう作用を抑制することが可能となる。更には、インク流路内及び吐出口近傍の堆積物の発生を抑制するだけでなく、インクの保存安定性をも向上させることが可能となる。
本発明にかかるインクは、モノアゾ顔料を水性媒体中に分散させるために、分散剤を含有することが必須である。かかる分散剤は、アニオン性基の作用によってモノアゾ顔料を水性媒体に安定に分散させることができる樹脂を用いることが好ましい。尚、本発明においては、分散剤を用いずに顔料を分散することができる自己分散型顔料を用いることもできる。この場合にも、より安定した分散性を得るために分散剤を併用することが好ましい。
スチレン−アクリル酸共重合体、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−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸−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−マレイン酸ハーフエステル共重合体、
ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、
スチレン−無水マレイン酸−マレイン酸ハーフエステル共重合体又はこれらの塩等
分散剤は、重量平均分子量が、1,000〜30,000、更には、3,000〜15,000であるものを用いることが好ましい。
本発明にかかるインク中には、上記した成分の他に、これらを添加することによる効果が得られ、且つ、本発明の目的効果を損なわない範囲で、更に必要に応じて保湿剤を添加することができる。又、界面活性剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤等を添加してもよい。更に、インクの物性値は、該インクをインクジェット記録装置に適用する際に、良好な吐出性等を得るために、所望の粘度やpHを有するように調整することが好ましい。
本発明にかかるインクは、他のインクと組み合わせてインクセットとした場合においても好ましく用いることができる。本発明におけるインクセットは、上記で説明した本発明のインクを、前記インクと色相が異なる少なくとも1種のインクと共に用いる状態のことを言う。前記色相の異なるインクの色相は特に限定されるものではない。例えば、モノアゾ顔料としてC.I.ピグメントイエロー74を含有するイエローインクを用いる場合、前記色相の異なるインクは、マゼンタ、シアン、レッド、グリーン、ブルー及びブラックからなる群から選ばれる少なくとも1つのインクとすればよい。色相が異なるインクに用いることができる色材は、特に制限はなく、従来公知の染料、及び顔料等を用いることができる。
本発明のインクを用いて記録を行うのに好適なインクカートリッジは、これらのインクを収容するインク収容部を備えたインクカートリッジが挙げられる。
本発明にかかるインクを用いて記録を行うのに好適な記録装置は、インク収容部を有する記録ヘッドのインク収容部内のインクに、記録信号に対応した熱エネルギーや力学的エネルギーを与え、前記エネルギーによりインク液滴を発生させる装置が挙げられる。本発明は特に、熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録装置(サーマルタイプのインクジェット記録装置)において、優れた効果をもたらすものである。
(顔料分散体1)
以下に示す材料をバッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)に仕込み、0.3mm径のジルコニアビーズを150部充填して、水冷しながら、12時間分散させた。得られた分散液を遠心分離処理することで粗大粒子を除去した。そして、最終調製物として、顔料固形分が12.5%、重量平均粒径が120nmである顔料分散体1を得た。
・顔料[C.I.ピグメントイエロー74(製品名:Hansa Brilliant Yellow 5GX−W;クラリアント製)]:10部
・アニオン系高分子P−1[スチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸共重合体(共重合比(重量比)=30/40/30)、酸価202、重量平均分子量6500、樹脂固形分10%水溶液、水酸化カリウムで中和]:30部
・純水:60部
2−メトキシ−4−ニトロ−アニリン187.8部を、水1,300部と35%塩酸水溶液290部の混合水溶液に加えて攪拌した。得られた水溶液を0℃に冷却した後、亜硝酸ソーダ80部を加えてジアゾ化を行った。
以下に示す材料をバッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)に仕込み、0.3mm径のジルコニアビーズを150部充填して、水冷しながら、5時間分散させた。得られた分散液を遠心分離処理することで粗大粒子を除去した。そして、最終調製物として、顔料固形分が12.5%、重量平均粒径が125nmである顔料分散体2を得た。
・ロジン処理を行ったC.I.ピグメントイエロー74:10部
・アニオン系高分子P−1[スチレン/ブチルアクリレート/アクリル酸共重合体(共重合比(重量比)=30/40/30)、酸価202、重量平均分子量6500、樹脂固形分10%水溶液、水酸化カリウムで中和]:30部
・純水:60部
[分散剤に対して貧溶媒である水溶性有機化合物の判別]
上記顔料分散体中の分散剤(アニオン系高分子P−1)に対して、貧溶媒として作用する水溶性有機化合物を判別するために、以下の実験を行った。まず、下記に挙げた、判定対象の水溶性有機化合物を含有する分散剤の水溶液A、及び判定対象の水溶性有機化合物の水溶液B、の2種類の水溶液を調製した。尚、分散剤に対する貧溶媒の判定は、水溶性有機化合物のうち界面活性剤以外の化合物を対象とした。
下記表2に示した各成分を混合し、十分攪拌した後、ポアサイズ1.0μmのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧濾過を行い、インク1〜16を調製した。尚、表2には、各インクにおける、顔料、分散剤、水、凝集抑制物質、水溶性有機化合物、貧溶媒の含有量、及び、顔料に対する凝集抑制物質の比率、凝集抑制物質に対する貧溶媒の比率、顔料に対する貧溶媒の比率、の値を併せて示した。
(1)吐出安定性
上記で得られた各インクを、インクジェット記録装置BJF900(キヤノン製)に搭載して、A4用紙300枚に、19cm×26cmのベタパターンを印字した。200枚目と300枚目の印字後にノズルチェックパターンを印字して、得られたノズルチェックパターンを目視で観察した。吐出安定性の評価基準は下記の通りである。評価結果を表3に示す。
A:チェックパターンに乱れがなく、正常に印字できる。
B:チェックパターンに若干の乱れはあるが、不吐出はない。
C:チェックパターンに不吐出や乱れがはっきりと確認され、正常に印字できない。
上記で得られた各インクを、インクジェット記録装置BJF900(キヤノン製)に搭載して、A4用紙300枚に、19cm×26cmのベタパターンを印字した。200枚目と300枚目の印字後に、記録ヘッドをインクジェット記録装置から取り外して、ノズル内を光学顕微鏡で観察した。堆積物の評価基準は下記の通りである。評価結果を表3に示す。
A:堆積物がほとんどない。
B:堆積物がノズル壁に少し存在する。
C:堆積物がノズル内に全体的に存在する。
上記で得られた各インクを密閉容器に入れて、60℃の恒温槽で30日間保存した。その後、密閉容器を取り出して、インクを室温まで冷却した後、純水で2000倍(質量倍)に希釈した。得られた希釈液の吸光度を自記分光光度計U−3300(日立製)で測定した。60℃、30日の保存前後におけるインクの吸光度の変化率を下記式に従って求めた。保存安定性の評価基準は下記の通りである。評価結果を表3に示す。
B:吸光度の変化率が2%以上3%未満である。
C:吸光度の変化率が3%以上である。
2 インク流路
3 吐出口
4 凝集物
5 インク滴
6 気泡
7 顔料
8 分散剤
9 凝集抑制物質
Claims (16)
- 熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録方法に用いられるインクにおいて、
前記インクが、下記一般式(1)で表される顔料、前記顔料を分散させる樹脂、水溶性有機化合物、及び前記顔料が熱によって分散破壊した後の凝集を抑制する凝集抑制物質を含有し、
前記凝集抑制物質が、1,2−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ヘプタンジオール、1,2−オクタンジオール、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ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記水溶性有機化合物が、炭素数1〜4のアルキルアルコール、アミド、ケトン、ケトアルコール、エーテル、ポリアルキレングリコール、炭素数2〜6のアルキレングリコール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、グリセリン、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,2−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記凝集抑制物質のインク全質量を基準とした含有量(質量%)が、前記顔料のインク全質量を基準とした含有量(質量%)に対して、0.4倍以上1.3倍未満であり、前記インク中の水溶性有機化合物の含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、5.0質量%以上16.5質量%以下であることを特徴とするインク。
一般式(1)
(一般式(1)中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1から3のアルキル基、炭素数1から3のフルオロアルキル基、炭素数1から3のアルコキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン酸基又はそのアルカリ土類金属塩、N−フェニルアミノスルホニル基、カルボキシル基又はそのアルカリ土類金属塩、カルボアミド基、N−フェニルカルバモイル基、ウレイレン基、イミノジカルボニル基又はカルボン酸エステル基である。) - 前記一般式(1)で表される顔料が、C.I.ピグメントイエロー74である請求項1に記載のインク。
- 前記凝集抑制物質が、1,2−ペンタンジオール及び/又は1,2−ヘキサンジオールである請求項1又は2の何れか1項に記載のインク。
- 前記樹脂が、アニオン性基を有する樹脂である請求項1〜3の何れか1項に記載のインク。
- 前記水溶性有機化合物が、前記樹脂に対する貧溶媒となる水溶性有機化合物を少なくとも1種含む請求項1〜4の何れか1項に記載のインク。
- 前記貧溶媒のインク全質量を基準とした含有量(質量%)が、前記一般式(1)で表される顔料のインク全質量を基準とした含有量(質量%)に対して、0.8倍以上である請求項5に記載のインク。
- 前記貧溶媒の含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、3.0質量%以上である請求項5又は6に記載のインク。
- 前記貧溶媒が、1,5−ペンタンジオールである請求項5〜7の何れか1項に記載のインク。
- 前記一般式(1)で表される顔料が、天然樹脂及び/又は天然樹脂誘導体によって表面処理されたものである請求項1〜8の何れか1項に記載のインク。
- 複数のインクを有するインクセットにおいて、
請求項1〜9の何れか1項に記載のインクと、前記インクと色相が異なる少なくとも1種のインクとを含むことを特徴とするインクセット。 - 熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出する工程を有するインクジェット記録方法において、
前記インクが、請求項1〜9の何れか1項に記載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。 - インクを収容するインク収容部を備えたインクカートリッジにおいて、前記インクが、請求項1〜9の何れか1項に記載のインクであることを特徴とするインクカートリッジ。
- インクを収容するインク収容部と、熱エネルギーの作用によりインクを吐出する記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置において、前記インクが、請求項1〜9の何れか1項に記載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。
- 熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録方法に用いられるインクにおいて、
前記インクが、下記一般式(1)で表される顔料、前記顔料を分散させる樹脂、水溶性有機化合物、及び前記顔料が熱によって分散破壊した後の凝集を抑制する凝集抑制物質を含有し、
前記凝集抑制物質が、1,2−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−ヘプタンジオール、1,2−オクタンジオール、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ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記水溶性有機化合物が、炭素数1〜4のアルキルアルコール、アミド、ケトン、ケトアルコール、エーテル、ポリアルキレングリコール、炭素数2〜6のアルキレングリコール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、グリセリン、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,2−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオールからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記凝集抑制物質のインク全質量を基準とした含有量(質量%)が、前記顔料のインク全質量を基準とした含有量(質量%)に対して、0.4倍以上1.3倍未満であり、
前記水溶性有機化合物が、平均分子量1,000のポリエチレングリコールを含むことを特徴とするインク。
一般式(1)
(一般式(1)中、R1、R2、R3、R4、R5及びR6はそれぞれ独立に、水素原子、炭素数1から3のアルキル基、炭素数1から3のフルオロアルキル基、炭素数1から3のアルコキシル基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン酸基又はそのアルカリ土類金属塩、N−フェニルアミノスルホニル基、カルボキシル基又はそのアルカリ土類金属塩、カルボアミド基、N−フェニルカルバモイル基、ウレイレン基、イミノジカルボニル基又はカルボン酸エステル基である。) - 前記樹脂のインク全質量を基準とした含有量(質量%)が、前記一般式(1)で表される顔料のインク全質量を基準とした含有量(質量%)に対して、0.3倍以上2.0倍以下である請求項14に記載のインク。
- 前記インクが更に水を含有し、前記水の含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、73.0質量%以上80.0質量%以下である請求項14又は15に記載のインク。
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