JP6009299B2 - インクジェット記録用メンテナンス液、インクジェット記録用インクセット、及び画像形成方法 - Google Patents
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Description
上記洗浄液(メンテナンス液)としては、洗浄性に優れ、インクジェット記録用ヘッド等の部材耐久性に優れたメンテナンス液として、水と、水溶性有機溶剤と、特定の水溶性ケイ酸塩及びコロイダルシリカの少なくとも一方と、を含有するメンテナンス液が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、微粒子入りの洗浄液を用いてインクジェット記録用ヘッド内やインク供給路内を洗浄し、インクジェット記録用ヘッド内やインク供給路の壁面に付着したインク等を研磨して除去する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
一方、メンテナンス液に酸化防止剤(例えばオルト位の少なくとも一つが炭素原子数3以上のアルキル基で置換されているフェノール構造を有する化合物)を含有させることや(例えば、特許文献3参照)、インクジェット記録用インクに防腐剤としてフェノール誘導体を含有させること(例えば、特許文献4参照)、メンテナンス液に防腐剤を含有させること(例えば、特許文献5参照)が知られている。
しかしながら、この親水性の壁面に部分的に疎水性物質が付着していると、インク流路にインクを充填したときに、疎水性物質が付着している部分にインク中の気泡が付着し易く、付着した気泡が残存し易い。その結果、残存した気泡により、ヘッドからのインクの吐出性が低下する場合がある。
この現象に対し、比較的硬度が低い粒子(コロイダルシリカ粒子等)を含むメンテナンス液を用いてヘッド内を洗浄しても、疎水性物質を充分に除去できず、インクの吐出性の低下を充分に改善できない場合がある。
また、比較的硬度が高い粒子(アルミナ粒子等)を含むメンテナンス液を用いてヘッド内を洗浄すると、比較的硬度が高い粒子によって疎水性物質を研磨して除去し易いものの、更にインク流路の親水性の壁面まで研磨してこの壁面に損傷を与えてしまい、その結果、インクの吐出性が低下する場合がある。
また、メンテナンス液に酸化防止剤や防腐剤等としてフェノール誘導体を含有させることのみでは、インク流路の壁面に付着した疎水性物質を除去すること及びインクの吐出性を向上させることは困難である。
即ち、上記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
前記無機粒子の含有量が、前記一般式(I)で表されるフェノール性化合物の全量に対し、1.0質量%〜40.0質量%であり、前記一般式(I)で表されるフェノール性化合物の含有量が、インクジェット記録用メンテナンス液の全量に対し、1.0質量%〜10.0質量%であるインクジェット記録用メンテナンス液である。
R2、R3、及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基若しくはその塩、スルホ基若しくはその塩、炭素数4以下のアルキル基、または、炭素数4以下のアルコキシ基を表す。R2及びR3は互いに結合し環を形成してもよく、R3及びR4は互いに結合し環を形成してもよい。
<3> 前記無機粒子が、コロイダルシリカ粒子である<1>又は<2>に記載のインクジェット記録用メンテナンス液である。
<4> 前記一般式(I)で表されるフェノール性化合物の含有量が、インクジェット記録用メンテナンス液の全量に対し、3.0質量%〜10.0質量%であり、前記無機粒子の含有量が、メンテナンス液の全量に対し、0.1質量%〜1.0質量%であり、前記無機粒子の体積平均粒子径が、1nm〜10nmであり、かつ、前記無機粒子の含有量が、前記一般式(I)で表されるフェノール性化合物の全量に対し、1.0質量%〜35.0質量%である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載のインクジェット記録用メンテナンス液である。
<6> 前記インク組成物が、ポリマー粒子を含有する<5>に記載のインクジェット記録用インクセットである。
<7> 更に、前記インク組成物中の成分を凝集させる凝集成分を含有する処理液を有する<5>又は<6>に記載のインクジェット記録用インクセットである。
<9> 更に、前記インク組成物中の成分を凝集させる凝集成分を含有する処理液を記録媒体に付与する処理液付与工程を有する<8>に記載の画像形成方法である。
本発明のインクジェット記録用メンテナンス液(以下、単に「メンテナンス液」ともいう)は、水と、下記一般式(I)で表されるフェノール性化合物と、修正モース硬度7以下の無機粒子と、を含有する。
R2、R3、及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基若しくはその塩、スルホ基若しくはその塩、炭素数4以下のアルキル基、または、炭素数4以下のアルコキシ基を表す。R2及びR3は互いに結合し環を形成してもよく、R3及びR4は互いに結合し環を形成してもよい。
しかしながら、この親水性の壁面に部分的に疎水性物質が付着していると、インク流路にインクを充填したときに、疎水性物質が付着している部分にインク中の気泡が付着し易く、付着した気泡が残存し易い。その結果、残存した気泡により、インクの吐出性が低下する場合がある。
この現象に対し、比較的硬度が低い(例えば、修正モース硬度が5〜7であるコロイダルシリカ粒子)を含有するメンテナンス液を用いてヘッド内を洗浄しても、疎水性物質を充分に除去することができず、インクの吐出性の低下を充分に改善できない場合がある。
また、比較的硬度が高い粒子(例えば、修正モース硬度が12であるアルミナ粒子)を含むメンテナンス液を用いてヘッド内を洗浄すると、比較的硬度が高い粒子によって疎水性物質を研磨して除去し易いものの、更にインク流路の親水性の壁面まで研磨してこの壁面に損傷を与えてしまい、その結果、インクの吐出性が低下する場合がある。
この理由は、インク流路の壁面が研磨されてこの壁面に損傷が生じる現象を抑制しながら、壁面に付着した疎水性物質を除去できるためと考えられる。より詳細には、一般式(I)で表されるフェノール性化合物中の芳香族性ヒドロキシル基(「フェノール性水酸基」ともいう)により、インク流路の壁面とこの壁面に付着した疎水性物質との相互作用が弱められ、これにより、修正モース硬度が7以下の(比較的柔らかい)無機粒子によっても壁面に付着した疎水性物質を除去することができるためと考えられる。更に、無機粒子が比較的柔らかいことにより、(無機粒子によって研磨されることによる)インク流路の壁面の損傷を抑制できるためと考えられる。
また、本発明のメンテナンス液において、一般式(I)のR1及びR5の少なくとも一方を炭素数3以上の基(例えばアルキル基、アルコキシ基)に変更すると、この炭素数3以上の基による立体障害によって一般式(I)中の芳香族性ヒドロキシル基による効果(インク流路の壁面と疎水性物質との相互作用を弱める効果)が働きにくくなり、その結果疎水性物質の除去性が低下し、ひいてはインクの吐出性が低下する場合がある。
インクジェット記録用ヘッドの製造に用いられる接着剤及びシランカップリング剤については、例えば、特開2010−5993号公報に記載されている。また、インクジェット記録用ヘッドの製造方法については、例えば、特開2010−5993号公報や特開2012−76396号公報に記載されている。
インクジェット記録用ヘッドを製造する際、プラズマ処理により、インク流路の壁面に残存した接着剤やシランカップリング剤を除去することも行なわれているが、プラズマ処理によってもこれらを除去することは難しい場合があり、残存した接着剤やシランカップリング剤により、インクの吐出性が低下する場合がある。
この点に関し、本発明のメンテナンス液を用いることで、インク流路の壁面に残存した接着剤やシランカップリング剤を容易に除去することができ、インクの吐出性を向上させることができる。
また、本発明のメンテナンス液を用いる場合には、インクジェット記録用ヘッドを製造する際のプラズマ処理工程を省略することもでき、これにより、インクジェット記録用ヘッドを製造する際の生産性を向上させることもできる。
以下、本発明のメンテナンス液を構成する成分等について詳述する。
本発明のメンテナンス液は、下記一般式(I)で表されるフェノール性化合物(以下、「一般式(I)で表される化合物」ともいう)を少なくとも1種含有する。
下記一般式(I)で表されるフェノール性化合物は、少なくとも1つの芳香族性ヒドロキシル基(フェノール性水酸基)を有する。本発明では、既述のとおり、一般式(I)で表される化合物中の芳香族性ヒドロキシル基の効果によってインク流路の壁面とこの壁面に付着した疎水性物質との相互作用が弱められ、これにより、後述の無機粒子による疎水性物質の除去性が向上する。
一般式(I)中、R2、R3、及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基若しくはその塩、スルホ基若しくはその塩、炭素数4以下のアルキル基、または、炭素数4以下のアルコキシ基を表す。R2及びR3は互いに結合し環を形成してもよく、R3及びR4は互いに結合し環を形成してもよい。
R1及びR5で表される炭素数2以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基が挙げられる。
R1及びR5で表される炭素数2以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基が挙げられる。
R1及びR5(即ち、芳香族性ヒドロキシル基に対するオルト位)におけるアルキル基及びアルコキシ基の炭素数が3以上であると、既述のとおり、立体障害によって芳香族性ヒドロキシル基の効果が阻害され、疎水性物質の除去性が低下し、その結果、インクの吐出性が低下する。
この場合の置換基としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基若しくはその塩、及びスルホ基若しくはその塩が挙げられる。
カルボキシル基の塩及びスルホ基の塩としては、後述するR2、R3、又はR4がカルボキシル基の塩又はスルホ基の塩である場合におけるカルボキシル基の塩及びスルホ基の塩と同様のものが挙げられる。
R2、R3、及びR4で表される炭素数4以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基が挙げられる。
R2、R3、及びR4で表される炭素数4以下のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、t−ブトキシ基が挙げられる。
この場合の置換基としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基若しくはその塩、及びスルホ基若しくはその塩が挙げられる。
カルボキシル基の塩及びスルホ基の塩としては、後述の、R2、R3、又はR4がカルボキシル基の塩又はスルホ基の塩である場合におけるカルボキシル基の塩及びスルホ基の塩と同様のものが挙げられ、好ましい範囲も同様である。
上記有機カチオン性化合物としては、例えば、4級アンモニウムカチオン、4級ピリジニウムカチオン、4級キノリニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、スルホニウムカチオン、色素カチオン等が挙げられる。
上記4級アンモニウムカチオンの具体例としては、テトラアルキルアンモニウムカチオン(例えば、テトラメチルアンモニウムカチオン、テトラブチルアンモニウムカチオン)、テトラアリールアンモニウムカチオン(例えば、テトラフェニルアンモニウムカチオン)等が挙げられる。前記4級ピリジニウムカチオンとしては、N−アルキルピリジニウムカチオン(例えば、N−メチルピリジニウムカチオン)、N−アリールピリジニウムカチオン(例えば、N−フェニルピリジニウムカチオン)、N−アルコキシピリジニウムカチオン(例えば、4−フェニル−N−メトキシ−ピリジニウムカチオン)、N−ベンゾイルピリジニウムカチオン等が挙げられる。
上記4級キノリニウムカチオンとしては、N−アルキルキノリニウムカチオン(例えば、N−メチルキノリニウムカチオン)、N−アリールキノリニウムカチオン(例えば、N−フェニルキノリニウムカチオン)等が挙げられる。前記ホスホニウムカチオンとしては、テトラアリールホスホニウムカチオン(例えば、テトラフェニルホスホニウムカチオン)等が挙げられる。前記ヨードニウムカチオンとしては、ジアリールヨードニウムカチオン(例えば、ジフェニルヨードニウムカチオン)等が挙げられる。前記スルホニウムカチオンとしては、トリアリールスルホニウムカチオン(例えば、トリフェニルスルホニウムカチオン)等が挙げられる。
更に、塩を形成するカチオンとして、特開平9−188686号公報の段落0020〜0038に記載の化合物等も挙げることができる。
また、R3及びR4は互いに結合し環を形成してもよい。
形成される環としては、炭素原子4つと酸素原子1つとから構成される5員環、又は、炭素原子5つと酸素原子1つとから構成される6員環が好ましい。
上記一般式(I)で表される化合物のメンテナンス液中における含有量(2種以上の場合には総含有量)としては、本発明の効果をより効果的に奏する観点から、メンテナンス液全量に対して、1.0質量%〜20.0質量%が好ましく、1.0質量%〜10.0質量%がより好ましく、3.0質量%〜10.0質量%が特に好ましい。
前記含有量が1.0質量%以上であると、疎水性物質の除去性がより向上し、インクの吐出性がより向上する。
前記含有量が20.0質量%以下であると、ヘッド面でメンテナンス液が濃縮されたときに析出し難いという点で有利である。
本発明のメンテナンス液は、修正モース硬度7以下の無機粒子(以下、「特定無機粒子」ともいう)を少なくとも1種含有する。
ここで、本発明におけるモース硬度及び修正モース硬度について説明する。
モース硬度とは、主に鉱物に対する硬さの尺度を表す。モース硬度では、硬さの尺度として1から10までの整数値を考えそれぞれに対する標準物質が設定される。モース硬度は相対的なものであり、数値間の硬度は比例せず、硬度1と硬度2との間の硬度差、及び、硬度9と硬度10との間の硬度差が大きい等の特徴がある。定量的ではないが、鉱物の同定において簡便で安価な方法として広く知られている。
修正モース硬度は、上記モース硬度を15段階に修正したものである。
以下、「修正モース硬度」を単に『硬度』とも称する。
硬度及びその標準物質(硬度に続けてかっこ内に示した物質)を硬度が低いものから順に並べると、硬度1(滑石)、硬度2(石膏)、硬度3(方解石)、硬度4(蛍石)硬度5(燐灰石)、硬度6(正長石)、硬度7(溶融石英)、硬度8(水晶)、硬度9(黄玉)(トパーズ)、硬度10(柘榴石)、硬度11(溶融ジルコニア)、硬度12(溶融アルミナ)、硬度13(炭化珪素)、硬度14(炭化ホウ素)、硬度15(ダイヤモンド)となる。
この測定において、引っかき傷が生じなかった標準物質のうち硬度が最も低い標準物質の硬度が、測定対象となる無機粒子の硬度である。
特定無機粒子の硬度は7以下であるが、疎水性物質の除去性をより向上させる観点からは、硬度は、2以上7以下が好ましく、3以上7以下がより好ましく、4以上7以下が特に好ましい。
また、粒子全体としての修正モース硬度が7以下である限り、修正モース硬度が7以下である成分1種以上に加え、修正モース硬度が7を超える成分を1種以上含んでいてもよい。
修正モース硬度が7を超える成分としては、上述した硬度8以上の標準物質が挙げられる。
シリカ粒子としてはコロイダルシリカ粒子が特に好ましい。
シリカ粒子としては、特開2011−063777号に記載されたコロイダルシリカ粒子等、公知のシリカ粒子を用いることができる。
前記粒子径が1nm以上であると、疎水性物質に対する除去性がより向上する。
前記粒子径が100nm以下であると、インク流路の壁面が研磨されて壁面に損傷が生じる現象をより効果的に抑制できる。
ここでいう体積平均粒子径は、特定無機粒子の形状が球形以外である場合には、特定無機粒子の投影像における円相当径(同一面積の円における直径)の体積平均の値を指す。
また、本発明のメンテナンス液は、本発明の効果を損なわない範囲で、特定無機粒子1種以上に加え、特定無機粒子以外の粒子(無機粒子であっても有機粒子であってもよい)を含んでいてもよい。
前記含有量が0.3質量%以上であると、疎水性物質の除去性がより向上し、インク吐出性がより向上する。
前記含有量が50.0質量%以下であると、沈降が発生しにくい傾向となり有利である。
本発明のメンテナンス液は、水を含有する。
水には特に制限はないが、イオン性の不純物を極力低減する観点から、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水が好ましい。
メンテナンス液における水の含有量は、メンテナンス液全量に対し、50質量%〜99質量%が好ましく、60質量%〜98質量%が更に好ましく、80質量%〜98質量%が特に好ましい。
本発明のメンテナンス液は、水溶性有機溶剤を含有していてもよい。
ここでいう水溶性とは、25℃において水100gに5g以上溶解する性質を指す。
水溶性有機溶剤としては、具体的にはアルコール類(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等)、多価アルコール類(例えば、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ル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコール等)、多価アルコールエーテル類(例えば、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ブチルエーテル、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、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコール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、トリ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ジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル等)、アミン類(例えば、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、N−メチルジエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、モルホリン、N−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミン等)、アミド類(例えば、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等)、複素環類(例えば、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−シクロヘキシル−2−ピロリドン、2−オキサゾリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等)、スルホキシド類(例えば、ジメチルスルホキシド等)、スルホン類(例えば、スルホラン等)、スルホン酸塩類(例えば1−ブタンスルホン酸ナトリウム塩等)、アセトニトリル、アセトン等が挙げられる。
上記のうち、水性インク組成物の増粘・固化物の溶解又は再分散性、吐出性の点で、多価アルコールエーテル類(好ましくは、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、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、及びトリエチレングリコールモノブチルエーテルであり、より好ましくは、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。)、多価アルコール類(好ましくはジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ヘキサンジオール、グリセリンであり、より好ましくはジエチレングリコール、トリエチレングリコール。)が好ましく、多価アルコールエーテル類が特に好ましい。
これらの水溶性有機溶剤は1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
本発明のメンテナンス液は、塩基性化合物の少なくとも一種を含有することが好ましい。塩基性化合物を含有することで、メンテナンス液が保管等で経時した場合に、含有成分の分解等でpH低下するのを防ぐための緩衝作用を持たせることができる。
・カコジル酸(pKa:6.2)
・2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−2,2’,2”−ニトリロトリエタノール(pKa:6.5)
・ピペラジン−N,N’−ビス−(2−エタン硫酸)(pKa:6.8)
・リン酸(pKa2:6.86)
・イミダゾール(pKa:7.0)
・N’−2−ヒドロキシエチルピペラジン−N’,2−エタン硫酸(pKa:7.6)
・N−メチルモルホリン(pKa:7.8)
・トリエタノールアミン(pKa:7.8)
・ヒドラジン(pKa:8.11)
・トリスヒドロキシメチルアミノメタン(pKa:8.3)
本発明のメンテナンス液は、消泡剤を含んでいてもよい。
消泡剤としては、例えばシリコーン系化合物(シリコーン系消泡剤)、プルロニック系化合物(プルロニック系消泡剤)等が挙げられ、これらの中でも、シリコーン系消泡剤を含むことがより好ましい。シリコーン系消泡剤としては、ポリシロキサン構造を有しているものが好ましく、ビックケミー・ジャパン(株)製のBYK−024が特に好ましい。
本発明のメンテナンス液は、上記の成分に加え、必要に応じて、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、表面張力調整剤(ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ベタイン系界面活性剤等)、粘度調整剤、特開2011−63777号公報に記載のシリコーン系化合物等のその他の添加剤を含むことができる。
該界面活性剤としては、例えば、脂肪酸塩、アルキルカルボン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハク酸塩、アルキルリン酸エステル塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤や、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、アセチレンジオール誘導体、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、オキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー等のノニオン系界面活性剤が好ましい。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて25℃で測定される値である。
本発明のメンテナンス液は、着色剤(顔料、染料等)を実質的に含まない液体であることが好ましい。ここで、「実質的に含まない」とは、着色剤の含有量がメンテナンス液の全量に対し、1質量%未満(好ましくは0.1質量%未満、特に好ましくは0質量%)であることを指す。
本発明のインクジェット記録用インクセットは、顔料と水とを含有するインク組成物と、既述の本発明のインクジェット記録用メンテナンス液とを有する。
本発明のインクジェット記録用インクセットは、更に、インク組成物中の成分を凝集させる凝集成分を含有する処理液を有することが好ましい。
本発明におけるインク組成物は、顔料と水とを含有し、必要に応じて、ポリマー粒子、尿素やその誘導体、界面活性剤等の添加剤等を用いて構成することができる。
本発明における顔料としては、その種類に特に制限はなく、従来公知の有機及び無機顔料を用いることができる。例えば、アゾレーキ、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、ペリレン及びペリノン顔料、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、ジケトピロロピロール顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロン顔料等の多環式顔料や、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ等の染料レーキや、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、昼光蛍光顔料等の有機顔料、並びに、酸化チタン、酸化鉄系、カーボンブラック系等の無機顔料が挙げられる。また、カラーインデックスに記載されていない顔料であっても水相に分散可能であれば、いずれも使用できる。更に、上記顔料を界面活性剤や高分子分散剤等で表面処理したものや、グラフトカーボン等も勿論使用可能である。上記顔料のうち、特に、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、カーボンブラック系顔料を用いることが好ましい。具体的には特開2007−100071号公報記載の顔料等が挙げられる。
本発明のインク組成物において、顔料は、分散剤によって分散されていることが好ましい。即ち、本発明のインク組成物は、分散剤の少なくとも1種を含有することが好ましい。
この形態の中でも、特に、顔料がポリマー分散剤によって分散されている形態、即ち、顔料の少なくとも一部が該ポリマー分散剤により被覆されている形態が好ましい。少なくとも一部がポリマー分散剤により被覆されている顔料を、以下、「ポリマー被覆顔料」ともいう。
合成系の親水性高分子化合物としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル等のビニル系高分子、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸又はそのアルカリ金属塩、水溶性スチレンアクリル樹脂等のアクリル系樹脂、水溶性スチレンマレイン酸樹脂、水溶性ビニルナフタレンアクリル樹脂、水溶性ビニルナフタレンマレイン酸樹脂、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のアルカリ金属塩、四級アンモニウムやアミノ基等のカチオン性官能基の塩を側鎖に有する高分子化合物等が挙げられる。
特に好ましくは、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及びベンジル(メタ)アクリレートに由来する構造単位の少なくとも一方を共重合比として合計で40質量%〜90質量%(好ましくは50質量%〜85質量%)と、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(好ましくはアルキル基の炭素数が1〜4であるアルキル(メタ)アクリレート)に由来する構造単位を共重合比として5質量%〜50質量%(好ましくは10質量%〜45質量%)と、(メタ)アクリル酸に由来する構造単位を共重合比として2質量%〜20質量%(好ましくは3質量%〜15質量%)と、を含む共重合体である。
・フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/アクリル酸共重合体(50/45/5[質量比])
・フェノキシエチルアクリレート/ベンジルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(30/35/29/6[質量比])
・フェノキシエチルメタクリレート/イソブチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(50/44/6[質量比])
・フェノキシエチルアクリレート/メチルメタクリレート/エチルアクリレート/アクリル酸共重合体(30/55/10/5[質量比])
・ベンジルメタクリレート/メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(60/30/10[質量比])
酸価とは、ポリマーの1gを完全に中和するのに要するKOHの質量(mg)で定義され、JIS規格(JIS K 0070、1992)記載の方法により測定されるものである。
本発明におけるインク組成物は、水を含む。
水の量には特に制限はないが、安定性及び吐出信頼性の確保の点で、好ましくは10質量%以上99質量%以下であり、より好ましくは30質量%以上90質量%以下であり、50質量%以上80質量%以下である。
本発明におけるインク組成物は、必要に応じ有機溶剤(好ましくは、水溶性有機溶剤)の少なくとも1種を更に含有することができる。
水溶性有機溶剤を含有することにより、インクの乾燥をより抑制でき、インクをより湿潤させることができる。
本発明のインク組成物が有機溶剤を含有する場合、インクの全量に対する有機溶剤の含有量には特に制限はないが、例えば1〜30質量%とすることができ、5〜25質量%が好ましく、10〜20質量%がより好ましい。
本発明におけるインク組成物は、必要に応じポリマー粒子を含有することができる。
インク組成物が、顔料を被う上記ポリマー分散剤とは別に、ポリマー粒子を含有することによって、インクの記録媒体への定着性、及び形成画像の耐擦過性がより向上する。
その一方、インク中にポリマー粒子を含有させると、ポリマー粒子を含有させない場合と比較して、インク中に気泡が生じやすい傾向があり、インクの吐出性が低下し易い傾向となる。このため、ポリマー粒子を含有するインクでは、本発明によるインクの吐出性向上の効果がより顕著に奏される。
またポリマー粒子はラテックスの形態で用いることもできる。
またポリマー粒子の平均粒径は、1nm〜1μmの範囲が好ましく、1nm〜200nmの範囲がより好ましく、1nm〜100nmの範囲が更に好ましく、1nm〜50nmの範囲が特に好ましい。
ポリマー粒子を構成するポリマーのガラス転移温度Tgは30℃以上であることが好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。
ここで、自己分散性ポリマーとは、界面活性剤の不存在下、転相乳化法により分散状態としたとき、ポリマー自身が有する官能基(特に酸性基又はその塩)によって、水性媒体中で分散状態となり得る水不溶性ポリマーをいう。
ここで、分散状態とは、水性媒体中に水不溶性ポリマーが液体状態で分散された乳化状態(エマルション)、及び、水性媒体中に水不溶性ポリマーが固体状態で分散された分散状態(サスペンジョン)の両方の状態を含むものである。
自己分散性ポリマー粒子としては、特開2010−64480号公報の段落0090〜0121や、特開2011−068085号公報の段落0130〜0167に記載されている自己分散性ポリマー粒子を用いることができる。
また、前記水不溶性ポリマーは、ポリマーの親疎水性制御の観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートモノマーに由来する構成単位を共重合比率として15〜80質量%と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸のアルキルエステルに由来する構造単位)とを含むことが好ましく、フェノキシエチル(メタ)アクリレートに由来する構造単位及び/又はベンジル(メタ)アクリレートに由来する構造単位を共重合比率として15〜80質量%と、カルボキシル基含有モノマーに由来する構成単位と、アルキル基含有モノマーに由来する構成単位(好ましくは、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜4のアルキルエステルに由来する構造単位)とを含むことがより好ましく、更には加えて、酸価が25〜100であって重量平均分子量が3000〜20万であることが好ましく、酸価が25〜95であって重量平均分子量が5000〜15万であることがより好ましい。
また、ポリマー微子の粒径分布に関しては、特に制限は無く、広い粒径分布を持つもの、又は単分散の粒径分布を持つもの、いずれでもよい。また、単分散の粒径分布を持つポリマー粒子を、2種以上混合して使用してもよい。
本発明のインク組成物は、尿素又はその誘導体を含有することが好ましい。尿素及びその誘導体によれば、顔料を含むインク組成物が付着した場合のワイピング等によるクリーニング性が向上する。特に上記ポリマー粒子を含有する場合に、乾燥固化したときの拭き取り性(ワイピング性)が改善される。
尿素及びその誘導体の含有量が1.0質量%以上であると、インクが付着した場合により拭き取り易くなり、メンテナンス性が向上する。また、尿素及びその誘導体の含有量が20.0質量%以下であると、画像中に含まれる尿素及びその誘導体の吸湿によるベタツキ防止、ブロッキング防止の点で有利である。
本発明におけるインク組成物は、上記成分のほか、必要に応じて、その他の成分を含むことができる。その他の成分としては、例えば、ワックス、界面活性剤、紫外線吸収剤、褪色防止剤、防黴剤、pH調整剤、防錆剤、酸化防止剤、乳化安定剤、防腐剤、消泡剤、粘度調整剤、分散安定剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
重合性化合物としては、例えば、特開2011−184628号公報の段落0128〜0144に記載されている公知の水溶性の重合性化合物や、特開2011−178896号公報の段落0019〜0034に記載されている公知の(メタ)アクリルアミド化合物(好ましくは2官能以上の(メタ)アクリルアミド化合物)が挙げられる。
重合開始剤としては、例えば、特開2011−184628号公報の段落0186〜0190や特開2011−178896号公報の段落0126〜0130に記載されている公知の重合開始剤が挙げられる。
粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用い、インクを25℃の条件下で測定されるものである。
本発明のインクジェット記録用インクセットは、更に、インク組成物中の成分を凝集させる凝集成分を含有する処理液を有することが好ましい。
処理液は前記インク中の成分を凝集させる凝集成分を含有する。
凝集成分としては、画像品質の観点から、カチオンポリマー、酸性化合物、及び多価金属塩から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
多価金属塩やカチオン性ポリマーについては、例えば、特開2011−042150号公報の段落0155〜0156に記載されている多価金属塩やカチオン性ポリマーを用いることができる。
処理液は、水溶性高分子化合物を少なくとも1種含むことが好ましい。
前記水溶性高分子化合物としては特に限定はなく、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等の公知の水溶性高分子化合物を用いることができる。
また、前記水溶性高分子化合物としては、後述する特定高分子化合物も好適である。
前記含有量が0.1質量%以上であれば、インク滴の広がりをより促進でき、前記含有量が10質量%以下であれば、処理液の増粘をより抑制できる。また、前記含有量が10質量%以下であれば、処理液中の泡に起因する処理液の塗布ムラをより抑制できる。
前記処理液に含まれる前記水溶性高分子化合物としては、イオン性基(好ましくはアニオン性基)を有する親水性の構造単位を含む高分子化合物(以下、「特定高分子化合物」ともいう)が好ましい。これにより、記録媒体に付与されたインク滴の広がりをより促進することができ、画像のざらつきが更に抑制される。
特定高分子化合物におけるイオン性基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ボロン酸基、アミノ基、アンモニウム基、又はこれらの塩等が挙げられる。中でも、好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、又はこれらの塩であり、より好ましくは、カルボキシル基、スルホン酸基、又はこれらの塩であり、更に好ましくは、スルホン酸基又はその塩である。
イオン性基(好ましくはアニオン性基)を有する親水性の構造単位としては、イオン性基(好ましくはアニオン性基)を有する(メタ)アクリルアミド化合物に由来する構造単位が好ましい。
前記水溶性高分子化合物中におけるイオン性基(好ましくはアニオン性基)を有する親水性の構造単位の含有量としては、水溶性高分子化合物の全量中、例えば10〜100質量%とすることができ、10〜90質量%であることが好ましく、10〜70質量%であることがより好ましく、10〜50質量%であることがさらに好ましく、20〜40質量%であることが特に好ましい。
疎水性の構造単位を含むことにより、特定高分子化合物が処理液表面に更に存在しやすくなるため、記録媒体に付与されたインク滴の広がりがより促進され、画像のざらつきが更に抑制される。
疎水性の構造単位としては、(メタ)アクリル酸エステル(好ましくは、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜4のアルキルエステル)に由来する構造単位が好ましい。
処理液は、水を含んで構成することができる。
水の含有量には特に制限はないが、10〜99質量%の範囲が好ましく、より好ましくは50〜90質量%であり、更に好ましくは60〜80質量%である。
本発明における処理液は、有機溶剤から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
処理液に含まれることがある有機溶剤としては、既述のインク組成物に含まれる水溶性有機溶剤と同様のものを用いることができる。中でも、カール抑制の観点から、ポリアルキレングリコールまたはその誘導体であることが好ましく、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールから選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。
有機溶剤の処理液中における含有率としては、特に制限はされないが、カール抑制の観点から、処理液全体に対して1〜30質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましい。
処理液は、上述した成分に加えて、その他の添加剤を含んで構成することができる。
その他の添加剤としては、例えば、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、界面活性剤、消泡剤、粘度調整剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の公知の添加剤が挙げられる。
本発明の画像形成方法は、既述の本発明のインクジェット記録用インクセットが用いられ、インクジェット記録用ヘッド内を、既述のインクジェット記録用メンテナンス液で洗浄する洗浄工程と、洗浄されたインクジェット記録用ヘッド内に既述のインク組成物を充填するインク充填工程と、充填されたインク組成物を前記インクジェット記録用ヘッドから吐出することで、このインク組成物を記録媒体に付与するインク付与工程と、を有する。
本発明における洗浄工程は、インクジェット記録用ヘッド内(即ち、インク流路内)を前記インクジェット記録用メンテナンス液で洗浄する工程である。
インクジェット記録用ヘッドとしては特に制限はなく、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式でも構わない。
また、インクジェット記録用ヘッドからのインクの吐出方式としては、電気−機械変換方式(例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等)、電気−熱変換方式(例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット(登録商標)型等)、静電吸引方式(例えば、電界制御型、スリットジェット型等)及び放電方式(例えば、スパークジェット型等)などを具体的な例として挙げることができるが、いずれの吐出方式を用いても構わない。
尚、インクジェット記録用ヘッドに設けられる吐出孔(ノズル)等につい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る。
本発明の画像形成方法は、これらのいずれにも適用可能であるが、一般にダミージェットを行なわないライン方式に適用した場合(即ち、インクジェット記録用ヘッドがラインヘッドである場合)に、吐出性向上の効果が大きい。
インクジェット記録用ヘッドとしては、例えば、特開2012−76396号公報、特開2010−5993号公報、特開2011−63777号公報等に記載の公知のインクジェット記録用ヘッドを用いることができる。
図1に示すように、本実施形態に係るヘッド50は、第1の薄板積層部材200A、第2の薄板積層部材200B、第3の薄板積層部材200C、第4の薄板積層部材200D、第5の薄板積層部材200E、第6の薄板積層部材200F、及び圧電素子58の各々が、接着剤により、隣接する他の薄板積層部材と接着(接合)されて構成されており、インク流路(圧力室52、供給口54、及び共通流路55)と、インク流路に連通するノズル51(吐出孔)と、を備えている。このヘッド50からインクを吐出する際には、まず、インク流路にインクが充填され、次いで、ノズル51からインクが吐出される。
第2〜第5の薄板積層部材200B〜200Eは、それぞれ、インク流路(圧力室52、供給口54、及び共通流路55)を構成するための溝部や孔部が形成されたインク流路形成基板である。
第6の薄板積層部材200Fは、圧力室52の天面を構成する振動板56である。
SiO2膜は、各部材がシリコンである場合には、熱酸化膜として形成されていてもよい。
共通流路55はインク供給源たるインク供給タンク(不図示)と連通しており、該インク供給タンクから供給されるインクは共通流路55を介して圧力室52に供給される。
エポキシ系接着剤を構成するエポキシ材料に関しては、特開2002−302591号公報(段落0010〜0011)、特開2003−238770号公報(段落0030〜0036)、特開2002−254660号公報(段落0038)に開示されているものを用いることできる。
エポキシ材料の中では、ビスフェノールA型エポキシ樹脂やビスフェノールF型樹脂が硬化性や耐インク性が良く好ましい。特にビスフェノールA型エポキシ樹脂は、市販されている樹脂の種類が豊富で、要求特性に応じて使い分けることができ、好ましい。
アミノ基を有するアルコキシシラン化合物は、アミノ系シランカップリング剤と呼ばれており、エポキシ基を有するアルコキシシラン化合物は、エポキシ系シランカップリング剤と呼ばれている。
アミノ系シランカップリング剤としては、例えば、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM−603 信越シリコーン(株)製)、3−アミノプロピルトリエトキシシラン(商品名:KBE−903 信越シリコーン(株)製)を用いることができる。
エポキシ系シランカップリング剤では3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(商品名:KBM−403 信越シリコーン(株)製)などを用いることができる。
接着剤とシランカップリング剤とを混合した混合物を用いる場合、シランカップリング剤の含有量は、混合物全量に対し、0.1質量%〜5質量%が好ましい。
接着剤成分等が残存した状態でヘッド50内にインクを充填すると、残存した接着剤成分等に起因してインク中に気泡が発生し、この気泡により、インクの吐出性が低下する場合がある。
これにより、前述のとおり、インク流路の壁面が研磨される現象を抑制しながら、残存した接着剤成分等を優先的(好ましくは選択的)に研磨除去できる。
その結果、インクの吐出性を向上させることができる。
洗浄中におけるメンテナンス液の液温は、10℃〜40℃とすることが好ましく、20℃〜30℃とすることがより好ましい。
ヘッド内のインク流路にメンテナンス液を流通させるときの流速は、200mL/min〜800mL/minが好ましく、300mL/min〜700mL/minがより好ましい。
洗浄時間は、0.2時間〜3.0時間が好ましく、0.3時間〜2.0時間がより好ましい。
本発明におけるインク充填工程は、既述の洗浄工程で洗浄されたインクジェット記録用ヘッド内に既述のインク組成物を充填する工程である。
ヘッド内にインク組成物を充填する方法には特に制限は無く、ヘッドに供給するためのインク組成物を貯留したインク供給タンクからヘッド内にインク組成物を送液することにより充填する公知の方法を用いることができる。
ヘッドへのインク供給系の構成についても特に制限は無く、例えば、特開平1−297251号公報、特開2009−234221号公報、特開2010−83021号公報等に記載の構成を適宜参照することができる。
本発明におけるインク付与工程は、既述のインク充填工程で充填されたインク組成物をインクジェット記録用ヘッドから吐出することで、インク組成物を記録媒体に付与する工程である。本工程では、記録媒体上にインク組成物を付与でき、所望の可視画像を形成できる。
なお、インク滴の液滴量は、打滴するインク組成物に応じて、ヘッドからの吐出条件を適宜選択することで調整することができる。
本発明の画像形成方法は、記録媒体に上に画像を記録するものである。記録媒体には、特に制限はないが、一般のオフセット印刷などに用いられる、いわゆる上質紙、コート紙、アート紙などのセルロースを主体とする一般印刷用紙を用いることができる。セルロースを主体とする一般印刷用紙は、水性インクを用いた一般のインクジェット法による画像記録においては比較的インクの吸収、乾燥が遅く、打滴後に色材移動が起こりやすく、画像品質が低下しやすいが、本発明の画像形成方法によると、色材移動を抑制して色濃度、色相に優れた高品位の画像の記録が可能である。
本発明の画像形成方法は、更に、インク組成物中の成分を凝集させる凝集成分を含有する処理液を記録媒体に付与する処理液付与工程を有することが好ましい。これにより、記録媒体上でインク組成物と凝集成分とが混合することで、インク組成物中で安定的に分散している顔料等の凝集が促進される。
加熱方法としては、例えば、記録媒体の処理液の付与面と反対側からヒータ等で熱を与える方法や、記録媒体の処理液の付与面に温風又は熱風をあてる方法、赤外線ヒータを用いた加熱法等が挙げられ、これらの複数を組み合わせて加熱してもよい。
本発明の画像形成方法は、適宜、記録媒体上に付与されたインクや処理液を乾燥させる乾燥工程等、その他の工程を有していてもよい。
また、インクが重合性化合物を更に含有する場合には、更に、インク付与工程により形成された画像に対して活性エネルギー線を照射して画像を硬化する硬化工程を有していてもよい。これにより、形成される画像の耐擦性や記録媒体との密着性がより向上する。
活性エネルギー線としては、重合性化合物を重合可能なものであれば、特に制限はない。例えば、紫外線、電子線等挙げることができ、中でも、汎用性の観点から、紫外線であることが好ましい。また、活性エネルギー線の発生源として、例えば、紫外線照射ランプ(ハロゲンランプ、高圧水銀灯など)、レーザー、LED、電子線照射装置などが挙げられる。紫外線強度は、硬化に有効な波長領域において、500〜5000mW/cm2であることが好ましい。
紫外線を照射する手段としては、通常用いられる手段を用いてもよく、特に紫外線照射ランプが好適である。紫外線照射ランプは、水銀の蒸気圧が点灯中で1〜10Paであるような、いわゆる低圧水銀灯、高圧水銀灯、蛍光体が塗布された水銀灯、UV-LED光源等が好適である。水銀灯、UV−LEDの紫外線領域の発光スペクトルは、450nm以下、特には184nm〜450nmの範囲であり、黒色或いは、着色されたインク組成物中の重合性化合物を効率的に反応させるのに適している。また、電源をプリンタに搭載する上でも、小型の電源を使用できる点で適している。水銀灯には、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンフラッシュランプ、ディープUVランプ、マイクロ波を用い外部から無電極で水銀灯を励起するランプ、UVレーザー等が実用されている。発光波長領域として上記範囲を含むので、電源サイズ、入力強度、ランプ形状等が許されれば、基本的には適用可能である。光源は、用いる重合開始剤の感度にも合わせて選択される。
また、以下において、実施例7及び実施例10は参考例である。
また、ポリマーの酸価は、JIS規格(JIS K0070:1992)に記載の方法により求めた。
<メンテナンス液の調製>
下記組成の成分を混合して、メンテナンス液を調製した。
メンテナンス液は、粘度が2.3mPa・s(25℃)であり、硝酸にてpH8.2(25℃)になるように調整した。粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)により25℃で測定した。
・コロイダルシリカ粒子(日産化学工業(株)「スノーテックスXS」、修正モース硬度5〜7、体積平均粒子径6nm)
・・・ コロイダルシリカ粒子の量として1.0質量%
・ジエチレングリコール ・・・ 2.0質量%
・例示化合物(1−65)(一般式(1)で表されるフェノール性化合物)
・・・ 3.0質量%
・イミダゾール(pKa=7.0、塩基性化合物) ・・・ 0.01質量%
・イオン交換水 ・・・ 全体で100質量%としたときの残量
−水不溶性ポリマー分散剤P−1の合成−
以下に示すようにして水不溶性ポリマー分散剤P−1を合成した。
攪拌機、冷却管を備えた1000mlの三口フラスコに、メチルエチルケトン88gを加えて窒素雰囲気下で72℃に加熱し、ここに、メチルエチルケトン50gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.85g、ベンジルメタクリレート60g、メタクリル酸10g、及びメチルメタクリレート30gを溶解させた溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、更に1時間反応させた後、メチルエチルケトン2gにジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート0.42gを溶解させた溶液を加え、78℃に昇温して4時間加熱した。得られた反応溶液を大過剰量のヘキサンに2回再沈殿させ、析出したポリマーを乾燥した。このようにして、ベンジルメタクリレート/メタクリル酸/メチルメタクリレート共重合体(=60/10/30[質量比])である水不溶性ポリマー分散剤P−1を96g得た(下記式参照)。
得られた共重合体の組成は、1H−NMRで確認し、GPCによりポリスチレン換算で求めた重量平均分子量(Mw)は44,600であった。さらに、JIS規格(JISK0070:1992)に記載の方法により酸価を求めたところ、65.2mgKOH/gであった。
カーボンブラック(NIPEX160−IQ、デグッサ社製)10部と、上記のようにして得た水不溶性ポリマー分散剤P−1 3部と、メチルエチルケトン42部と、1NのNaOH水溶液5.5部と、イオン交換水87.2部とを混合し、ビーズミルにより0.1mmφジルコニアビーズを用いて、2500rpmで6時間分散した。得られた顔料分散液をメチルエチルケトンが充分に留去できるまで、55℃で減圧濃縮し、更に一部の水を除去した後、高速遠心冷却機7550(久保田製作所社製)を用いて、8000rpmで30分間遠心処理(50mL遠心菅を使用)を行ない、沈殿物を除去し、上澄み液を回収した。このようにして、ポリマー被覆顔料粒子(水不溶性ポリマー分散剤で被覆された顔料)の顔料分散液Kを得た。
上澄み液の吸光度スペクトルを測定し、そこから顔料濃度を求めたところ、10.2質量%であった。また、顔料分散液K中に分散されている顔料粒子の平均粒径は、130nmであった。
攪拌機、温度計、還流冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた2リットル三口フラスコに、メチルエチルケトン560.0gを仕込んで、87℃まで昇温した。反応容器内を、還流状態を保ちながら(以下、反応終了まで還流)、メチルメタクリレート278.4g、イソボルニルメタクリレート243.6g、メタクリル酸58.0g、メチルエチルケトン108g、及び「V−601」(和光純薬工業(株)製)2.32gからなる混合溶液を、2時間で滴下が完了するように等速で滴下した。そして、滴下完了後、1時間攪拌した。その後、「V−601」1.16gと、メチルエチルケトン6.4gとからなる溶液を加え、2時間攪拌を行なった(工程(1))。続いて、工程(1)を4回繰り返し、更に「V−601」1.16gと、メチルエチルケトン6.4gとからなる溶液を加えて3時間攪拌を続けた。重合反応終了後、溶液の温度を65℃に降温し、イソプロパノール163.0gを加えて放冷した。このようにして、メチルメタクリレート/イソボルニルメタクリレート/メタクリル酸共重合体(=48/42/10[質量比])の溶液を得た。
得られた共重合体の重量平均分子量(Mw)は63,000(GPCによりポリスチレン換算で算出)、酸価は65.1mgKOH/g((JISK0070:1992)に記載の方法により算出)であった。
その後、減圧下、反応容器内温度70℃で1.5時間保って、イソプロパノール、メチルエチルケトン、蒸留水を合計で287.0g留去した(溶剤除去工程)後、プロキセルGXL(S)(アーチ・ケミカルズ・ジャパン(株)製)0.278g(ポリマー固形分に対してベンゾイソチアゾリン−3−オンとして440ppm)を添加した。その後、1μmのフィルターでろ過を行ない、ろ過液を回収し、固形分濃度26.5%の自己分散性ポリマー粒子B−01の水性分散物を得た。
得られた自己分散性ポリマー粒子B−01の水性分散物をイオン交換水で希釈し、25.0%の分散液を調製し、下記の方法にて体積平均粒径を測定したところ、3.0nmであった。
得られた自己分散性ポリマー粒子の水性分散物を測定に適した濃度(ローディングインデックスが0.1〜10の範囲)に適宜希釈した後、超微粒子粒度分布測定装置ナノトラックUPA−EX150(日機装(株)製)を用い、動的光散乱法により、各水分散物を全て同一測定条件にて体積平均粒子径を測定した。すなわち、粒子透過性:透過、粒子屈折率:1.51、粒子形状:非球形、密度:1.2g/cm3、溶剤:水、セル温度:18〜25℃の条件において測定を行なった。
上記で得られた顔料分散液K、水不溶性ポリマー分散剤P−1、及び自己分散性ポリマー粒子B−01を用いて、下記のインク組成になるように各成分を混合した。これをプラスチック製のディスポーザブルシリンジに詰め、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)製の孔径1μmフィルター(Millex−SV、直径25mm、ミリポア社製)で濾過し、ブラックインク(インク組成物)Kを得た。
・ブラック顔料(カーボンブラック) ・・・ 3.0質量%
・上記ポリマー分散剤P−1(固形分) ・・・ 0.9質量%
・上記ポリマー粒子B−01(固形分) ・・・ 7.0質量%
・サンニックスGP250 ・・・ 10質量%
(三洋化成工業(株)製、水溶性有機溶剤)
・トリプロピレングリコールモノメチルエーテル(TPGmME)・・・ 3質量%
(日本乳化剤(株)製MFTG、水溶性有機溶剤)
・ジプロピレングリコール ・・・ 3質量%
(和光純薬工業(株)製、水溶性有機溶剤)
・尿素 ・・・ 5質量%
(日産化学工業(株)製、固体湿潤剤)
・オルフィンE1010 ・・・ 1.5質量%
(日信化学工業(株)製、界面活性剤)
・セロゾール524 (ワックス固形分30%、ワックス分散物)・・・ 2質量%
(中京油脂(株)製、カルナウバワックス粒子(体積平均粒径70nm))
・ニューポールPE−108 ・・・ 0.2質量%
(三洋化成工業(株)製、増粘剤)
・スノーテックスXS ・・・ 0.3質量%
(日産化学(株)製、コロイダルシリカ)
・イオン交換水 ・・・ 全体で100質量%としたときの残量
粘度は6.5mP・s(25℃)、pHは8.5(25℃)であった。
下記組成の成分を混合して、処理液を調製した。処理液の物性は、粘度2.6mPa・s、表面張力41.0mN/m、pH(25℃)0.7であった。なお、粘度は、VISCOMETER TV−22(TOKI SANGYO CO.LTD製)を用いて20℃の条件下で測定した。表面張力は、Automatic Surface Tensiometer CBVP−Z(協和界面科学(株)製)を用いて25℃の条件下で測定した。
・TPGmME(トリプロピレングリコールモノメチルエーテル)・・・ 4.8質量%
・DEGmBE(ジエチレングリコールモノブチルエーテル) ・・・ 4.8質量%
・マロン酸 ・・・ 9.0質量%
・リンゴ酸 ・・・ 7.8質量%
・燐酸85質量%水溶液 ・・・ 6.7質量%
・1,2,3−プロパントリカルボン酸 ・・・ 2.5質量%
・下記水溶性ポリマー1 ・・・ 0.6質量%
・ベンゾトリアゾール ・・・ 1.5質量%
・TSA−739
(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製消泡剤)
・・・ シリコーンオイルの量として100ppm
・イオン交換水 ・・・ 全体で100質量%としたときの残量
上記で調製されたメンテナンス液、ブラックインクK、及び処理液を用い、以下の評価を行なった。
評価結果を下記表1に示す。
−シランカップリング剤コーティング膜の作製−
熱酸化SiO2層が形成されたシリコンプレートの熱酸化SiO2層上に、スピンコート法によりシランカップリング剤を塗布し、得られた塗膜を110℃で2分間加熱処理した。これにより、熱酸化SiO2層上にシランカップリング剤コーティング膜を形成した。
ここでは、シランカップリング剤として、信越化学工業(株)製のKBM−603及びKBE−903をそれぞれ用い、2種の洗浄性評価用のサンプル(シランカップリング剤コーティング膜が形成されたシリコンプレート)を作製した。
次に、アルバック・ファイ(株)製のQuantera SXMを用い、それぞれのサンプルについて、シランカップリング剤コーティング膜における窒素原子の量を測定した。
その結果、KBM−603を用いたサンプルのシランカップリング剤コーティング膜中の窒素原子の量は9.4mol%(N1s)であり、KBE−903を用いたサンプルのシランカップリング剤コーティング膜中の窒素原子の量は9.2mol%(N1s)であった。
上記で作製したメンテナンス液を用い、上記で作製した2種のサンプルのシランカップリング剤コーティング膜を、メンテナンス液速度500mL/min、メンテナンス液温度25℃の条件で1時間洗浄した。
洗浄後のサンプルのシランカップリング剤コーティング膜形成面側について、上記と同様のXPS法により、窒素原子の量を測定した。
メンテナンス液によりシランカップリング剤コーティング膜が洗浄除去され、窒素原子の量が検出限界以下であった場合、表1中では、「ND」と表記した。
図1に示す構成のヘッド50と同様の構成のインクジェット記録用ヘッドを準備した。
第1〜第6の薄板積層部材200A〜200Fとしては、表面に熱酸化SiO2層が形成されたシリコン製部材を用いた。このインクジェット記録用ヘッドにおいて、ノズル及びノズルに対応する圧力室の数は、それぞれ128個とした。
インク流路の壁面(ノズルの壁面を含む)は熱酸化SiO2層で構成されるようにした。
また、第1の薄板積層部材200A(ノズルプレート)のインク吐出面50a側には、パーフルオロデシルトリクロロシラン(FDTS)を用いて撥水膜を設けた。
各部材を接合する前には、予め接合される面をシランカップリング剤(KBM−603又はKBE−903)によって表面処理した。そして、表面処理された面にエポキシ系接着剤(DIC(株)製EPICLON)を付与して各部材の接合を行なった。
上記洗浄後のインクジェット記録用ヘッドを10個準備し、この10個のインクジェット記録用ヘッドをピエゾ型インクジェット記録評価用プリンタ(以下、「評価用プリンタ」という。)に装着した。
評価用プリンタとしては、特開2012−76396号公報の段落0035〜0056に記載されたインクジェット記録装置と同様の構成を有するプリンタを用いた。但し、評価用プリンタに搭載するインクジェット記録用ヘッドの個数は10個とした。
次に、23℃、20%RHの環境下、駆動周波数30kHz、インク液滴量3.8pL、記録解像度1440×1440dpi(ここで、dpiとは、2.54cmあたりのドット数を表す)の条件で、10個のインクジェット記録用ヘッドのノズルからブラックインクK1を吐出した。
この吐出において、不吐出のノズル数をカウントし、下記評価基準に従ってインクの吐出性を評価した。なお、下記評価基準において、全ノズル数は、1280個(=1ヘッド当たりのノズル数×ヘッドの数=128個×10個)である。
5:不吐出ノズル数が全ノズル数に対し0.1%以下
4:不吐出ノズル数が全ノズル数に対し0.1%超1.0%以下
3:不吐出ノズル数が全ノズル数に対し1.0%超3.0%以下
2:不吐出ノズル数が全ノズル数に対し3.0%超5.0%以下
1:不吐出ノズル数が全ノズル数に対し5.0%超
上記評価用プリンタを用い(シランカップリング剤としてはKBM−603を使用)、記録媒体としてのOKトップコート+(王子製紙(株)製)上に、上記で作製した処理液を付与量が1.5g/m2となるように全面に塗布し、塗布された処理液を乾燥させた。
次いで、処理液付与面に、上記10個のインクジェット記録用ヘッドからブラックインクKを全面に付与し、付与されたブラックインクKを乾燥させ、ブラックのベタ画像とした。
以上のブラックのベタ画像の形成を、OKトップコート+ 50枚について連続して行なった。
ここで、白スジは、インクジェット記録用ヘッド中に不吐出のノズル(即ち、吐出不良のノズル)が発生したことにより、不吐出のノズルに対応する箇所にインクが付与されず、その箇所が白抜けとなることにより生じたものである。
実施例1のメンテナンス液の調製において、無機粒子及びフェノール性化合物を下記表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様の評価を行なった。
評価結果を下記表1に示す。
実施例1〜5及び7〜10並びに比較例1及び3では、無機粒子含有液として、いずれも日産化学工業(株)製のコロイダルシリカ「スノーテックスXS」を用いた。
実施例6では、無機粒子含有液として、日産化学工業(株)製のコロイダルシリカ「スノーテックスZL」を用いた。
比較例2では、無機粒子含有液として、日産化学工業(株)製のコロイダルアルミナ「アルミナゾル200」を用いた。
比較例1における比較化合物Aは、下記化合物である。
・フェノール性化合物の「量A(%)」は、メンテナンス液全量に対するフェノール性化合物の含有量(質量%)である。
・無機粒子の「量A(%)」は、メンテナンス液全量に対する無機粒子の含有量(質量%)であり、無機粒子の「量B(%)」は、フェノール性化合物の全量に対する無機粒子の含有量(質量%)である。
・無機粒子の粒子径は、体積平均粒子径である。
・洗浄性の評価結果における「ND」は、メンテナンス液によりシランカップリング剤コーティング膜が洗浄除去され、窒素原子の量が検出限界以下であったことを示している。
一方、一般式(I)で表されるフェノール性化合物以外のフェノール性化合物(即ち、オルト位にt−ブチル基を有するフェノール性化合物)である比較化合物Aを用いた比較例1、フェノール性化合物を用いなかった比較例3、及び無機粒子を用いなかった比較例4では、いずれもシランカップリング剤に対する洗浄性(除去性)が低く、かつ、インク吐出性が悪化した。
また、無機粒子として、修正モース硬度が12であるコロイダルアルミナ粒子を用いた比較例2では、シランカップリング剤に対する洗浄性(除去性)は高いもののインク吐出性が悪化した。この理由は、硬度が高いコロイダルアルミナ粒子により、シランカップリング剤だけでなく、ヘッド内のSiO2層までが研磨されてしまい、研磨された箇所が気泡を付着し易くなったためと考えられる。
50a … インク吐出面
51 … ノズル
52 … 圧力室
54 … 供給口
55 … 共通流路
56 … 振動板
57 … 個別電極
58 … 圧電素子
200A … 第1の薄板積層部材(ノズルプレート)
200B … 第2の薄板積層部材(インク流路形成基板)
200C … 第3の薄板積層部材(インク流路形成基板)
200D … 第4の薄板積層部材(インク流路形成基板)
200E … 第5の薄板積層部材(インク流路形成基板)
200F … 第6の薄板積層部材(振動板)
Claims (9)
- 水と、下記一般式(I)で表されるフェノール性化合物と、修正モース硬度7以下の無機粒子と、を含有し、
前記無機粒子の含有量が、前記一般式(I)で表されるフェノール性化合物の全量に対し、1.0質量%〜40.0質量%であり、前記一般式(I)で表されるフェノール性化合物の含有量が、インクジェット記録用メンテナンス液の全量に対し、1.0質量%〜10.0質量%であるインクジェット記録用メンテナンス液。
〔一般式(I)中、R1及びR5は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数2以下のアルキル基、炭素数2以下のアルコキシ基、又はヒドロキシル基を表す。
R2、R3、及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシル基、カルボキシル基若しくはその塩、スルホ基若しくはその塩、炭素数4以下のアルキル基、または、炭素数4以下のアルコキシ基を表す。R2及びR3は互いに結合し環を形成してもよく、R3及びR4は互いに結合し環を形成してもよい。〕 - 前記無機粒子の体積平均粒子径が、1nm〜100nmである請求項1に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
- 前記無機粒子が、コロイダルシリカ粒子である請求項1又は請求項2に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。
- 前記一般式(I)で表されるフェノール性化合物の含有量が、インクジェット記録用メンテナンス液の全量に対し、3.0質量%〜10.0質量%であり、
前記無機粒子の含有量が、メンテナンス液の全量に対し、0.1質量%〜1.0質量%であり、
前記無機粒子の体積平均粒子径が、1nm〜10nmであり、かつ、
前記無機粒子の含有量が、前記一般式(I)で表されるフェノール性化合物の全量に対し、1.0質量%〜35.0質量%である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液。 - 水と顔料とを含有するインク組成物と、
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のインクジェット記録用メンテナンス液と、
を有するインクジェット記録用インクセット。 - 前記インク組成物が、ポリマー粒子を含有する請求項5に記載のインクジェット記録用インクセット。
- 更に、前記インク組成物中の成分を凝集させる凝集成分を含有する処理液を有する請求項5又は請求項6に記載のインクジェット記録用インクセット。
- 請求項5〜請求項7のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクセットが用いられ、
インクジェット記録用ヘッド内を前記インクジェット記録用メンテナンス液で洗浄する洗浄工程と、
洗浄された前記インクジェット記録用ヘッド内に前記インク組成物を充填する充填工程と、
充填された前記インク組成物を前記インクジェット記録用ヘッドから吐出することで、該インク組成物を記録媒体に付与するインク付与工程と、
を有する画像形成方法。 - 更に、前記インク組成物中の成分を凝集させる凝集成分を含有する処理液を記録媒体に付与する処理液付与工程を有する請求項8に記載の画像形成方法。
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