JP5645590B2 - インクジェット用インク、記録ユニット及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Description
従って、本発明は上記した従来技術の課題を鑑み、着弾ヨレの発生を、フェイス濡れを抑制することで低減できるインクジェット用インク、並びに、係るインクを用いた記録ユニット及びインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
[顔料]
本発明のインクは顔料を含む。本発明に用いることのできる顔料としては、特に限定されず、公知の黒色顔料や、公知のカラー顔料を用いることができる。具体的にはC.I.(カラーインデックス)ナンバーで表される顔料を用いることができる。また、黒色顔料としては、カーボンブラックを用いることが好ましい。インク中の顔料の含有量は、インク全質量に対し1.0質量%以上15.0質量%以下であることが好ましく、1.0質量%以上10.0質量%以下であることがより好ましい。また、顔料はインク中で分散して存在している。本発明において顔料を水中に分散する方式としては特に限定されず、以下の方式を用いることができる。具体的には、分散剤として樹脂を用いて顔料を分散する方式(樹脂分散方式)、顔料の表面に親水性基を導入し、顔料自体の分散性を向上させて顔料を分散する方式(自己分散方式)等を用いることができる。本発明において、樹脂分散方式を用いて顔料を分散する場合には、後述する水溶性樹脂を用いてもよいし、別の種類の樹脂を用いて顔料を分散してもよい。
本発明の水溶性樹脂は、疎水基を有する。疎水基を有する水溶性樹脂は、疎水性モノマーと親水性モノマーとを共重合することで得られる共重合体であることが好ましい。疎水性モノマーは重合することで水溶性樹脂の疎水基を構成することができ、親水性モノマーは重合することで、樹脂に水溶性を付与することができるためである。
本発明のインクは、顔料に吸着せずに存在している水溶性樹脂、即ち、遊離樹脂を含む。本発明において、インク中の遊離樹脂とは、インク中で顔料に吸着して存在する水溶性樹脂以外の水溶性樹脂を指す。そのため、本発明においては、インク中で顔料に吸着せず、且つ、包接化合物または包接化合物の誘導体に、吸着あるいは包接されて存在する水溶性樹脂も遊離樹脂である。
本発明のインクは、包接化合物を含む。また、本発明の包接化合物は、シクロデキストリンまたはシクロデキストリンの誘導体である。シクロデキストリンまたはシクロデキストリンの誘導体は、上記した水溶性樹脂を包接可能な環状構造を有し、更に、環状構造の内側が疎水性であり、外側が親水性である。本発明のシクロデキストリンの誘導体としては、例えば、シクロデキストリンの構造中に存在する水酸基またはエーテル結合の、一部または全部を、メチル基等の水酸基以外の基で置換した化合物が挙げられる。シクロデキストリンとしては、具体的には、α−シクロデキストリン、β−シクロデキストリン、γ−シクロデキストリン等が挙げられ、シクロデキストリン類の誘導体としては、メチル−β−シクロデキストリン、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、ヒドロキシプロピル−γ−シクロデキストリン、トリメチル−β−シクロデキストリン、2,6−ジ−O−メチル−β−シクロデキストリン、ポリ−β−シクロデキストリン等が挙げられる。本発明においては、包接化合物として、シクロデキストリンの誘導体であるメチル−β−シクロデキストリンを用いることが特に好ましい。包接化合物の含有量は、インク全質量を基準として0.03質量%以上30質量%以下であることが好ましい。
本発明のインクは水を含むが、本発明のインクは、水性媒体として、水と水溶性有機溶剤との混合溶媒を用いることが好ましい。水溶性有機溶剤としては、特に限定されず、公知の水溶性有機溶剤を用いることができる。水溶性有機溶剤としては、具体的には、グリセリン、エタノール、メタノール、2−プロパノール、ポリエチレングリコール、2−ピロリドン等が挙げられる。水溶性有機溶剤の含有量は、特に限定されないが、インク全質量に対して3.0質量%以上50質量%以下であることが好ましい。また、本発明の水は脱イオン水であることが好ましい。また、水の含有量は、特に限定されないが、インク全質量に対し50質量%以上95質量%以下であることが好ましい。
本発明のインクは、水、顔料、水溶性樹脂及び包接化合物等の各成分を混合して得ることができるが、包接化合物以外の成分を混合した後に包接化合物を添加して、インクを調製することが好ましい。包接化合物、水溶性樹脂及び顔料を一度に混合すると、顔料の分散安定性が十分に得られない場合がある。また、顔料と包接化合物とを混合した後に、水溶性樹脂を添加すると、包接化合物が水溶性樹脂を十分に包接することができない場合がある。
以下、図面を参照して本発明に用いることのできる記録装置の一例について説明する。図1は本発明による記録装置を左前方から見た斜視図である。図2は記録装置の縦断面図である。本実施形態に係る記録装置は、給送部1、搬送部2、キャリッジ部3、排紙部4、及び制御基板6を備えている。本実施形態では、画像情報に基づいて記録ヘッド5の吐出口からシートへインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置を例に挙げて説明する。
上述した記録ヘッドは、フェイス面に撥水処理が施された記録ヘッドであることが好ましい。記録ヘッドのフェイス面に撥水処理を施すためには、記録ヘッドに撥水剤を付与することが好ましい。撥水剤としては、特に限定されないが、含フッ素化合物を用いることが好ましい。
(顔料分散体B1の作製)
下記の化合物を混合し、バッチ式縦型サンドミル(アイメックス社製)に加えた後、0.3mm径のジルコニアビーズを200部充填し、水冷しつつ、5時間分散処理を行い、分散液を得た。尚、下記の樹脂水溶液P1とは、KOHによって中和された水溶性の樹脂であるスチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体(酸価190、重量平均分子量9000)を20質量%含む水溶液である。
・カーボンブラック(モナク1100、キャボット社製) 10部
・樹脂水溶液P1 12.5部
・2−ピロリドン 10部
・純水 67.5部
得られた分散液を遠心分離機にかけて粗大粒子を除去することで、顔料濃度が約10%、顔料の重量平均粒子径が70nmの顔料分散体B1を得た。また、顔料分散体B1を80000rpmで5時間遠心分離した後、上澄み液を回収した。その後、回収した上澄み液を蒸発乾固して、固形物を得た。得られた固形物の質量を測定することで、遊離樹脂の量を算出した。測定結果から求めた、顔料分散体B1中で遊離樹脂の量は、1.2質量%であった。
樹脂水溶液P1を樹脂水溶液P2に変えた以外はブラック分散体B1の調製と同様の操作を行い、ブラック分散体B2を得た。尚、樹脂水溶液P2とは、KOHによって中和された水溶性樹脂であるスチレン−アクリル酸ブチル−アクリル酸共重合体(酸価120、重量平均分子量9000)を20質量%含む水溶液である。顔料分散体B2の顔料濃度は10%であり、顔料の重量平均粒子径は70nmであり、顔料分散体B2中で遊離樹脂は、1.1質量%であった。
(ブラックインク1〜10の作製)
下記表1の組成からなるブラックインク1〜10を作製した。具体的には、下記の表1の成分を混合し、十分攪拌した後、ポアサイズ3.0μmのミクロフィルター(富士フィルム製)にて加圧濾過し、ブラックインク1〜10を得た。得られたブラックインク1〜10のそれぞれを、遠心分離機を用い80000rpmで5時間遠心分離し、上澄み液を回収した。その後、回収した上澄み液を蒸発乾固して、固形物を得た。得られた固形物の質量から算出された遊離樹脂の量と、ブラックインク1〜10の作製時に添加した包接化合物の量から、顔料に吸着せずに存在する水溶性樹脂の量の、包接化合物の量に対する質量比(遊離樹脂の量/包接化合物の量)を算出した。算出された質量比を表1に示す。尚、下記表1中の樹脂水溶液P1及び樹脂水溶液P2とは、顔料分散体B1またはB2に含まれる樹脂水溶液P1及びP2の量ではなく、インクを調製する際に別途添加した樹脂水溶液の種類及び量を表す。また、ブラックインク1〜10は、それぞれ合計が100部となるように水で調製した。
・カーボンブラック(モナク1100、キャボット社製) 4部
・樹脂水溶液P1 6部
・ジエチレングリコール 12部
・2−プロパノール 3部
・α−シクロデキストリン 3部
・純水 残部
上記成分のうち、ジエチレングリコールを除く成分を混合した後、バッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)に加え、0.3mm径のジルコニアビーズを200部充填し、水冷しつつ、5時間分散処理を行った。分散処理後に得られた分散液を遠心分離機にかけて粗大粒子を除去し、ジエチレングリコールを加えて攪拌することで、ブラックインク11を得た。尚、ブラックインク11の合計は100部である。ブラックインク11中で遊離樹脂の量は0.6%であり、遊離樹脂の量の、包接化合物の量に対する質量比(遊離樹脂の量/包接化合物の量)は0.20であった。
メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン及びメチルトリエトキシシランを、水の存在下で加水分解した後、加熱して縮合反応を行い、反応物を得た。その後、得られた反応物にパーフルオロオクチルトリエトキシシランを添加し更に加水分解した後、加熱して縮合反応を行うことで、撥水剤の原液を得た。その後、原液中の非揮発成分の濃度が10%となるようにエタノールで希釈し、光重合開始剤としてIrgacure165(チバガイギー社製)を1.5%添加し、ポアサイズ1.0μmのフィルターを通して濾過を行うことで含フッ素化合物を含む撥水剤を得た。得られた撥水剤をシリコンウエハ上にスピンコートし、撥水剤中の溶媒を乾燥した後、UV硬化炉にてUV照射を行い、更に90℃/10minで加熱することで撥水剤の硬化を行い、撥水処理された基板を得た。得られた基板は、記録ヘッドのフェイス面の環境を再現したものである。
上記操作で得られた基板の後退接触角を接触角計(DropMaster700、協和界面化学社製)を用いて測定した。その後、ブラックインク1〜11のそれぞれに上記操作で得られた基板を浸漬した。ブラックインク1〜11の温度を40℃に保ち、72時間保存した。72時間後、基板を取り出し、基板を純水で1分間流水洗浄した後、純水の後退接触角を接触角計(DropMaster700、協和界面化学社製)を用いて測定した。測定結果を元に、下記の評価基準によって評価を行った。結果を表2に示す。インクに浸漬する前と後の後退接触角の変化は、基板表面の表面特性の変化を表している。そのため、後退接触角の変化が大きいとは、基板表面の表面特性の変化が大きい(フェイス濡れが発生している)ことを指し、後退接触角の変化が小さいとは、基板表面の表面特性の変化が小さい(フェイス濡れが抑制されている)ことを指す。従って、本発明においては、インクに浸漬する前と後との基板の後退接触角の差が少ないインクほど、フェイス濡れを抑制できるインクである、と判断した。また、本発明においては、下記評価基準を用いた際の評価結果がA〜Cであれば、十分にフェイス濡れが抑制できるとした。
A:後退接触角の差が0以上5未満
B:後退接触角の差が5以上8未満
C:後退接触角の差が8以上10未満
D:後退接触角の差が10以上
Claims (8)
- 顔料、疎水基を有する水溶性樹脂及び水を含むインクジェット用インクであって、
前記水溶性樹脂はスチレン、スチレン誘導体、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート及びアクリル酸ブチルから選択される少なくとも1種の疎水性モノマーと親水性モノマーとを共重合することで得られる共重合体であり、
前記水溶性樹脂の酸価は120mgKOH/g以上190mgKOH/g以下であり、
前記インクは、更に包接化合物としてα−シクロデキストリンまたはメチル−β−シクロデキストリンを含有し、
前記インクを、遠心分離機を用い80000rpmで5時間遠心分離した際の上澄み液を回収し、回収した前記上澄み液を蒸発乾固することで得た固形物に含まれる水溶性樹脂の含有量の、前記包接化合物の含有量に対する質量比が0.45以上7.47以下であることを特徴とするインクジェット用インク。 - 前記親水性モノマーがアクリル酸、メタクリル酸及びマレイン酸から選択される少なくとも1種である請求項1に記載のインクジェット用インク。
- 前記水溶性樹脂の重量平均分子量が1000以上30000以下である請求項1または2に記載のインクジェット用インク。
- 前記質量比が1.60以上7.47以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット用インク。
- インクタンクと記録ヘッドとを具備した記録ユニットであって、前記記録ヘッドのフェイス面は撥水処理されており、前記インクタンクには請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット用インクが収容されていることを特徴とする記録ユニット。
- 前記記録ヘッドの撥水処理が含フッ素化合物によって行われている請求項5に記載の記録ユニット。
- 記録媒体に対し、インクジェット方式の記録ヘッドから、顔料、疎水基を有する水溶性樹脂及び水を含むインクを吐出することで画像を記録するインクジェット記録方法であって、
前記水溶性樹脂はスチレン、スチレン誘導体、ベンジルアクリレート、ベンジルメタクリレート及びアクリル酸ブチルから選択される少なくとも1種の疎水性モノマーと親水性モノマーとを共重合することで得られる共重合体であり、
前記水溶性樹脂の酸価は120mgKOH/g以上190mgKOH/g以下であり、
前記インクは、更に包接化合物としてα−シクロデキストリンまたはメチル−β−シクロデキストリンを含有し、
前記インクを、遠心分離機を用い80000rpmで5時間遠心分離した際の上澄み液を回収し、回収した前記上澄み液を蒸発乾固することで得た固形物に含まれる水溶性樹脂の含有量の、前記包接化合物の含有量に対する質量比が0.45以上7.47以下であることを特徴とするインクジェット記録方法。 - 前記記録ヘッドのフェイス面が撥水処理されている請求項7に記載のインクジェット記録方法。
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