JP6507868B2 - Ink, ink cartridge, ink jet recording apparatus, ink jet recording method and ink recorded matter - Google Patents
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Description
本発明は、インク、インクカートリッジ、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法およびインク記録物に関する。 The present invention relates to an ink, an ink cartridge, an ink jet recording apparatus, an ink jet recording method, and an ink recorded matter.
インクジェット記録方式は、他の記録方式に比べてプロセスが簡単であり、かつフルカラー化が容易であり、簡略な構成の装置であっても高解像度の画像が得られるという利点があることから、普及してきている。このインクジェット記録方式は、熱により発生する泡や、ピエゾや静電等を利用して発生させた圧力で少量のインクを飛翔させ、紙等の記録媒体に付着させて素早く乾燥させること(または記録媒体に浸透させること)により、画像形成する方式であり、パーソナルおよび産業用のプリンタや印刷まで用途が拡大してきている。 The inkjet recording method is popular because it has an advantage that the process is simple compared with other recording methods, and full-coloring is easy, and a high-resolution image can be obtained even with an apparatus having a simple configuration. It has been done. In this inkjet recording method, a small amount of ink is ejected by bubbles generated by heat, pressure generated by using piezo or electrostatic, etc., and the ink is adhered to a recording medium such as paper and dried quickly (or recording By permeating the medium, it is an image forming method, and the application to personal and industrial printers and printing has been expanded.
このようなインクジェット記録方式では、着色剤として水溶性染料を使用した水系インク(染料インク)が主に用いられているが、前記染料インクは、耐候性および耐水性に劣るという欠点がある。このため、水溶性染料に代えて水不溶性の顔料を使用する顔料インクの研究が進められている。しかし、前記顔料インクは、前記染料インクに比べて発色性やインクの保存安定性が未だ劣っている。
また、顔料インクは染料インクに比べ、吐出安定性に劣っている。例えば、インクヘッドノズル先端で水が蒸発した際に水溶性溶剤の濃度が高くなり、顔料およびインク組成物が析出しやすく、インクの飛行曲がりやドット抜けが発生し、インクヘッドノズルのクリーニングなどの吐出性回復動作を必要とする。
また、OA用プリンタの高画質化技術の向上に伴って、顔料インクにおいて記録媒体として普通紙を用いても高い画像濃度が要求されている。しかし、前記顔料インクは、記録媒体として普通紙を使用すると、紙中へ浸透することにより紙表面の顔料濃度が低くなり、画像濃度が低くなるという問題がある。
In such an inkjet recording system, an aqueous ink (dye ink) using a water-soluble dye as a coloring agent is mainly used, but the dye ink has a disadvantage that it is inferior in weather resistance and water resistance. For this reason, research is being conducted on pigment inks that use water-insoluble pigments instead of water-soluble dyes. However, the pigment ink is still inferior to the dye ink in color developability and storage stability of the ink.
In addition, pigment ink is inferior in discharge stability to dye ink. For example, when the water evaporates at the tip of the ink head nozzle, the concentration of the water-soluble solvent becomes high, the pigment and the ink composition are easily deposited, and the ink is bent or missing, causing cleaning of the ink head nozzle, etc. It requires an ejection recovery operation.
Further, with the improvement of the image quality improvement technology of the OA printer, a high image density is required even if plain paper is used as a recording medium in the pigment ink. However, when plain paper is used as a recording medium, the pigment ink has a problem that the pigment concentration on the paper surface is lowered by penetration into the paper, and the image density is lowered.
また、近年、特に産業用途としての需要が高まり、高速印字化が望まれている。このような高速印字化に伴ってラインヘッドを搭載したインクジェットプリンターも提案されている。高速印字化を図るため、記録媒体に付着したインクの乾燥速度を速めるために、インクに浸透剤を添加し水を記録媒体中に浸透させることにより乾燥を早める手段が試みられているが、水だけでなく顔料の記録媒体への浸透性も高くなってしまい、画像濃度が低下してしまうという問題がある。
また、記録媒体として普通紙を用いた場合には、印字直後、インクの溶媒である水により普通紙表面が膨潤し、表裏の伸び率差が大きくなり、カールが発生するという問題がある。このような現象は乾燥が進むにつれて解消するため、低速印字では問題とならなかった。
しかし、高速印字化に伴って、印字後のカールが解消されないまま記録媒体を搬送する必要があるため、紙詰まりの問題を引き起こすおそれがある。カールについては、インク中の有機溶剤の含有量を増やす手段が有効であるがインクがより疎水性に近づくため、インクの保存安定性、吐出安定性を確保することが困難になる。
Further, in recent years, the demand particularly for industrial use has increased, and high speed printing has been desired. Along with such high speed printing, an ink jet printer equipped with a line head has also been proposed. In order to speed up the drying of the ink adhering to the recording medium in order to achieve high-speed printing, it is attempted to accelerate the drying by adding a penetrant to the ink and permeating the water into the recording medium. Not only that, but also the permeability of the pigment to the recording medium becomes high, and there is a problem that the image density is lowered.
When plain paper is used as the recording medium, the surface of the plain paper is swelled by water as a solvent of ink immediately after printing, and there is a problem that the difference in elongation rate between the front and back becomes large and curling occurs. Such a phenomenon is not a problem in low speed printing because it is eliminated as the drying progresses.
However, as printing becomes faster, it is necessary to transport the recording medium without curling being eliminated, which may cause a paper jam. With regard to curling, a means for increasing the content of the organic solvent in the ink is effective, but since the ink becomes more hydrophobic, it becomes difficult to secure the storage stability and the ejection stability of the ink.
前記課題を解決するため、例えば、液体ビフィクル、着色剤、および特定のカルシウム指数値を有する少なくとも1つの官能基を有するポリマーを含有するインクジェットインク組成物が提案されている(特許文献1参照)。この提案では、前記ポリマーを構成するモノマーとして4−メタクリルアミド−1−ヒドロキシブタン−1,1−ジホスホン酸が示されており、着色剤が紙と接触した際に、ポリマーのジホスホン酸基と紙中のCa塩とで不安定にさせ、印刷画像を向上させることができるとされている。しかし、インクの保存性、吐出回復性が低いという問題がある。 In order to solve the above problems, for example, an inkjet ink composition containing a liquid vehicle, a colorant, and a polymer having at least one functional group having a specific calcium index value has been proposed (see Patent Document 1). In this proposal, 4-methacrylamide-1-hydroxybutane-1,1-diphosphonic acid is shown as a monomer constituting the polymer, and the diphosphonic acid group of the polymer and the paper when the colorant comes in contact with the paper. It is believed that it can be destabilized with the Ca salt in the medium to improve the printed image. However, there is a problem that the storage property of the ink and the ejection recovery property are low.
また、水、水溶性有機溶剤、顔料および特定のビスホスホン酸基を有する構造単位を含むポリマーを含有するインクジェット記録用インクが提案されている(特許文献2参照)。この提案では、前期ポリマーを構成するモノマーとして、1−メタクリロイルオキシエタン−1,1−ジホスホン酸が示されており、着色剤が紙と接触した際に、ポリマーのジホスホン酸基と紙中のCa塩とで不安定にさせ、印刷画像を向上させることができるとされている。また、このポリマーを顔料分散剤として用いることで、60℃で1週間のインク保存性が確保されているが、保存安定性の点ではいまだ不十分である。また、高速で連続印字したときにノズルからのインク吐出特性が不安定になる問題が見られ、吐出回復性が低いという問題がある。 Also, an ink jet recording ink containing water, a water-soluble organic solvent, a pigment and a polymer containing a structural unit having a specific bisphosphonic acid group has been proposed (see Patent Document 2). In this proposal, 1-methacryloyloxyethane-1,1-diphosphonic acid is shown as a monomer which constitutes the above-mentioned polymer, and when the colorant comes in contact with the paper, the diphosphonic acid group of the polymer and Ca in the paper It is believed that it can be destabilized with salt and improve the printed image. In addition, using this polymer as a pigment dispersant ensures an ink storability of 1 week at 60 ° C., but it is still insufficient in terms of storage stability. In addition, when continuous printing is performed at high speed, there is a problem that the ink discharge characteristics from the nozzles become unstable, and there is a problem that discharge recovery is low.
また、同様に、水、水溶性有機溶剤、顔料および特定のビスホスホン酸基を有する構造単位を含むポリマーを含有するインクジェット記録用インクが提案されている(特許文献3参照)。この提案では、前記ポリマーを構成するモノマーとして4−メタクリルアミド−1−ヒドロキシブタン−1,1−ジホスホン酸の塩と炭化水素系アクリル酸エステル等の特定のモノマーを用い、普通紙における高い画像濃度とインク保存性の両立を図っており、このポリマーを顔料分散剤として用いることで、60℃で1週間のインク保存性が確保されているが、保存安定性の点ではいまだ不十分である。また、同様に高速で連続印字したときにノズルからのインク吐出特性が不安定になる問題が見られ、吐出回復性が低いという問題がある。 Similarly, an ink jet recording ink containing water, a water-soluble organic solvent, a pigment and a polymer containing a structural unit having a specific bisphosphonic acid group has been proposed (see Patent Document 3). In this proposal, a salt of 4-methacrylamide-1-hydroxybutane-1,1-diphosphonic acid and a specific monomer such as a hydrocarbon-based acrylic acid ester are used as monomers constituting the polymer, and high image density on plain paper is obtained. Both ink storage stability and ink storage performance are achieved, and by using this polymer as a pigment dispersant, the ink storage performance at 60 ° C. for one week is secured, but it is still insufficient in terms of storage stability. Similarly, when printing is continuously performed at high speed, there is a problem that the ink ejection characteristics from the nozzles become unstable, and there is a problem that the ejection recovery property is low.
また、紙にCa塩を含む受理液を付着させ、リン含有基が結合した顔料、樹脂エマルジョン、および界面活性剤を含むインクを印字するインクジェット記録方法が提案されている(特許文献4参照)。この提案には、リン含有基としてビスホスホン酸が好ましいことが記載されており、前記受理液のCa塩とリン含有基とが反応し、フェザリングおよび定着性を向上させる効果があると記載されている。しかし、前記提案の技術では、ホスホン酸基含有ポリマーを顔料分散体の分散剤、および添加剤として使用するのでなく、リン酸が結合した顔料を使用しており、普通紙に記録した場合の画像濃度の向上効果は十分なものではない。また、この方式の場合、顔料表面に予め化学修飾する必要があるため、顔料選択における汎用性が低いという問題がある。 In addition, an ink jet recording method has been proposed in which a receiving liquid containing a Ca salt is attached to paper, and an ink containing a pigment having a phosphorus-containing group bonded thereto, a resin emulsion, and a surfactant is printed (see Patent Document 4). In this proposal, it is described that bisphosphonic acid is preferable as the phosphorus-containing group, and it is described that the Ca salt of the receiving liquid reacts with the phosphorus-containing group to have an effect of improving feathering and fixing property. There is. However, in the proposed technique, the phosphonic acid group-containing polymer is not used as a dispersant for the pigment dispersion and as an additive, but a pigment bonded with phosphoric acid is used, and the image when recorded on plain paper The effect of improving the concentration is not sufficient. In addition, in the case of this method, since it is necessary to chemically modify the surface of the pigment in advance, there is a problem that versatility in pigment selection is low.
また、着色剤、水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、およびキレート剤を含んでなる水性インクが提案されている(特許文献5参照)。この提案では、前記キレート剤として、低分子化合物であるヒドロキシエチリデンジホスホン酸またはその塩が用いられている。前記キレート剤は、顔料等の分散体に含まれるカルシウム等を除去し、吐出安定性および保存安定性を改善できるとされている。しかし、前記提案には、低分子化合物であるヒドロキシエチリデンジホスホン酸しか記載されておらず、ホスホン酸を含有するポリマーについては記載がなく、キレート剤と普通紙に記録した場合の画像濃度の向上効果との関係についても記載されていない。
したがって、普通紙に記録した場合でも高い画像濃度が得られ、水溶性有機溶剤の含有量が多くなっても保存安定性、吐出回復性に優れたインクジェット記録用インクの提供が望まれる。
In addition, an aqueous ink comprising a colorant, water, a water-soluble organic solvent, a surfactant, and a chelating agent has been proposed (see Patent Document 5). In this proposal, a low molecular weight compound, hydroxyethylidene diphosphonic acid or a salt thereof is used as the chelating agent. The chelating agent is said to be capable of removing calcium and the like contained in the dispersion of the pigment and the like to improve the ejection stability and the storage stability. However, only the low molecular weight compound, hydroxyethylidene diphosphonic acid, is described in the above proposal, and there is no description about polymers containing phosphonic acid, and the image density is improved when recorded on a chelating agent and plain paper. There is also no mention of the relationship with effects.
Therefore, it is desired to provide an ink jet recording ink which can obtain high image density even when printed on plain paper and is excellent in storage stability and ejection recovery even when the content of the water-soluble organic solvent is increased.
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明は、高い画像濃度が得られ、保存安定性、吐出回復性に優れたインクを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art and to achieve the following objects.
That is, an object of the present invention is to provide an ink which can obtain high image density and is excellent in storage stability and ejection recovery property.
前記課題を解決するための手段としての本発明のインクは、少なくとも水、水溶性溶剤、顔料、およびホスホン酸基を有する重合体を含むインクであって、前記重合体は、ジホスホン酸基を有する共重合体であり、該ジホスホン酸基の少なくとも一部がテトラアルキルアンモニウム塩であり、かつ、前記重合体は一般式(1)で表される構造単位(1)と、一般式(2)で表される構造単位(2)とを少なくとも有するものであることを特徴とするインクである。 The ink of the present invention as a means for solving the above problems is an ink containing at least water, a water-soluble solvent, a pigment, and a polymer having a phosphonic acid group, wherein the polymer has a diphosphonic acid group A copolymer, at least a portion of the diphosphonic acid group is a tetraalkyl ammonium salt, and the polymer is represented by the structural unit (1) represented by the general formula (1) and the general formula (2) It is an ink characterized by having at least the structural unit (2) represented.
(一般式(1)中のR1は水素原子またはメチル基を表し、M+は、テトラアルキルアンモニウムイオンまたはプロトンを表す。) (R 1 in general formula (1) represents a hydrogen atom or a methyl group, and M + represents a tetraalkylammonium ion or a proton.)
(一般式(2)中のR2は、水素原子またはメチル基を表し、Lは、炭素数2〜18のアルキレン基を表す。) (R 2 in General Formula (2) represents a hydrogen atom or a methyl group, and L represents an alkylene group having 2 to 18 carbon atoms.)
本発明によれば、高い画像濃度が得られ、保存安定性、吐出回復性に優れたインクを提供することができる。 According to the present invention, a high image density can be obtained, and an ink excellent in storage stability and ejection recovery can be provided.
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下に記載されるような態様のインクを包含する。 Detailed Description of the Invention The present invention will be described in detail below, but the present invention includes the ink of the embodiment as described below.
−ジホスホン酸基を有する共重合体−−
以下、本発明を詳細かつ具体的に説明する。
本発明におけるジホスホン酸基を有する共重合体(以下、ポリマーまたは共重合体ポリマーとも表記する)は、前記一般式(1)で表される構造単位(1)と、前記一般式(2)で表される構造単位(2)とを少なくとも有する共重合体である。
-Copolymer having diphosphonic acid group--
Hereinafter, the present invention will be described in detail and specifically.
The copolymer having a diphosphonic acid group in the present invention (hereinafter also referred to as a polymer or copolymer) is represented by the structural unit (1) represented by the general formula (1) and the general formula (2) It is a copolymer which has a structural unit (2) represented at least.
上記とは別に、本発明におけるジホスホン酸基を有する共重合体(以下、ポリマーまたは共重合体ポリマーとも表記する)は、前記一般式(1)で表される構造単位(1)と、前記一般式(2)で表される構造単位(2)と、下記一般式(3a)、一般式(3b)または一般式(3c)で表される構造単位(3)とを少なくとも有する共重合体である。 Apart from the above, the copolymer having a diphosphonic acid group in the present invention (hereinafter also referred to as a polymer or copolymer) is a structural unit (1) represented by the general formula (1), A copolymer having at least the structural unit (2) represented by the formula (2) and the structural unit (3) represented by the following general formula (3a), general formula (3b) or general formula (3c) is there.
(一般式(3a)中のR3は、水素原子またはメチル基を表す。) (R 3 in General Formula (3a) represents a hydrogen atom or a methyl group.)
(一般式(3b)中のR4は、水素原子またはメチル基を表し、R5、R6はそれぞれ独立して、メチル基またはエチル基を表す。) (R 4 in General Formula (3b) represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 5 and R 6 each independently represent a methyl group or an ethyl group.)
(一般式(3c)中のR7は、水素原子またはメチル基を表し、Y1はメチレン基またはエチレン基を表す。) (R 7 in the general formula (3c) represents a hydrogen atom or a methyl group, and Y 1 represents a methylene group or an ethylene group.)
上記とは別に、本発明におけるジホスホン酸基を有する共重合体(以下、ポリマーまたは共重合体ポリマーとも表記する)は、前記一般式(1)で表される構造単位(1)と、前記一般式(2)で表される構造単位(2)と、下記一般式(4a)または一般式(4b)で表される構造単位(4)とを少なくとも有する共重合体である。 Apart from the above, the copolymer having a diphosphonic acid group in the present invention (hereinafter also referred to as a polymer or copolymer) is a structural unit (1) represented by the general formula (1), It is a copolymer which has a structural unit (2) represented by Formula (2), and a structural unit (4) represented by following General formula (4a) or General formula (4b).
(一般式(4a)中のR8は、水素原子またはメチル基を表し、R9、R10はメチル基またはエチル基を表し、Y2は炭素数1〜4のアルキレン基を表す。) (R 8 in General Formula (4a) represents a hydrogen atom or a methyl group, R 9 and R 10 each represent a methyl group or an ethyl group, and Y 2 represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.)
(一般式(4b)中のR11は、水素原子またはメチル基を表し、Y3は炭素数1〜3のアルキレン基を表す。) (R 11 in General Formula (4b) represents a hydrogen atom or a methyl group, and Y 3 represents an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms.)
前記一般式(1)中のM+のテトラアルキルアンモニウムイオンとしては炭素数1〜22のアルキル基を4個有するアンモニウムイオンであり、例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラアミルアンモニウムイオン、ベンジルトリメチルアンモニウムイオン、ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムイオン、メチルトリオクチルアンモニウムイオン、トリメチルステアリルアンモニウムイオン等が挙げられる。特に、炭素数1〜5のアルキル基からなるテトラアルキルアンモニウムイオンを用いる場合は、低粘度で且つ保存安定性に優れるインク提供が可能となるため特に好ましい。
炭素数1〜5のアルキル基からなるテトラアルキルアンモニウムイオンとしては、例えば、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、メチルトリブチルアンモニウムイオン、メチルトリアミルアンモニウムイオン、トリエチルメチルアンモニウムイオン、エチルトリメチルアンモニウムイオン等を挙げることができる。
前記M+としては、2個または3個が、テトラアルキルアンモニウムイオンであり、残りは水素イオン(プロトン)であることが好ましい。
The tetraalkyl ammonium ion of M + in the general formula (1) is an ammonium ion having four alkyl groups having 1 to 22 carbon atoms, and examples thereof include tetramethyl ammonium ion, tetraethyl ammonium ion and tetrapropyl ammonium ion, Examples thereof include tetrabutyl ammonium ion, tetraamyl ammonium ion, benzyl trimethyl ammonium ion, hydroxyethyl trimethyl ammonium ion, methyl trioctyl ammonium ion, trimethyl stearyl ammonium ion and the like. In particular, the use of a tetraalkylammonium ion consisting of an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is particularly preferable because it can provide an ink having a low viscosity and excellent storage stability.
As a tetraalkyl ammonium ion consisting of an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, for example, tetraethyl ammonium ion, tetrabutyl ammonium ion, methyl tributyl ammonium ion, methyl triamyl ammonium ion, triethyl methyl ammonium ion, etc. It can be mentioned.
It is preferable that two or three of the M + be tetraalkyl ammonium ions, and the rest be hydrogen ions (protons).
また、一般式(2)中のLで表される炭素数2〜18のアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基、ノニレン基、ドデシレン基、ステアリレン基等を挙げることができる。また、好ましくは炭素数が2〜16のアルキレン基であり、より好ましくは炭素数が2〜12のアルキレン基である。
Lを介して末端に存在するナフチル基は、水性インク(以下、インクということもある)中の色材である顔料とのπ−πスタッキングにより、優れた顔料吸着力を有するため、インクの保存安定性を向上させることができる。
Moreover, as a C2-C18 alkylene group represented by L in General formula (2), an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a hexylene group, a nonylene group, a dodecylene group, a stearylene group etc. may be mentioned. it can. Moreover, Preferably it is a C2-C16 alkylene group, More preferably, it is a C2-C12 alkylene group.
Since the naphthyl group present at the end via L has excellent pigment adsorption power due to π-π stacking with the pigment which is a coloring material in the aqueous ink (hereinafter sometimes referred to as ink), the ink is preserved Stability can be improved.
前記一般式(1)で表される構造単位(1)の質量比率は、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が、前記ポリマー全量に対して、20質量%〜60質量%が好ましく、30質量%〜50質量%が更に好ましい。前記質量比率が、好ましい範囲内であると、インクジェット記録用インクに用いた場合、高い画像濃度が得られ、分散安定性と保存安定性、および、吐出安定性が良好となる点で有利である。 The mass ratio of the structural unit (1) represented by the general formula (1) is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but it is 20% by mass to 60% by mass with respect to the total amount of the polymer % Is preferable and 30 mass%-50 mass% are still more preferable. When the mass ratio is within the preferred range, when used for an ink jet recording ink, a high image density can be obtained, which is advantageous in that the dispersion stability, storage stability, and ejection stability become good. .
本発明で用いられるジホスホン酸基を有する共重合体は、以下に説明する本発明におけるポリマーの製造方法により製造することができる。また、前記一般式(1)で表される構造単位(1)、一般式(2)で表される構造単位(2)を含む共重合体は、特に制限はなく、各種分野に幅広く用いることができる。
さらに、前記一般式(1)で表される構造単位(1)、一般式(2)で表される構造単位(2)、一般式(3a)、一般式(3b)または一般式(3c)で表される構造単位(3)を含む共重合体は、特に制限はなく、各種分野に幅広く用いることができる。
前記構造単位(3)に替えて、一般式(4a)または一般式(4b)で表される構造単位(4)を、構造単位(1)、(2)と共に含む共重合体の場合も同様である。
そして、例えばインクジェット記録用インクにおける顔料分散剤、顔料濃度向上剤、顔料用結着樹脂、粘度調整剤などとして好適に用いることができる。
The copolymer having a diphosphonic acid group used in the present invention can be produced by the method for producing a polymer of the present invention described below. Further, the copolymer containing the structural unit (1) represented by the general formula (1) and the structural unit (2) represented by the general formula (2) is not particularly limited, and is widely used in various fields. Can.
Furthermore, the structural unit (1) represented by the general formula (1), the structural unit (2) represented by the general formula (2), the general formula (3a), the general formula (3b) or the general formula (3c) The copolymer containing the structural unit (3) represented by is not particularly limited, and can be widely used in various fields.
Also in the case of a copolymer including the structural unit (4) represented by the general formula (4a) or the general formula (4b) instead of the structural unit (3) together with the structural units (1) and (2) It is.
For example, it can be suitably used as a pigment dispersant, a pigment concentration improver, a pigment binder resin, a viscosity modifier, etc. in an ink jet recording ink.
<ポリマーの製造方法>
本発明で用いられるポリマーは、少なくとも下記一般式(5)で表されるモノマー(1)と、下記一般式(6)で表されるモノマー(2)とを含む重合性原料をラジカル重合させた後、得られたポリマーをさらにテトラアルキルアンモニウム塩基で中和調整することで合成することができる。
また本発明で用いられるポリマーは、少なくとも下記一般式(5)で表されるモノマー(1)と下記一般式(6)で表されるモノマー(2)と、下記一般式(7a)、(7b)又は(7c)で表されるモノマー(3a)、(3b)又は(3c)とを少なくとも含む重合性材料のラジカル重合させた後、得られたポリマーをさらにテトラアルキルアンモニウム塩基で中和調整することで合成することができる。
さらに、本発明で用いられるポリマーは、少なくとも下記一般式(5)で表されるモノマー(1)と下記一般式(6)で表されるモノマー(2)と、下記一般式(8a)または(8b)で表されるモノマー(4a)または(4b)とを少なくとも含む重合性材料のラジカル重合させた後、得られたポリマーをさらにテトラアルキルアンモニウム塩基で中和調整することで合成することができる。
<Method of producing polymer>
The polymer used in the present invention was obtained by radically polymerizing a polymerizable raw material containing at least a monomer (1) represented by the following general formula (5) and a monomer (2) represented by the following general formula (6) After that, the resultant polymer can be further synthesized by neutralization adjustment with a tetraalkylammonium base.
The polymer used in the present invention is at least a monomer (1) represented by the following general formula (5), a monomer (2) represented by the following general formula (6), and the following general formulas (7a) and (7b) After radical polymerization of the polymerizable material containing at least the monomer (3a), (3b) or (3c) represented by (7c) or (7c), the obtained polymer is further neutralized and adjusted with a tetraalkylammonium base Can be synthesized by
Furthermore, the polymer used in the present invention is at least a monomer (1) represented by the following general formula (5), a monomer (2) represented by the following general formula (6), and the following general formula (8a) After radical polymerization of the polymerizable material containing at least the monomer (4a) or (4b) represented by 8b), the polymer obtained can be further synthesized by neutralization adjustment with a tetraalkylammonium base .
中和調整は、モノマー段階で既に中和されているテトラアルキルアンモニウム塩に加えて、さらに中和する場合に行う中和処理であり、モノマー段階で付いているアンモニウムイオンと同種または異種の化合物を用いて中和調整を行うことができる。トータルの中和量は一般式(1)中の4つの酸基のうち、1から4個まで中和する量を調整できるが、モノマー1分子当たりテトラアルキルアンモニウムイオンは2個または3個が好ましい。 Neutralization adjustment is a neutralization treatment which is carried out in the case of further neutralization in addition to the tetraalkyl ammonium salt which has already been neutralized in the monomer stage, and is the same or different compound as the ammonium ion attached in the monomer stage. Neutralization adjustment can be performed by using. The total amount of neutralization can be adjusted to an amount of 1 to 4 of the four acid groups in the general formula (1), but preferably 2 or 3 tetraalkylammonium ions per molecule of monomer. .
一般式(5)で表されるモノマー(1)の具体例としては、メタクリルアミドメチレンジホスホン酸、アクリルアミドメチレンジホスホン酸およびそれらの2ナトリウム塩、3ナトリウム塩、2カリウム塩、3カリウム塩、2テトラメチルアンモニウム塩、3テトラメチルアンモニウム塩、2テトラエチルアンモニウム塩、3テトラエチルアンモニウム塩、2テトラプロピルアンモニウム塩、3テトラプロピルアンモニウム塩、2テトラブチルアンモニウム塩、3テトラブチルアンモニウム塩等が挙げられる。さらに、複数種のテトラアルキルアンモニウムイオンが混合している場合を挙げることができる。 Specific examples of the monomer (1) represented by the general formula (5) include methacrylamidomethylenediphosphonic acid, acrylamidomethylenediphosphonic acid and their disodium salts, trisodium salts, dipotassium salts and tripotassium salts, 2 tetramethyl ammonium salt, 3 tetramethyl ammonium salt, 2 tetra ethyl ammonium salt, 3 tetra ethyl ammonium salt, 2 tetra propyl ammonium salt, 3 tetra propyl ammonium salt, 2 tetra butyl ammonium salt, 3 tetra butyl ammonium salt and the like. Furthermore, the case where multiple types of tetraalkyl ammonium ion are mixed can be mentioned.
前記一般式(5)で表されるモノマー(1)の合成法としては、アミノメチレンジホスホン酸と(メタ)アクリル酸クロリドとのエステル化反応により合成する方法、および、(メタ)アクリルアミドメチレンジホスホン酸テトラメチルエステルから脱メチル化反応により合成する方法が挙げられる。
前者の場合、アミノメチレンジホスホン酸を予め中和処理した後に、酸クロリドとエステル化反応させて合成するのが好ましく、反応後、逆中和処理して塩の数を調整することができる。後者の場合は、ジホスホン酸体を得た後に中和して塩の数を調整する。
As a synthesis method of the monomer (1) represented by the above general formula (5), a method of synthesizing by esterification reaction of aminomethylene diphosphonic acid and (meth) acrylic acid chloride, and (meth) acrylamido methylene di A method of synthesizing from phosphonic acid tetramethyl ester by a demethylation reaction is mentioned.
In the former case, aminomethylene diphosphonic acid is preferably subjected to neutralization treatment in advance, and then it is preferably synthesized by esterification reaction with acid chloride, and after the reaction, the number of salts can be adjusted by reverse neutralization treatment. In the latter case, the diphosphonate is obtained and then neutralized to adjust the number of salts.
前記一般式(6)中、Lで表される炭素数2〜18のアルキレン基としては、一般式(2)の場合と同様である。ナフチル基の結合位置はα位でもβ位でもどちらでもよい。
一般式(6)で表されるモノマー(2)は、以下のようにして合成し、使用することができる。
即ち、下記反応式(1)〜(2)に示すように、まず、ナフタレンカルボニルクロリド(A−1)と過剰量のジオール化合物を、アミンまたはピリジン等の酸受容体の存在下で縮合反応させて、ナフタレンカルボン酸ヒドロキシアルキルエステル(A−2)を得る。次いで、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(A−3)と前記(A−2)とを反応させて、モノマー(2)を得ることができる。
In the said General formula (6), as a C2-C18 alkylene group represented by L, it is the same as that of the case of General formula (2). The bonding position of the naphthyl group may be either α or β.
The monomer (2) represented by the general formula (6) can be synthesized and used as follows.
That is, as shown in the following reaction formulas (1) and (2), first, naphthalene carbonyl chloride (A-1) and an excess amount of diol compound are subjected to a condensation reaction in the presence of an acid acceptor such as amine or pyridine Thus, naphthalenecarboxylic acid hydroxyalkyl ester (A-2) is obtained. Next, 2-methacryloyloxyethyl isocyanate (A-3) and the above (A-2) can be reacted to obtain a monomer (2).
前記一般式(7a)で表されるモノマー(3a)としては、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミドが挙げられる。
前記一般式(7b)で表されるモノマー(3b)としては、ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
また、この一般式(7b)で表されるモノマー(3b)は、前記一般式(7a)で表されるモノマー(3a)と併用することができる。
前記一般式(7c)で表されるモノマー(3c)としては、N−(ヒドロキシメチル)(メタ)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミドが挙げられる。
また、この一般式(7c)で表されるモノマー(3c)は、前記一般式(7a)で表されるモノマー(3a)および/または一般式(7b)で表されるモノマー(7b)と併用することができる。
前記一般式(8a)で表されるモノマー(4a)としては、N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミド、N−[3−(ジエチルアミノ)プロピル]アクリルアミド、N−[2−(ジメチルアミノ)エチル]アクリルアミド、N−[2−(ジエチルアミノ)エチル]アクリルアミド、N−[2−(エチルメチルアミノ)エチル]アクリルアミド、N−(ジメチルアミノメチル)アクリルアミド、N−(ジエチルアミノメチル)アクリルアミド等が挙げられる。
また、前記一般式(8b)で表されるモノマー(4b)としては、トリメチル(メタ)アクリロイルオキシメチルアンモニウムクロリド、トリメチル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチルアンモニウムクロリド、トリメチル−3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルアンモニウムクロリド等が挙げられる。
一般式(8a)で表されるモノマー(4a)と、一般式(8b)で表されるモノマー(4b)は、併用してもよい。
Examples of the monomer (3a) represented by the general formula (7a) include diacetone acrylamide and diacetone methacrylamide.
Examples of the monomer (3b) represented by the general formula (7b) include dimethyl (meth) acrylamide and diethyl (meth) acrylamide.
The monomer (3b) represented by the general formula (7b) can be used in combination with the monomer (3a) represented by the general formula (7a).
As a monomer (3c) represented by the said General formula (7c), N- (hydroxymethyl) (meth) acrylamide and N- (2- hydroxyethyl) (meth) acrylamide are mentioned.
Further, the monomer (3c) represented by the general formula (7c) is used in combination with the monomer (3a) represented by the general formula (7a) and / or the monomer (7b) represented by the general formula (7b) can do.
As the monomer (4a) represented by the general formula (8a), N- [3- (dimethylamino) propyl] acrylamide, N- [3- (diethylamino) propyl] acrylamide, N- [2- (dimethylamino) ) Ethyl] acrylamide, N- [2- (diethylamino) ethyl] acrylamide, N- [2- (ethylmethylamino) ethyl] acrylamide, N- (dimethylaminomethyl) acrylamide, N- (diethylaminomethyl) acrylamide etc Be
In addition, as the monomer (4b) represented by the general formula (8b), trimethyl (meth) acryloyloxymethyl ammonium chloride, trimethyl-2- (meth) acryloyloxyethyl ammonium chloride, trimethyl-3- (meth) acryloyl An oxypropyl ammonium chloride etc. are mentioned.
The monomer (4a) represented by the general formula (8a) and the monomer (4b) represented by the general formula (8b) may be used in combination.
前記一般式(1)、一般式(2)で表される構造単位(1)、(2)を含むポリマーは、以上のようにして得られたモノマー(1)、モノマー(2)を用いて塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法により重合される。
前記一般式(1)、一般式(2)及び一般式(3)で表される構造単位(1)、(2)及び(3)を含むポリマーは、以上のようにして得られたモノマー(1)、モノマー(2)及びモノマー(3)(=モノマー(3a)、(3b)又は(3c))を用いて塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法により重合される。
前記一般式(1)、一般式(2)及び一般式(4)で表される構造単位(1)、(2)及び(4)を含むポリマーは、以上のようにして得られたモノマー(1)、モノマー(2)及びモノマー(4)(=モノマー(4a)、(4b)又は(4c))を用いて塊状重合法、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法等の公知の重合法により重合される。
The polymer containing the structural units (1) and (2) represented by the general formula (1) and the general formula (2) is obtained using the monomer (1) and the monomer (2) obtained as described above It is polymerized by a known polymerization method such as bulk polymerization method, solution polymerization method, suspension polymerization method, emulsion polymerization method and the like.
The polymer containing the structural units (1), (2) and (3) represented by the general formula (1), the general formula (2) and the general formula (3) is a monomer obtained as described above 1) Well-known methods such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization and emulsion polymerization using monomer (2) and monomer (3) (= monomer (3a), (3b) or (3c)) It is polymerized by the polymerization method.
The polymer containing the structural units (1), (2) and (4) represented by the general formula (1), the general formula (2) and the general formula (4) is a monomer obtained as described above 1) Well-known methods such as bulk polymerization, solution polymerization, suspension polymerization and emulsion polymerization using monomer (2) and monomer (4) (= monomer (4a), (4b) or (4c)) It is polymerized by the polymerization method.
これらの重合法に限定されないが、重合操作および分子量の調整が容易なことから、ラジカル重合開始剤を用いる方法が好ましく、有機溶剤と水の混合溶媒中で重合させる溶液重合法が更に好ましい。
前記溶液重合法でラジカル重合を行う際の操作としては、特に制限はないが、モノマー、開始剤、連鎖移動剤、溶媒は、重合反応容器に一括で仕込んでもよいし、滴下漏斗を用いて連続的に供給してもよい。また、必要に応じて、重合反応中に開始剤を追加してもよい。
Although not limited to these polymerization methods, a method using a radical polymerization initiator is preferable because polymerization operation and adjustment of molecular weight are easy, and a solution polymerization method in which polymerization is performed in a mixed solvent of an organic solvent and water is more preferable.
There is no particular limitation on the operation when performing radical polymerization in the solution polymerization method, but the monomer, initiator, chain transfer agent, and solvent may be charged at once in the polymerization reaction vessel, or continuously using a dropping funnel. It may be supplied as In addition, if necessary, an initiator may be added during the polymerization reaction.
前記溶液重合法でラジカル重合を行う際の溶剤としては、モノマー(1)が水溶性であり、モノマー(2)が非水溶性なので混合させるために水と水溶性有機溶剤の混合溶剤が好ましい。水溶性有機溶剤としてはメタノール、エタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール等のアルコール系溶媒やテトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒やN,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒等が使用でき、モノマーを溶解させるものであれば特に制限はない。
また、初めから混合溶剤を使用する以外にも、モノマー(1)の水溶液とモノマー(2)の有機溶剤液を重合時に混合していってもよい。
モノマー(1)とモノマー(2)の溶解性を近づけることは、共重合性を上げるために重要であり、本発明では、モノマー(1)をテトラアルキルアンモニウム塩とすることでモノマー(2)との溶解性の差を近づけることで共重合体の合成に成功している。仮にモノマー(1)と類似のナトリウム塩を使用した場合は、モノマー(2)との共重合樹脂の合成は困難になる。
溶解性だけに注目すれば、テトラアルキルアンモニウムのアルキル基が長いほうが疎水性が強くなり、モノマー(2)との共重合性に優れることと予測されるが、他特性とのバランスで選択される。
また、モノマー(3)は、初めから混合溶剤に溶解させても良いし、モノマー(2)と同時に有機溶剤に溶解させてもよい。
同様に、モノマー(4)は、初めから混合溶剤に溶解させても良いし、モノマー(2)と同時に有機溶剤に溶解させてもよい。
As the solvent for radical polymerization in the solution polymerization method, a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent is preferable because the monomer (1) is water-soluble and the monomer (2) is water-insoluble. As the water-soluble organic solvent, alcohol solvents such as methanol, ethanol, 2-methoxyethanol and 2-ethoxyethanol, ether solvents such as tetrahydrofuran, and amide solvents such as N, N-dimethylformamide can be used, and the monomers can be used. There is no particular limitation as long as it dissolves.
In addition to using the mixed solvent from the beginning, the aqueous solution of the monomer (1) and the organic solvent liquid of the monomer (2) may be mixed at the time of polymerization.
It is important for the solubility of the monomer (1) and the monomer (2) to be close to each other in order to increase the copolymerizability, and in the present invention, by making the monomer (1) into a tetraalkylammonium salt, the monomer (2) and The copolymer has been successfully synthesized by making the solubility difference between If a sodium salt similar to monomer (1) is used, the synthesis of a copolymer resin with monomer (2) becomes difficult.
Focusing only on solubility, the longer the alkyl group in tetraalkylammonium, the stronger the hydrophobicity, and it is predicted that the copolymerizability with monomer (2) will be excellent, but it is selected in balance with other properties .
The monomer (3) may be dissolved in the mixed solvent from the beginning, or may be dissolved in the organic solvent simultaneously with the monomer (2).
Similarly, the monomer (4) may be dissolved in the mixed solvent from the beginning or may be dissolved in the organic solvent simultaneously with the monomer (2).
ラジカル重合開始剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル、シアノ系のアゾビスイソブチロニトリル、アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、アゾビス(2,2’−イソバレロニトリル)、非シアノ系のジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート、などが挙げられる。これらの中でも、分子量の制御がしやすく、分解温度が低い点から、有機過酸化物、アゾ系化合物が好ましく、アゾ系化合物が特に好ましい。
前記重合開始剤の含有量は、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が、重合性モノマーの総質量に対して、1質量%〜20質量%が好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as a radical polymerization initiator, According to the objective, it can select suitably. For example, peroxy ketal, hydroperoxide, dialkyl peroxide, diacyl peroxide, peroxy dicarbonate, peroxy ester, cyano azobisisobutyronitrile, azobis (2-methylbutyronitrile), azobis (2 , 2′-isovaleronitrile), non-cyano dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate, and the like. Among these, organic peroxides and azo compounds are preferable, and azo compounds are particularly preferable, from the viewpoint of easy control of molecular weight and low decomposition temperature.
There is no restriction | limiting in particular, content of the said polymerization initiator can be suitably selected according to the objective, However, 1 mass%-20 mass% are preferable with respect to the total mass of a polymerizable monomer.
前記ポリマーの分子量を調整するために、連鎖移動剤を適量添加してもよい。前記連鎖移動剤としては、例えば、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、2−プロパンチオール、2−メルカプトエタノール、チオフェノール、ノニルメルカプタン、1−ドデカンチオール、チオグリセロール、などが挙げられる。
重合温度は、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が、50℃〜150℃が好ましく、60℃〜100℃がより好ましい。重合時間は、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が、3時間〜48時間が好ましい。
An appropriate amount of chain transfer agent may be added to adjust the molecular weight of the polymer. Examples of the chain transfer agent include mercaptoacetic acid, mercaptopropionic acid, 2-propanethiol, 2-mercaptoethanol, thiophenol, nonyl mercaptan, 1-dodecanethiol, thioglycerol and the like.
The polymerization temperature is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but 50 ° C to 150 ° C is preferable, and 60 ° C to 100 ° C is more preferable. The polymerization time is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 3 hours to 48 hours.
得られたポリマーをテトラアルキルアンモニウム塩基で中和処理する。
前記中和処理は、テトラアルキルアンモニウム塩基にてポリマーのホスホン酸基の一部または全てを中和することで行うことができる。
前記一般式(3)のモノマー製造工程で中和がすべて済んでいる場合は、この中和工程を省略することができるが、通常は、モノマー製造工程で1〜2等量中和しておき、ポリマー化してから残りの酸基を中和する。
なお、前記テトラアルキルアンモニウム塩基の中和処理は、インクの製造工程において顔料とポリマーとを混合した状態で行うことも可能である。
The resulting polymer is neutralized with tetraalkyl ammonium base.
The neutralization treatment can be carried out by neutralizing a part or all of the phosphonic acid groups of the polymer with a tetraalkylammonium base.
When all the neutralization is completed in the monomer production process of the general formula (3), this neutralization process can be omitted, but usually, 1 to 2 equivalents are neutralized in the monomer production process. After polymerization, the remaining acid groups are neutralized.
In addition, it is also possible to perform the neutralization process of the said tetraalkyl ammonium base in the state which mixed the pigment and the polymer in the manufacturing process of ink.
より具体的には、攪拌機、温度計、および不活性ガス(窒素またはアルゴン)導入管、コンデンサーを備えたフラスコ内に前記一般式(5)のモノマー(1)を溶解させた水溶液、前記一般式(6)のモノマー(2)を溶解させた有機溶媒溶液、および重合開始剤および分子量調整剤等を溶解させた溶液を不活性ガス下、回分または連続して投入攪拌し、60℃〜150℃の温度で反応させた後、テトラアルキルアンモニウム塩基で中和処理することで合成することができる。
あるいは、攪拌機、温度計、及び不活性ガス(窒素又はアルゴン)導入管、コンデンサーを備えたフラスコ内に前記一般式(5)のモノマー(1)を溶解させた水溶液、前記一般式(6)及び前記一般式(7a)、(7b)又は(7c)のモノマー(2)及び(3)を溶解させた有機溶媒溶液、及び重合開始剤及び分子量調整剤等を溶解させた溶液を不活性ガス下、回分又は連続して投入攪拌し、60℃〜150℃の温度で反応させた後、テトラアルキルアンモニウム塩基で中和処理することで合成することができる。
あるいは、攪拌機、温度計、及び不活性ガス(窒素又はアルゴン)導入管、コンデンサーを備えたフラスコ内に前記一般式(5)のモノマー(1)を溶解させた水溶液、前記一般式(6)及び前記一般式(8a)又は(8b)のモノマー(2)及び(4)を溶解させた有機溶媒溶液、及び重合開始剤及び分子量調整剤等を溶解させた溶液を不活性ガス下、回分又は連続して投入攪拌し、60℃〜150℃の温度で反応させた後、テトラアルキルアンモニウム塩基で中和処理することで合成することができる。
More specifically, an aqueous solution in which the monomer (1) of the general formula (5) is dissolved in a flask equipped with a stirrer, a thermometer, an inert gas (nitrogen or argon) introduction tube, a condenser, the general formula An organic solvent solution in which monomer (2) of (6) is dissolved, and a solution in which a polymerization initiator, a molecular weight modifier, and the like are dissolved are batchwise or continuously charged under inert gas with stirring at 60 ° C to 150 ° C. The reaction can be carried out at a temperature of 50 ° C., followed by neutralization treatment with a tetraalkylammonium base.
Alternatively, an aqueous solution in which the monomer (1) of the general formula (5) is dissolved in a flask equipped with a stirrer, a thermometer, an inert gas (nitrogen or argon) introduction tube, and a condenser, the general formula (6) and An organic solvent solution in which the monomers (2) and (3) of the general formula (7a), (7b) or (7c) are dissolved, and a solution in which a polymerization initiator, a molecular weight modifier, etc. are dissolved under inert gas The reaction can be carried out by batchwise or continuously charging, reacting at a temperature of 60 ° C. to 150 ° C., and then performing neutralization treatment with a tetraalkyl ammonium base.
Alternatively, an aqueous solution in which the monomer (1) of the general formula (5) is dissolved in a flask equipped with a stirrer, a thermometer, an inert gas (nitrogen or argon) introduction tube, and a condenser, the general formula (6) and An organic solvent solution in which the monomers (2) and (4) of the general formula (8a) or (8b) are dissolved, and a solution in which a polymerization initiator, a molecular weight modifier, etc. are dissolved are batched or continuous under inert gas. The reaction can be carried out by adding and stirring, reacting at a temperature of 60 ° C. to 150 ° C., and then performing neutralization treatment with a tetraalkyl ammonium base.
中和の際、予め樹脂の酸価を測定し、それに応じて中和処理することで、中和度を制御できる。酸価測定は、秤量した樹脂を水または水溶性有機溶剤またはそれらの混合溶媒に溶解または分散させ、チモールフタレインを指示薬として規定濃度の水酸化カリウムメタノール溶液で中和滴定することにより求められる。
本発明におけるポリマーのジホスホン酸基は、チモールフタレインの変色時(pH=8〜9)には4つの酸基のうち、3つが中和されることがわかっている。したがって、チモールフタレインを指示薬として酸価を求め、それに応じて塩基を投入して中和した場合は、3個の酸基が中和された構造を調整することができる。
At the time of neutralization, the degree of neutralization can be controlled by measuring the acid value of the resin in advance and performing neutralization treatment accordingly. The acid value can be determined by dissolving or dispersing the weighed resin in water or a water-soluble organic solvent or a mixed solvent thereof, and performing neutralization titration with potassium hydroxide methanol solution having a specified concentration using thymolphthalein as an indicator.
It is known that, of the diphosphonic acid groups of the polymer in the present invention, three of four acid groups are neutralized at the time of discoloration of thymolphthalein (pH = 8 to 9). Therefore, when acid value is determined using thymolphthalein as an indicator, and a base is added and neutralized accordingly, it is possible to adjust a structure in which three acid groups are neutralized.
合成時における前記一般式(5)のモノマー(1)の、全モノマーにおける割合は、20〜60質量%が好ましく、30〜50質量%がさらに好ましい。 20-60 mass% is preferable, and, as for the ratio in the whole monomer of the monomer (1) of the said General formula (5) at the time of a synthesis | combination, 30-50 mass% is more preferable.
得られたポリマーは、重合度に応じて分子量分布を持つ。通常、分子量測定にはゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって容易に測定できるが、本ポリマーは解離性のポリマーであり、GPCカラムへの吸着により測定が難しい。
そこで本発明では、ポリマーを一定濃度の溶液としたときの粘度を分子量の代用特性とした。粘度の測定方法は、次のように行うことができる。粘度計(RE500L、東機産業株式会社製)を使用し、サンプルの粘度に合わせて50回転もしくは100回転に調整して測定する。
本発明におけるポリマーの水溶液粘度(10質量%、25℃)は、1.5mPa・s〜4.0mPa・sであることが好ましく、1.7mPa・s〜3.0mPa・sであることがさらに好ましい。
ポリマーの水溶液粘度が1.5mPa・s以上であれば、カルシウム反応性が低下することによる画像濃度低下が起こりにくく、4.0mPa・s以下であれば分散性安定性の低下に起因する、顔料分散体およびインクの保存性悪化が起こりにくくなる。
1.7mPa・s〜3.0mPa・sの範囲であれば、画像濃度低下やインク保存性悪化がさらに起こりにくくなる。また、インクの保存性悪化は吐出回復性の低下につながる恐れがある。
The resulting polymer has a molecular weight distribution depending on the degree of polymerization. Usually, the molecular weight can be easily measured by gel permeation chromatography (GPC), but the present polymer is a dissociative polymer, which is difficult to measure by adsorption onto a GPC column.
Therefore, in the present invention, the viscosity when the polymer is made into a solution of a certain concentration is taken as the substitute characteristic of the molecular weight. The viscosity can be measured as follows. Using a viscometer (RE500L, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), the viscosity is adjusted to 50 revolutions or 100 revolutions in accordance with the viscosity of the sample and measurement is performed.
The aqueous solution viscosity (10% by mass, 25 ° C.) of the polymer in the present invention is preferably 1.5 mPa · s to 4.0 mPa · s, and further preferably 1.7 mPa · s to 3.0 mPa · s. preferable.
When the aqueous solution viscosity of the polymer is 1.5 mPa · s or more, the decrease in the image density due to the decrease in the calcium reactivity hardly occurs, and when the viscosity is 4.0 mPa · s or less, the pigment resulting from the decrease in the dispersion stability The storage stability of the dispersion and ink is less likely to occur.
When the viscosity is in the range of 1.7 mPa · s to 3.0 mPa · s, the decrease in the image density and the deterioration in the ink storage stability become even more difficult to occur. In addition, the deterioration of the storage stability of the ink may lead to the deterioration of the ejection recovery property.
本発明におけるポリマーの分子量は、重合温度や重合開始剤量および反応時のモノマー濃度である程度制御が可能である。
前記重合温度に関しては、高温にて短時間で重合すると低分子量のポリマーが得られやすく、低温度にて長時間かけて重合すれば高分子量のポリマーが得られやすい傾向にある。
前記重合開始剤の含有量については、多い方が低分子量のポリマーが得られやすく、少ない方が高分子量のポリマーが得られやすい傾向にある。
前記反応時のモノマー濃度については、高濃度の方が高分子量のポリマーが得られやすく、低濃度の方が低分子量のポリマーが得られやすい傾向にある。
また、上記のように、連鎖移動剤の使用量を調節することにより、本発明における前記共重合体の分子量を制御することができる。知られているように、連鎖移動剤は、成長したポリマー鎖からラジカルを受け取りポリマーの伸長を止めるが、ラジカルを受け取った連鎖移動剤はモノマーを攻撃して再び重合を開始させることができるので、分子量分布の調節、平均分子量の調節にも寄与する。
The molecular weight of the polymer in the present invention can be controlled to some extent by the polymerization temperature, the amount of polymerization initiator, and the monomer concentration at the time of reaction.
With regard to the polymerization temperature, a low molecular weight polymer is easily obtained when the polymerization is performed in a short time at high temperature, and a high molecular weight polymer tends to be easily obtained when the polymerization is performed at a low temperature for a long time.
With regard to the content of the polymerization initiator, the larger the amount, the lower the molecular weight polymer tends to be obtained, and the smaller the amount tends to result in a higher molecular weight polymer.
With regard to the monomer concentration at the time of the reaction, it is easy to obtain a high molecular weight polymer at a high concentration, and a low molecular weight polymer tends to be easily obtained at a low concentration.
Further, as described above, the molecular weight of the copolymer in the present invention can be controlled by adjusting the amount of the chain transfer agent used. As is known, the chain transfer agent receives radicals from the grown polymer chain and stops the polymer elongation, but since the chain transfer agent receiving the radical can attack the monomer and start the polymerization again, It also contributes to control of molecular weight distribution and control of average molecular weight.
(インク)
本発明のインクは、水、水溶性有機溶剤、顔料および本発明におけるポリマーを含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
(ink)
The ink of the present invention contains water, a water-soluble organic solvent, a pigment and the polymer of the present invention, and further contains other components as needed.
<本発明におけるポリマー>
本発明のインクは、本発明におけるポリマーを含有することを特徴とする。
前記一般式(1)で表される構造単位は、従来使用されているジホスホン酸構造であるアロンドロネートメタクリルアミド体等に比べ水溶性が高く、その影響か本発明の共重合組成にした時の疎水性基の顔料との疎水性相互作用が強くなり、顔料の分散安定性が増す。
また、従来使用されている1−メタクリロキシエタン−1,1−ジホスホン酸に由来する構造単位では、耐加水分解性に問題があるためか、保存安定性および吐出回復性が十分でない。それに対し、本発明のジホスホン酸構造は耐加水分解性に強く、保存安定性および吐出安定性で有利になっている。
前記一般式(1)で表される構造単位に示されるように、ジホスホン酸基含有構造単位を、テトラアルキルアンモニウム塩にしたアクリルアミドとすることで、ジホスホン酸基含有構造単位の疎水性が上がり、一般式(2)で表される構造単位との共重合性が向上する。一般式(2)で表される構造単位は、Lを介して末端にナフチル基が存在するため、顔料とのπ−πスタッキングにより優れた顔料吸着力を有する。
すなわち一般式(1)で表される構造単位と一般式(2)で表される構造単位とを含む共重合樹脂を用いることで、ジホスホン酸基の多価イオン凝集機能による高い画像濃度のみならず、優れた保存安定性を発揮できる。
また、優れた顔料吸着性を有することで、インクヘッドノズル先端で水が蒸発した際に、水溶性有機溶媒の濃度が高くなった環境においても、顔料から共重合樹脂が脱離しにくく、顔料の分散不安定化による析出を防止できる。
さらに、共重合樹脂の疎水性が上がることにより、水溶性有機溶媒の濃度が高くなった環境において共重合樹脂のビヒクルへの溶解性を維持でき、インクヘッドノズル先端での共重合樹脂の析出を防止できる。
すなわち一般式(1)で表される構造単位と一般式(2)で表される構造単位とを含む共重合樹脂を用いることで、インクヘッドノズル先端に顔料や共重合樹脂が析出することに起因する吐出不良を抑制し、ヘッドクリーニングなどの吐出性回復動作を低減することができる。
また、一般式(3a)、一般式(3b)又は一般式(3c)で表される構造単位(3)は、水溶性溶剤との親和性が高いことから、一般式(1)で表される構造単位と一般式(2)で表される構造単位に、一般式(3a)、一般式(3b)又は一般式(3c)で表される構造単位(3)をさらに共重合させた形の共重合体とすることにより、共重合樹脂の水溶性溶剤との親和性を上げることができ、インクの保存安定性、吐出回復性をさらに向上させることができる。
さらに構造単位(4)に属する前記一般式(4a)で表される構造単位(4a)は、3級アミン構造を有し塩基性であり、顔料表面に存在する酸性基と酸塩基相互作用による結合力を発揮し、水溶性溶剤がインクビヒクル中に入ってきて前記疎水基と顔料との疎水性相互作用が弱められて樹脂の顔料吸着性が低下するのを補う働きをする。これにより水溶性溶剤が含有されるインク中においても良好な分散性と保存安定性を向上させることができる。例えば、黒顔料となるカーボンブラック表面にはカルボキシル基が存在するものが多く、その場合に一般式(4a)で表される構造部の塩基性を示す三級アミノ基部分と酸塩基相互作用で強く吸着する。
また、構造単位(4)に属する前記一般式(4b)で表される構造単位(4b)は、四級アンモニウム塩基を有し、顔料表面に存在する酸性基と酸塩基相互作用による結合力を発揮する。これにより、水溶性溶剤がインクビヒクル中に入ってきて、前記疎水基と顔料との疎水性相互作用が弱められて樹脂の顔料吸着性が低下するのを補う働きをする。よって、水溶性溶剤が含有されるインク中においても顔料分散性と保存安定性を向上させることができる。例えば、黒顔料となるカーボンブラック表面にはカルボキシル基が存在するものが多く、一般式(4b)で表される構造単位の四級アンモニウム塩基と酸塩基相互作用で強く吸着する。
また、理由は定かではないが、前記一般式(1)で表される構造単位(1)に、前記一般式(2)で表される構造単位(2)と、前記一般式(4a)又は(4b)で表される構造単位(4)とを共重合させることにより、ポリマー内でのホスホン酸基の会合を防ぐ働きがあり、水系インク中での保存安定性を更に向上させる効果がある。これらの機能発現により、インクの保存安定性、吐出回復性をさらに向上させることができる。
<Polymer in the Present Invention>
The ink of the present invention is characterized by containing the polymer of the present invention.
The structural unit represented by the above general formula (1) has higher water solubility than conventionally used alondronate methacrylamides and the like having a diphosphonic acid structure, and when the copolymerization composition of the present invention is influenced by that, The hydrophobic interaction of the hydrophobic group with the pigment intensifies, and the dispersion stability of the pigment is increased.
In addition, the structural unit derived from 1-methacryloxyethane-1,1-diphosphonic acid which has been used in the prior art is insufficient in storage stability and discharge recovery, probably because of a problem with hydrolysis resistance. On the other hand, the diphosphonic acid structure of the present invention is resistant to hydrolysis, and is advantageous in storage stability and discharge stability.
As shown in the structural unit represented by the general formula (1), by setting the diphosphonic acid group-containing structural unit to acrylamide in which the tetraalkyl ammonium salt is used, the hydrophobicity of the diphosphonic acid group-containing structural unit is increased. The copolymerizability with the structural unit represented by the general formula (2) is improved. The structural unit represented by the general formula (2) has an excellent pigment adsorptivity by π-π stacking with a pigment because a naphthyl group is present at the end via L.
That is, by using a copolymer resin containing the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (2), only high image density due to the multivalent ion aggregation function of the diphosphonic acid group can be obtained. It can exhibit excellent storage stability.
In addition, by having excellent pigment adsorptivity, when water is evaporated at the tip of the ink head nozzle, the copolymer resin is difficult to be detached from the pigment even in an environment where the concentration of the water-soluble organic solvent is high, and the pigment Precipitation due to dispersion instability can be prevented.
Furthermore, by increasing the hydrophobicity of the copolymer resin, the solubility of the copolymer resin in the vehicle can be maintained in an environment where the concentration of the water-soluble organic solvent is increased, and precipitation of the copolymer resin at the tip of the ink head nozzle can be achieved. It can prevent.
That is, by using the copolymer resin containing the structural unit represented by the general formula (1) and the structural unit represented by the general formula (2), the pigment and the copolymer resin are precipitated at the tip of the ink head nozzle. It is possible to suppress an ejection failure resulting from the ejection performance recovery operation such as head cleaning.
Further, the structural unit (3) represented by the general formula (3a), the general formula (3b) or the general formula (3c) is represented by the general formula (1) because it has a high affinity for a water-soluble solvent. In which the structural unit (3) represented by the general formula (3a), the general formula (3b) or the general formula (3c) is further copolymerized with the structural unit represented by the general formula (2) and the structural unit represented by the general formula (2) By using the copolymer of (1), the affinity of the copolymer resin to the water-soluble solvent can be increased, and the storage stability of the ink and the ejection recovery can be further improved.
Furthermore, the structural unit (4a) represented by the above general formula (4a) belonging to the structural unit (4) is basic having a tertiary amine structure and is based on acid group interaction with an acid group present on the pigment surface It exerts a bonding power and works to compensate for the reduction of the pigment adsorption of the resin by weakening the hydrophobic interaction between the hydrophobic group and the pigment by the water-soluble solvent entering the ink vehicle. Thereby, good dispersibility and storage stability can be improved even in the ink containing the water-soluble solvent. For example, many carbon black surfaces to be black pigments have carboxyl groups present, in which case a tertiary amino group portion showing basicity of the structural portion represented by the general formula (4a) and acid-base interaction Strongly adsorb.
In addition, the structural unit (4b) represented by the general formula (4b) belonging to the structural unit (4) has a quaternary ammonium base, and has a bonding strength due to acid group interaction with an acid group present on the pigment surface. Demonstrate. As a result, the water-soluble solvent enters the ink vehicle, weakens the hydrophobic interaction between the hydrophobic group and the pigment, and functions to compensate for the decrease in the pigment adsorptivity of the resin. Therefore, pigment dispersibility and storage stability can be improved even in an ink containing a water-soluble solvent. For example, many carbon black surfaces to be black pigments have carboxyl groups, and they are strongly adsorbed by acid-base interactions with the quaternary ammonium base of the structural unit represented by the general formula (4b).
Although the reason is not clear, structural unit (1) represented by the general formula (1), structural unit (2) represented by the general formula (2), and the general formula (4a) or By copolymerizing with the structural unit (4) represented by (4b), it has the function of preventing the association of phosphonic acid group in the polymer, and the effect of further improving the storage stability in water-based ink . The expression of these functions can further improve the storage stability and the ejection recovery of the ink.
したがって、本発明におけるポリマーをインクジェット記録用インクに用いた場合には、良好なインクの分散安定性および保存安定性を示す。それだけでなく、紙にインクを印字した場合には、Caイオンの含有量が少ない普通紙であっても紙からインクへ溶出するCaイオンにより、本発明におけるポリマーが疎水化し、更に前記一般式(2)で表される構造単位は顔料に対する吸着性が高いため、顔料を巻き込んで凝集することで、紙面上に顔料が留まり、より高い画像濃度を実現することが可能となる。 Therefore, when the polymer according to the present invention is used for an ink jet recording ink, the ink exhibits good dispersion stability and storage stability. Furthermore, when the ink is printed on paper, even if it is a plain paper with a low content of Ca ions, the polymer in the present invention is made hydrophobic by the Ca ions eluting from the paper to the ink, and the above general formula ( Since the structural unit represented by 2) has high adsorptivity to the pigment, the pigment can be retained on the paper surface by incorporating and aggregating the pigment, and a higher image density can be realized.
本発明におけるポリマーの前記インクにおける含有量は、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。がしかし、固形分で、0.05質量%〜10質量%が好ましく、0.5質量%〜5質量%がより好ましく、1質量%〜3質量%が特に好ましい。
前記含有量が、0.05質量%以上から画像濃度の向上効果が認められ、10質量%以下であると、インクをヘッドから吐出する際に適した粘度範囲とすることが可能となる。
The content of the polymer in the present invention in the ink is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. However, in solid content, 0.05% by mass to 10% by mass is preferable, 0.5% by mass to 5% by mass is more preferable, and 1% by mass to 3% by mass is particularly preferable.
When the content is 0.05% by mass or more, the improvement effect of the image density is recognized, and when it is 10% by mass or less, it is possible to set the viscosity range suitable for discharging the ink from the head.
本発明におけるポリマーは、特に制限はなく、顔料の分散剤としても、顔料分散体への添加剤としても使用できる。顔料の分散剤として使用すれば、普通紙における画像濃度や、水溶性有機溶剤の含有量が多いインクでの保存安定性、吐出安定性の一層の向上が認められる。 The polymer in the present invention is not particularly limited, and can be used as a pigment dispersant or an additive to a pigment dispersion. If it is used as a pigment dispersant, further improvement in storage stability and discharge stability in an image having an image density on plain paper and an ink containing a large amount of water-soluble organic solvent can be observed.
本発明におけるポリマーの含有量は、顔料分散剤として使用する場合には、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。そして、前記顔料100質量部に対して、1質量部〜100質量部が好ましく、5質量部〜80質量部がより好ましく、10質量部〜50質量部が更に好ましい。前記含有量が、前記より好ましい範囲内であると、高い画像濃度が得られ、分散安定性と保存安定性が良好となる点で有利である。 When used as a pigment dispersant, the content of the polymer in the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose. And 1 mass part-100 mass parts are preferred to 100 mass parts of the above-mentioned pigments, 5 mass parts-80 mass parts are more preferred, and 10 mass parts-50 mass parts are still more preferred. When the content is in the above-mentioned preferable range, a high image density can be obtained, which is advantageous in that the dispersion stability and the storage stability become good.
<水>
前記水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、または超純水を用いることができる。
前記水のインクにおける含有量は、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。
<Water>
As the water, for example, pure water such as ion exchange water, ultrafiltered water, reverse osmosis water, distilled water or ultrapure water can be used.
The content of the water in the ink is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.
<顔料>
前記顔料としては、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、黒色用或いはカラー用の無機顔料や有機顔料などが挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
前記無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエローに加え、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたカーボンブラックを用いることができる。
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、アゾメチン顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料などがより好ましい。
前記アゾ顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、などが挙げられる。
前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、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、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料、ローダミンBレーキ顔料、などが挙げられる。
前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。
黒色用のものとしては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料、などが挙げられる。
前記カーボンブラックとしては、ファーネス法、チャネル法で製造されたカーボンブラックで、一次粒径が15nm〜40nm、BET法による比表面積が50m2/g〜300m2/g、DBP吸油量が40mL/100g〜150mL/100g、揮発分が0.5%〜10%、pHが2〜9を有するものが好ましい。
前記カーボンブラックとしては、市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、No.2300、No.900、MCF−88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B(いずれも、三菱化学株式会社製);Raven700、同5750、同5250、同5000、同3500、同1255(いずれも、コロンビア社製);Regal400R、同330R、同660R、Mogul L、Monarch700、同800、同880、同900、同1000、同1100、同1300、Monarch1400(いずれも、キャボット社製);カラーブラックFW1、同FW2、同FW2V、同FW18、同FW200、同S150、同S160、同S170、プリンテックス35、同U、同V、同140U、同140V、スペシャルブラック6、同5、同4A、同4(いずれも、デグッサ社製)、などが挙げられる。
前記カラー用のものとして、イエローインクに使用できる顔料としては、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、C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー2、C.I.ピグメントイエロー3、C.I.ピグメントイエロー12、C.I.ピグメントイエロー13、C.I.ピグメントイエロー14、C.I.ピグメントイエロー16、C.I.ピグメントイエロー17、C.I.ピグメントイエロー73、C.I.ピグメントイエロー74、C.I.ピグメントイエロー75、C.I.ピグメントイエロー83、C.I.ピグメントイエロー93、C.I.ピグメントイエロー95、C.I.ピグメントイエロー97、C.I.ピグメントイエロー98、C.I.ピグメントイエロー114、C.I.ピグメントイエロー120、C.I.ピグメントイエロー128、C.I.ピグメントイエロー129、C.I.ピグメントイエロー138、C.I.ピグメントイエロー150、C.I.ピグメントイエロー151、C.I.ピグメントイエロー154、C.I.ピグメントイエロー155、C.I.ピグメントイエロー174、C.I.ピグメントイエロー180、などが挙げられる。
マゼンタインクに使用できる顔料としては、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、C.I.ピグメントレッド5、C.I.ピグメントレッド7、C.I.ピグメントレッド12、C.I.ピグメントレッド48(Ca)、C.I.ピグメントレッド48(Mn)、C.I.ピグメントレッド57(Ca)、C.I.ピグメントレッド57:1、C.I.ピグメントレッド112、C.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントレッド123、C.I.ピグメントレッド146、C.I.ピグメントレッド168、C.I.ピグメントレッド176、C.I.ピグメントレッド184、C.I.ピグメントレッド185、C.I.ピグメントレッド202、ピグメントバイオレット19、などが挙げられる。
シアンインクに使用できる顔料としては、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、C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー2、C.I.ピグメントブルー3、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:34、C.I.ピグメントブルー16、C.I.ピグメントブルー22、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントブルー63、C.I.ピグメントブルー66;C.I.バットブルー4、C.I.バットブルー60、などが挙げられる。
また、本発明で使用する顔料は、本発明のために新たに製造されたものでも使用可能である。
前記顔料としては、特に制限はなく、リン酸やホスホン酸などリン含有基を顔料表面に化学修飾した自己分散顔料を用いることができる。本発明においては、顔料表面にリン含有基の化学修飾がない顔料でも、高い画像濃度が得られ、保存安定性、吐出回復性に優れたインクジェット記録用インクを提供できる。
なお、イエロー顔料としてC.I.ピグメントイエロー74、マゼンタ顔料としてC.I.ピグメントレッド122、C.I.ピグメントバイオレッド19、シアン顔料としてC.I.ピグメントブルー15:3を用いることにより、色調、耐光性が優れ、バランスの取れたインクを得ることができる。
<Pigment>
The pigment is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include black and color inorganic pigments and organic pigments. One of these may be used alone, or two or more may be used in combination.
Examples of the inorganic pigment include, in addition to titanium oxide, iron oxide, calcium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, barium yellow, cadmium red and chromium yellow, they are produced by known methods such as contact method, furnace method, thermal method and the like. Carbon black can be used.
Examples of the organic pigment include azo pigments, azomethine pigments, polycyclic pigments, dye chelates, nitro pigments, nitroso pigments, aniline black and the like. Among these, azo pigments, polycyclic pigments and the like are more preferable.
Examples of the azo pigment include azo lake, insoluble azo pigment, condensed azo pigment, and chelate azo pigment.
Examples of the polycyclic pigment include phthalocyanine pigment, perylene pigment, perinone pigment, anthraquinone pigment, quinacridone pigment, dioxazine pigment, indigo pigment, thioindigo pigment, isoindolinone pigment, quinofarone pigment, rhodamine B lake pigment, etc. Can be mentioned.
Examples of the dye chelates include basic dye chelates and acid dye chelates.
Examples of black are carbon black (CI pigment black 7) such as furnace black, lamp black, acetylene black, channel black, copper, iron (CI pigment black 11), titanium oxide Etc., organic pigments such as aniline black (C.I. pigment black 1), and the like.
As the carbon black, a furnace method, a carbon black produced by the channel method, primary particle diameter of 15Nm~40nm, the BET specific surface area of 50m 2 / g~300m 2 / g, DBP oil absorption amount 40 mL / 100 g It is preferable that it has -150 mL / 100 g, 0.5%-10% of volatile matter, and pH 2-9.
A commercial item can be used as said carbon black, As said commercial item, for example, No. 2300, no. 900, MCF-88, no. 33, no. 40, no. 45, no. 52, MA7, MA8, MA100, no. 2200B (all manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation); Raven 700, 5750, 5250, 5000, 3500, 1255 (all manufactured by Columbia); Regal 400R, 330R, 660R, Mogul L, Monarch 700, The same 800, 880, 900, 1000, 1100, 1300, Monarch 1400 (all manufactured by Cabot); color black FW1, FW2, FW2V, FW18, FW200, S150, S160, S160, S160 S170, Printex 35, U, V, 140 U, 140 V, Special Black 6, 5, 4 A, 4 (all manufactured by Degussa), and the like.
There is no restriction | limiting in particular as a pigment which can be used for yellow ink as a thing for said color, According to the objective, it can select suitably, For example, C.I. I. Pigment yellow 1, C.I. I. Pigment yellow 2, C.I. I. Pigment yellow 3, C.I. I. Pigment yellow 12, C.I. I. Pigment yellow 13, C.I. I. Pigment yellow 14, C.I. I. Pigment yellow 16, C.I. I. Pigment yellow 17, C.I. I. Pigment yellow 73, C.I. I. Pigment yellow 74, C.I. I. Pigment yellow 75, C.I. I. Pigment yellow 83, C.I. I. Pigment yellow 93, C.I. I. Pigment yellow 95, C.I. I. Pigment yellow 97, C.I. I. Pigment yellow 98, C.I. I. Pigment yellow 114, C.I. I. Pigment yellow 120, C.I. I. Pigment yellow 128, C.I. I. Pigment yellow 129, C.I. I. Pigment yellow 138, C.I. I. Pigment yellow 150, C.I. I. Pigment yellow 151, C.I. I. Pigment yellow 154, C.I. I. Pigment yellow 155, C.I. I. Pigment yellow 174, C.I. I. Pigment yellow 180, and the like.
The pigment that can be used for the magenta ink is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. I. Pigment red 5, C.I. I. Pigment red 7, C.I. I. Pigment red 12, C.I. I. Pigment red 48 (Ca), C.I. I. Pigment red 48 (Mn), C.I. I. Pigment red 57 (Ca), C.I. I. Pigment red 57: 1, C.I. I. Pigment red 112, C.I. I. Pigment red 122, C.I. I. Pigment red 123, C.I. I. Pigment red 146, C.I. I. Pigment red 168, C.I. I. Pigment red 176, C.I. I. Pigment red 184, C.I. I. Pigment red 185, C.I. I. Pigment red 202, pigment violet 19, and the like.
The pigment that can be used for the cyan ink is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. I. Pigment blue 1, C.I. I. Pigment blue 2, C.I. I. Pigment blue 3, C.I. I. Pigment blue 15, C.I. I. Pigment blue 15: 3, C.I. I. Pigment blue 15: 4, C.I. I. Pigment blue 15: 34, C.I. I. Pigment blue 16, C.I. I. Pigment blue 22, C.I. I. Pigment blue 60, C.I. I. Pigment blue 63, C.I. I. Pigment blue 66; C.I. I. Bat Blue 4, C.I. I. Bat Blue 60, and the like.
In addition, the pigment used in the present invention may be one newly produced for the present invention.
The pigment is not particularly limited, and it is possible to use a self-dispersible pigment in which a phosphorus-containing group such as phosphoric acid or phosphonic acid is chemically modified on the pigment surface. In the present invention, even with a pigment having no chemical modification of a phosphorus-containing group on the pigment surface, high image density can be obtained, and an ink jet recording ink excellent in storage stability and ejection recovery can be provided.
As a yellow pigment, C.I. I. Pigment yellow 74, C.I. I. Pigment red 122, C.I. I. Pigment bio red 19, C.I. I. By using pigment blue 15: 3, it is possible to obtain a well-balanced ink with excellent color tone and light resistance.
前記顔料の体積平均粒子径(D50)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が、150nm以下が好ましく、100nm以下がより好ましい。前記体積平均粒子径(D50)が、150nm以下であると、吐出安定性が良好となり、ノズル詰まりやインクの曲がりの発生を防止できることがある。
ここで、前記顔料の50%平均粒径は、23℃、55%RHの環境下において、日機装株式会社製マイクロトラックUPAで動的光散乱法により測定したD50%の値を示す。
The volume average particle diameter (D50) of the pigment is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but 150 nm or less is preferable and 100 nm or less is more preferable. When the volume average particle diameter (D50) is 150 nm or less, the ejection stability may be improved, and the occurrence of nozzle clogging and ink bending may be prevented.
Here, the 50% average particle size of the pigment shows a value of D50% measured by a dynamic light scattering method using Microtrac UPA manufactured by Nikkiso Co., Ltd. under an environment of 23 ° C. and 55% RH.
前記顔料の前記インクにおける含有量は、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が、0.1質量%〜20質量%が好ましく、1質量%〜20質量%がより好ましい。 There is no restriction | limiting in particular in content of the said pigment in the said ink, Although it can select suitably according to the objective, 0.1 mass%-20 mass% are preferable, and 1 mass%-20 mass% are more preferable.
前記顔料としては、水、顔料、必要に応じて分散剤を混合した後、分散機で分散し粒径を調整した後、顔料分散体としたものを、インクに含有させることが好ましい。
前記顔料分散体は、水、顔料、顔料分散剤、および更に必要に応じてその他の成分を混合した後、分散機で分散し、粒径を調整して得られる。
得られた顔料分散体は、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置等で粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
前記顔料分散体を作製する際の顔料の含有量は、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が、0.1質量%〜50質量%が好ましく、0.1質量%〜30質量%がより好ましい。
前記顔料分散体は、必要に応じて、フィルター、遠心分離装置などで粗大粒子をろ過し、脱気することが好ましい。
前記顔料分散体における顔料分散剤としては、前記一般式(1)で表される構造単位を含むポリマーが好ましい。その他の使用可能な分散剤としては、例えば、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、ノニオン界面活性剤等の種々の界面活性剤、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物、高分子型の分散剤、などが挙げられる。
これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
As the pigment, water, a pigment and, if necessary, a dispersing agent are mixed, and then dispersed by a dispersing machine to adjust the particle size, it is preferable that the pigment dispersion is contained in the ink.
The pigment dispersion is obtained by mixing water, a pigment, a pigment dispersant and, if necessary, other components, dispersing the mixture with a dispersing machine, and adjusting the particle size.
The pigment dispersion thus obtained is preferably subjected to degassing by filtering coarse particles with a filter, a centrifugal separator or the like, if necessary.
There is no restriction | limiting in particular in content of the pigment at the time of producing the said pigment dispersion, Although it can select suitably according to the objective, 0.1 mass%-50 mass% are preferable, 0.1 mass%- 30 mass% is more preferable.
The pigment dispersion is preferably subjected to degassing by filtering coarse particles with a filter, a centrifugal separator, etc., as necessary.
The pigment dispersant in the pigment dispersion is preferably a polymer containing the structural unit represented by the general formula (1). Other usable dispersants include, for example, various surfactants such as anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants and nonionic surfactants, Na formalin naphthalene sulfonate condensates, polymer type Dispersants, and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.
前記アニオン界面活性剤としては、例えば、アルキルスルホカルボン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸塩、N−アシルアミノ酸およびその塩、N−アシルメチルタウリン塩、ポリオキシアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル燐酸塩、ロジン酸石鹸、ヒマシ油硫酸エステル塩、ラウリルアルコール硫酸エステル塩、アルキルフェノール型燐酸エステル、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン縮合物、アルキル型燐酸エステル、アルキルアリルスルホン塩酸、ジエチルスルホ琥珀酸塩、ジエチルヘキシルスルホ琥珀酸塩、ジオクチルスルホ琥珀酸塩、などが挙げられる。
前記カチオン界面活性剤としては、例えば、2−ビニルピリジン誘導体、ポリ−4−ビニルピリジン誘導体、などが挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ポリオクチルポリアミノエチルグリシン、イミダゾリン誘導体、などが挙げられる。
前記ノニオン界面活性剤としては、例えば、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、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アルキルエーテル、ポリオキシアリルキルアルキルエーテル等のエーテル系界面活性剤;ポリオキシエチレンオレイン酸、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレート、ポリオキシエチレンモノオレエート、ポリオキシエチレンステアレート等のエステル系界面活性剤;2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール等のアセチレングリコール系界面活性剤、などが挙げられる。
これらの中でも、ナフタレンスルホン酸Naホルマリン縮合物が特に好ましい。
前記ナフタレンスルホン酸Na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、4量体の合計含有率は、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が、20質量%〜80質量%であることが好ましい。前記含有率が、20質量%以上であると、分散性が良好となり、インクの保存安定性が向上し、その結果、ノズルの目詰まりの発生が防止できることがある。一方、前記含有率が、80質量%以下であると、インクの粘度範囲が適切となり、分散性が良好となることがある。
Examples of the anionic surfactant include alkyl sulfocarboxylates, α-olefin sulfonates, polyoxyethylene alkyl ether acetates, N-acyl amino acids and salts thereof, N-acyl methyl taurine salts, polyoxyalkyl ethers Sulfate salt, polyoxyethylene alkyl ether phosphate salt, rosin acid soap, castor oil sulfuric acid ester salt, lauryl alcohol sulfuric acid ester salt, alkylphenol type phosphoric acid ester, naphthalene sulfonate formalin condensation product, alkyl type phosphoric acid ester, alkyl allyl sulfone hydrochloric acid, Diethyl sulfo borate, diethyl hexyl sulfo borate, dioctyl sulfo borate, etc. may be mentioned.
Examples of the cationic surfactant include 2-vinylpyridine derivatives and poly-4-vinylpyridine derivatives.
Examples of the amphoteric surfactant include lauryl dimethylaminoacetic acid betaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine, coconut oil fatty acid amidopropyl dimethylaminoacetic acid betaine, polyoctylpolyaminoethyl glycine, And imidazoline derivatives.
Examples of the nonionic surfactant include polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene dodecyl phenyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene alkyl ether, poly Ether surfactants such as oxyallyl alkyl ether; polyoxyethylene oleic acid, polyoxyethylene oleate ester, polyoxyethylene distearate ester, sorbitan laurate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan sesquiolate Ester surfactants such as polyoxyethylene monooleate and polyoxyethylene stearate; 2,4,7,9-tetrame Acetylene glycol surfactants such as le-5-decyne-4,7-diol, 3,6-dimethyl-4-octin-3,6-diol, 3,5-dimethyl-1-hexyne-3-ol, Etc.
Among these, naphthalenesulfonic acid Na formalin condensate is particularly preferable.
The total content of naphthalenesulfonic acid dimer, trimer and tetramer in the naphthalenesulfonic acid Na formalin condensate is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but is 20% by mass It is preferable that it is 80 mass%. When the content is 20% by mass or more, the dispersibility is good, the storage stability of the ink is improved, and as a result, the occurrence of clogging of the nozzle may be prevented. On the other hand, when the content is 80% by mass or less, the viscosity range of the ink may be appropriate, and the dispersibility may be good.
<水溶性有機溶剤>
前記水溶性有機溶剤は、インクの乾燥を防止する湿潤剤としての効果、および浸透剤としての効果の少なくともいずれかの効果を有する。
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る。例えば、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、イソプロピリデングリセロール、1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、ト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、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ヘキシレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオール等の多価アルコール類;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、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、テトラエチ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エチルエーテル等の多価アルコールアルキルエーテル類;エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル類;2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−ヒドロキシエチル−2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミイダゾリジノン、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクトン等の含窒素複素環化合物;ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチル−β−メトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ブトキシプロピオンアミド等のアミド類;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、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等のアミン類;ジメチルスルホキシド、スルホラン、チオジエタノール等の含硫黄化合物類;3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
<Water-soluble organic solvent>
The water-soluble organic solvent has at least one of an effect as a wetting agent for preventing the ink from drying and an effect as a penetrant.
There is no restriction | limiting in particular as said water-soluble organic solvent, According to the objective, it can select suitably. For example, glycerin, ethylene glycol, diethylene glycol, isopropylidene glycerol, 1,3-butanediol, 3-methyl-1,3-butanediol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, trimethylolpropane, trimethylolethane, Ethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, tetraethylene glycol, hexylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2,6-hexanetriol, Polyhydric alcohols such as 1,2,4-butanetriol, 1,2,3-butanetriol, petriol; ethylene glycol monoethyl ether Polyhydric alcohol alkyl ethers such as ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether; ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monobenzyl Polyhydric alcohol aryl ethers such as ethers; 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethylimidazolyzinone, ε-caprolactam, γ-butyrolactone, etc. Nitrogen-containing heterocyclic compounds; formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethyl- -Amides such as methoxypropionamide, N, N-dimethyl-β-butoxypropionamide, etc .; amines such as monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monoethanolamine, monoethylamine, diethylamine and triethylamine; dimethylsulfoxide, sulfolane, thiodiethanol etc. And sulfur-containing compounds of the following; 3-ethyl-3-hydroxymethyl oxetane, propylene carbonate, ethylene carbonate, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
これらの中でも、普通紙におけるカールを防止する点から、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、イソプロピリデングリセロール、N,N−ジメチル−β−メトキシプロピオンアミド、N,N−ジメチル−β−ブトキシプロピオンアミドが特に好ましい。
また、1,3−ブタンジオール、ジエチレングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、トリエチレングリコール、グリセリンが水分蒸発による吐出不良を防止する上で優れた効果が得られる。
また、湿潤性が比較的少なく、浸透性を有する水溶性有機溶剤としては、例えば、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール[溶解度:4.2%(25℃)]、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール[溶解度:2.0%(25℃)]、などが挙げられる。
その他のポリオール化合物として、脂肪族ジオールとしては、例えば、2−エチル−2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,3−ジメチル−1,2−ブタンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ペンタンジオール、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジオール、5−ヘキセン−1,2−ジオール、などが挙げられる。
その他の併用できる浸透剤としては、前記インク中に溶解し、所望の物性に調整できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ジエチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、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フェニルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールクロロフェニルエーテル等の多価アルコールのアルキルおよびアリールエーテル類、エタノール等の低級アルコール類、などが挙げられる。
Among these, 3-ethyl-3-hydroxymethyl oxetane, isopropylidene glycerol, N, N-dimethyl-β-methoxypropionamide, N, N-dimethyl-β-butoxypropionamide from the viewpoint of preventing curling in plain paper. Amides are particularly preferred.
In addition, 1,3-butanediol, diethylene glycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, triethylene glycol, and glycerin have excellent effects in preventing ejection failure due to water evaporation.
Moreover, as a water-soluble organic solvent having relatively low wettability and permeability, for example, 2-ethyl-1,3-hexanediol [solubility: 4.2% (25 ° C.)], 2, 2, 4 -Trimethyl-1,3-pentanediol [solubility: 2.0% (25 ° C)], and the like.
As other polyol compounds, examples of aliphatic diols include 2-ethyl-2-methyl-1,3-propanediol, 3,3-dimethyl-1,2-butanediol, 2,2-diethyl-1, 3-propanediol, 2-methyl-2-propyl-1,3-propanediol, 2,4-dimethyl-2,4-pentanediol, 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol, 5-
The other penetrants that can be used in combination are not particularly limited as long as they can be dissolved in the ink and adjusted to desired physical properties, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, alkyl and aryl ethers of polyhydric alcohols such as diethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, diethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol chlorophenyl ether, etc. And lower alcohols such as ethanol.
なお、水溶性有機溶剤ではない湿潤剤として、糖類を含有することができる。前記糖類としては、例えば、単糖類、二糖類、オリゴ糖類(三糖類、四糖類を含む)、多糖類、などが挙げられる。具体的には、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース、などが挙げられる。ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロースなど自然界に広く存在する物質を含む意味に用いることとする。また、これらの糖類の誘導体としては、前記した糖類の還元糖[例えば、糖アルコール〔一般式:HOCH2(CHOH)nCH2OH(ただし、nは2〜5の整数を表す)で表される。〕]、酸化糖(例えば、アルドン酸、ウロン酸など)、アミノ酸、チオ酸などが挙げられる。これらの中でも、糖アルコールが好ましく、前記糖アルコールとしては、例えば、マルチトール、ソルビットなどが挙げられる。 In addition, saccharides can be contained as a wetting agent which is not a water-soluble organic solvent. Examples of the saccharides include monosaccharides, disaccharides, oligosaccharides (including trisaccharides and tetrasaccharides), polysaccharides, and the like. Specifically, glucose, mannose, fructose, ribose, xylose, arabinose, galactose, maltose, cellobiose, lactose, sucrose, trehalose, maltotriose, and the like can be mentioned. Here, polysaccharides mean sugars in a broad sense, and are used to mean substances including substances widely present in the natural world such as α-cyclodextrin and cellulose. Further, derivatives of these saccharides are represented by reducing saccharides of the above-mentioned saccharides [for example, sugar alcohol [general formula: HOCH 2 (CHOH) n CH 2 OH (wherein n represents an integer of 2 to 5)] Ru. ], Oxidized sugars (eg, aldonic acid, uronic acid and the like), amino acids, thioacids and the like. Among these, sugar alcohols are preferable, and examples of the sugar alcohol include maltitol, sorbite and the like.
前記顔料と前記水溶性有機溶剤の比率は、ヘッドからのインク吐出安定性に非常に影響がある。顔料固形分が高いのに水溶性有機溶剤の含有量が少ないとノズルのインクメニスカス付近の水分蒸発が進み吐出不良をもたらすことがある。
前記水溶性有機溶剤の前記インクにおける含有量は、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が、10質量%〜60質量%が好ましく、20質量%〜60質量%がより好ましい。前記含有量が、10質量%以上であると、インクの吐出安定性が向上することがあり、60質量%以下であると、乾燥性が良好となることがある。前記含有量が、前記より好ましい数値範囲内であるインクは、乾燥性および吐出信頼性が非常に良好になるという利点がある。
The ratio of the pigment to the water-soluble organic solvent greatly affects the ink ejection stability from the head. If the content of the water-soluble organic solvent is low although the pigment solid content is high, the evaporation of water near the ink meniscus of the nozzle may proceed to cause ejection failure.
The content of the water-soluble organic solvent in the ink is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose, but 10% by mass to 60% by mass is preferable, and 20% by mass to 60% by mass is more preferable. . When the content is 10% by mass or more, the discharge stability of the ink may be improved, and when the content is 60% by mass or less, the drying property may be good. The ink having the content within the more preferable numerical range has an advantage that the drying property and the ejection reliability become very good.
<その他の成分>
前記その他の成分としては、特に制限はなく、必要に応じて適宜選択することができ、例えば、界面活性剤、pH調整剤、水分散性樹脂、防腐防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤、などが挙げられる。
<Other ingredients>
There is no restriction | limiting in particular as said other component, It can select suitably as needed, For example, surfactant, pH adjuster, water dispersible resin, antiseptic mildew agent, rust inhibitor, antioxidant UV absorbers, oxygen absorbers, light stabilizers, and the like.
−界面活性剤−
前記界面活性剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、などが挙げられる。これらの中でも、ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤が特に好ましい。
前記アニオン系界面活性剤としては、例えば、アルキルアリル、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルエーテル硫酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、アルキルアリールエーテルリン酸塩、アルキルアリールエーテル硫酸塩、アルキルアリールエーテルエステル硫酸塩、オレフィンスルホン酸塩、アルカンオレフィンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、エーテルカルボキシレート、スルホコハク酸塩、α−スルホ脂肪酸エステル、脂肪酸塩、高級脂肪酸とアミノ酸の縮合物、ナフテン酸塩、などが挙げられる。
前記カチオン系界面活性剤としては、例えば、アルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、脂肪族アミン塩、ベンザルコニウム塩、第4級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、などが挙げられる。
前記ノニオン系界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、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、などが挙げられる。
前記両性界面活性剤としては、例えば、イミダゾリニウムベタイン等のイミダゾリン誘導体、ジメチルアルキルラウリルベタイン、アルキルグリシン、アルキルジ(アミノエチル)グリシン、などが挙げられる。
前記フッ素系界面活性剤としては、下記一般式(I)〜(III)で表される材料、などが挙げられる。
-Surfactant-
There is no restriction | limiting in particular as said surfactant, According to the objective, it can select suitably, Anionic surfactant, cationic surfactant, nonionic surfactant, amphoteric surfactant, fluorine surfactant Agents, and the like. Among these, nonionic surfactants and fluorine surfactants are particularly preferable.
Examples of the anionic surfactant include alkyl allyl, alkyl naphthalene sulfonate, alkyl phosphate, alkyl sulfate, alkyl sulfonate, alkyl ether sulfate, alkyl sulfosuccinate, alkyl ester sulfate, alkyl benzene Sulfonate, alkyl diphenyl ether disulfonate, alkyl aryl ether phosphate, alkyl aryl ether sulfate, alkyl aryl ether ester sulfate, olefin sulfonate, alkane olefin sulfonate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, Polyoxyethylene alkyl ether sulfate, ether carboxylate, sulfosuccinate, α-sulfo fatty acid ester, fatty acid salt, condensate of higher fatty acid and amino acid, naphthene Salt, and the like.
Examples of the cationic surfactant include alkylamine salts, dialkylamine salts, aliphatic amine salts, benzalkonium salts, quaternary ammonium salts, alkylpyridinium salts, imidazolinium salts, sulfonium salts, phosphonium salts, and the like. Etc.
Examples of the nonionic surfactant include acetylene glycol surfactants, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene alkyl esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, and the like.
Examples of the amphoteric surfactant include imidazoline derivatives such as imidazolinium betaine, dimethylalkyl lauryl betaine, alkyl glycine, alkyl di (aminoethyl) glycine and the like.
Examples of the fluorine-based surfactant include materials represented by the following general formulas (I) to (III).
ただし、前記一般式(I)中、mは、0〜10の整数を表す。nは、1〜40の整数を表す。 However, in said general formula (I), m represents the integer of 0-10. n represents an integer of 1 to 40.
前記一般式(II)において、Rfはフッ素含有基を表し、パーフルオロアルキル基が好ましい。
前記パーフルオロアルキル基としては、炭素数が1〜10のものが好ましく、1〜3のものがより好ましく、例えば、−CnF2n−1(ただし、nは1〜10の整数を表す)などが挙げられる。前記パーフルオロアルキル基としては、例えば、−CF3、−CF2CF3、−C3F7、−C4F9、などが挙げられる。これらの中でも、−CF3、−CF2CF3が特に好ましい。
m、n、およびpは、それぞれ整数を表し、nは1〜4、mは6〜25、pは1〜4が好ましい。
In the general formula (II), Rf represents a fluorine-containing group, preferably a perfluoroalkyl group.
The perfluoroalkyl group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and for example, -C n F 2 n-1 (wherein n represents an integer of 1 to 10) Etc. Examples of the perfluoroalkyl group, e.g., -CF 3, -CF 2 CF 3 , -C 3 F 7, -C 4 F 9, and the like. Among these, -CF 3 and -CF 2 CF 3 are particularly preferable.
m, n and p each represent an integer, n is preferably 1 to 4, m is 6 to 25, and p is 1 to 4.
前記一般式(III)において、Rfは、フッ素含有基を表し、上記一般式(II)と同様のパーフルオロアルキル基が好ましく、例えば、CF3、CF2CF3、C3F7、C4F9などが好適に挙げられる。
R2 +はカチオン基を表し、例えば、第4級アンモニウム基;ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属イオン;トリエチルアミン、トリエタノールアミン、などが挙げられる。これらの中でも、第4級アンモニウム基が特に好ましい。R1 −はアニオン基を表し、例えば、COO−、SO3 −、SO4 −、PO4 ―、などが挙げられる。qは、1〜6が好ましい。
前記フッ素系界面活性剤としては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
該市販品としては、例えば、サーフロンS−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−145(いずれも、旭硝子株式会社製);フルラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431(いずれも、住友スリーエム株式会社製);メガファックF−470、F1405、F−474(いずれも、DIC株式会社製);ゾニールTBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR(いずれも、デュポン社製);FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも、株式会社ネオス製);PF−151N(ソリューションズインコーポレーテッド社製);ユニダインDSN−403N(ダイキン工業製)などが挙げられる。これらの中でも、信頼性と発色性の向上の点から、ゾニールFS−300、FSN、FSN−100、FSO(いずれも、デュポン社製)、ユニダインDSN−403N(ダイキン工業製)が特に好ましい。
前記界面活性剤の前記インクにおける含有量は、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が、0.01質量%〜5.0質量%が好ましく、0.5質量%〜3質量%がより好ましい。前記含有量が、5.0質量%以下であると、記録媒体への浸透性が良好となり、画像濃度の低下や裏抜けの発生を防止できることがある。
In the general formula (III), Rf represents a fluorine-containing group, and is preferably a perfluoroalkyl group similar to the above general formula (II), for example, CF 3 , CF 2 CF 3 , C 3 F 7 , C 4 F 9 etc. are mentioned suitably.
R 2 + represents a cationic group, and examples thereof include quaternary ammonium groups; alkali metal ions such as sodium and potassium; triethylamine and triethanolamine. Among these, quaternary ammonium groups are particularly preferable. R 1 − represents an anionic group, and examples thereof include COO − , SO 3 − , SO 4 − , PO 4 − , and the like. As for q, 1-6 are preferable.
As said fluorochemical surfactant, what was synthesize | combined suitably may be used, and a commercial item may be used.
Examples of the commercially available product include Surfron S-111, S-112, S-113, S-121, S-131, S-132, S-141, and S-145 (all manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.); Fullard FC-93, FC-95, FC-98, FC-129, FC-135, FC-170C, FC-430, FC-431 (all manufactured by Sumitomo 3M Limited); Megafac F-470, F 1405 , F-474 (all from DIC Corporation); Zonyl TBS, FSP, FSA, FSN-100, FSN, FSO-100, FSO, FS-300, UR (all from DuPont); FT-110 , FT-250, FT-251, FT-400S, FT-150, and FT-400SW (all from Neos, Inc.); PF-151N (Solution ® manufactured lens Inc. Co.); UNIDYNE DSN-403N (manufactured by Daikin Industries) and the like. Among them, Zonyl FS-300, FSN, FSN-100, FSO (all manufactured by DuPont), and Unidyne DSN-403N (manufactured by Daikin Industries) are particularly preferable from the viewpoint of improvement in reliability and color development.
The content of the surfactant in the ink is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, and more preferably 0.5% by mass to 3%. % By mass is more preferred. When the content is 5.0% by mass or less, the permeability to the recording medium may be improved, and the decrease in the image density and the occurrence of the strike-through may be prevented.
−pH調整剤−
前記pH調整剤としては、調合されるインクに悪影響を及ぼさずにpHを8.5〜11に調整できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
例えば該pH調整剤として、アルコールアミン類、アルカリ金属元素の水酸化物、アンモニウムの水酸化物、ホスホニウム水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩、などが挙げられる。
前記アルコールアミン類としては、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール、などが挙げられる。前記アルカリ金属元素の水酸化物としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、などが挙げられる。
前記アンモニウムの水酸化物としては、例えば、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物、第4級ホスホニウム水酸化物、などが挙げられる。
前記アルカリ金属の炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、などが挙げられる。
-PH adjuster-
The pH adjuster is not particularly limited as long as the pH can be adjusted to 8.5 to 11 without adversely affecting the prepared ink, and can be appropriately selected according to the purpose.
For example, as the pH adjuster, alcohol amines, hydroxides of alkali metal elements, hydroxides of ammonium, phosphonium hydroxides, carbonates of alkali metals, and the like can be mentioned.
Examples of the alcohol amines include diethanolamine, triethanolamine, 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol, and the like. Examples of the hydroxide of the alkali metal element include lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide.
Examples of the ammonium hydroxide include ammonium hydroxide, quaternary ammonium hydroxide, and quaternary phosphonium hydroxide.
Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, sodium carbonate and potassium carbonate.
−水分散性樹脂−
前記水分散性樹脂は、造膜性(画像形成性)に優れ、かつ高撥水性、高耐水性、高耐候性を備えて、高耐水性で高画像濃度(高発色性)の画像記録に有用である。
前記水分散性樹脂としては、縮合系合成樹脂、付加系合成樹脂、天然高分子化合物、などが挙げられる。
前記縮合系合成樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリ(メタ)アクリル樹脂、アクリル−シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、などが挙げられる。
前記付加系合成樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルエステル系樹脂、ポリアクリル酸系樹脂、不飽和カルボン酸系樹脂、などが挙げられる。
前記天然高分子化合物としては、例えば、セルロース類、ロジン類、天然ゴム、などが挙げられる。
これらの中でも、ポリウレタン樹脂微粒子、アクリル−シリコーン樹脂微粒子およびフッ素系樹脂微粒子が好ましい。
前記水分散性樹脂の平均粒子径(D50)は、分散液の粘度と関係しており、組成が同じものでは粒径が小さくなるほど同一固形分での粘度が大きくなる。
インクが過剰な高粘度にならないためにも水分散性樹脂の平均粒子径(D50)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が、50nm以上が好ましい。
また、粒径が数十μmになるとインクジェットヘッドのノズル口より大きくなるため使用できない。ノズル口より小さくとも粒子径の大きな粒子がインク中に存在すると吐出安定性を悪化させる。そこで、インク吐出安定性を阻害させないために平均粒子径(D50)は200nm以下がより好ましい。
また、前記水分散性樹脂は、前記水分散着色剤を紙面に定着させる働きを有し、常温で被膜化して色材の定着性を向上させることが好ましい。
そのため、前記水分散性樹脂の最低造膜温度(MFT)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が、30℃以下が好ましい。
また、前記水分散性樹脂のガラス転移温度が−40℃以下になると樹脂皮膜の粘稠性が強くなり印字物にタックが生じるため、ガラス転移温度が−30℃以上の水分散性樹脂であることが好ましい。
前記水分散性樹脂の前記インクにおける含有量は、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が、固形分で、1質量%〜15質量%が好ましく、2質量%〜7質量%がより好ましい。
-Water dispersible resin-
The water-dispersible resin is excellent in film-forming property (image-forming property), and has high water repellency, high water resistance, high weatherability, and high-water resistance and high image density (high coloring) image recording. It is useful.
Examples of the water-dispersible resin include condensation synthetic resins, addition synthetic resins, and natural polymer compounds.
Examples of the condensation type synthetic resin include polyester resin, polyurethane resin, polyepoxy resin, polyamide resin, polyether resin, poly (meth) acrylic resin, acrylic-silicone resin, fluorine resin and the like.
Examples of the addition synthetic resin include polyolefin resin, polystyrene resin, polyvinyl alcohol resin, polyvinyl ester resin, polyacrylic acid resin, unsaturated carboxylic acid resin, and the like.
Examples of the natural polymer compound include celluloses, rosins, natural rubber and the like.
Among these, polyurethane resin particles, acryl-silicone resin particles and fluorine resin particles are preferable.
The average particle size (D50) of the water-dispersible resin is related to the viscosity of the dispersion, and in the case of the same composition, the smaller the particle size, the higher the viscosity at the same solid content.
The average particle size (D50) of the water-dispersible resin is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for the reason that the ink does not have an excessively high viscosity, and is preferably 50 nm or more.
In addition, when the particle diameter is several tens of μm, the particle diameter is larger than the nozzle opening of the ink jet head, so it can not be used. If particles having a large particle diameter, even if smaller than the nozzle opening, are present in the ink, the ejection stability is degraded. Therefore, the average particle diameter (D50) is more preferably 200 nm or less in order not to inhibit the ink ejection stability.
The water-dispersible resin preferably has the function of fixing the water-dispersible colorant on the surface of the paper, and is preferably coated at normal temperature to improve the fixability of the color material.
Therefore, the minimum film-forming temperature (MFT) of the water-dispersible resin is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but is preferably 30 ° C. or less.
In addition, when the glass transition temperature of the water dispersible resin is -40 ° C or lower, the viscosity of the resin film becomes strong and tackiness occurs in the printed matter, and therefore the water dispersible resin has a glass transition temperature of -30 ° C or higher. Is preferred.
The content of the water-dispersible resin in the ink is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose, but it is preferably 1% by mass to 15% by mass, and 2% by mass to 7% by solid content. % Is more preferable.
−防腐防黴剤−
前記防腐防黴剤としては、例えば、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、などが挙げられる。
-Antiseptic and fungicide-
Examples of the antiseptic and fungicides include sodium dehydroacetate, sodium sorbate 2-pyridinethiol-1-oxide sodium, sodium benzoate, sodium pentachlorophenol and the like.
−防錆剤−
前記防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト、などが挙げられる。
-Rust inhibitor-
Examples of the antirust agent include acid sulfite, sodium thiosulfate, ammonium thiodiglycolate, diisopropyl ammonium nitrite, pentaerythritol tetranitrate, dicyclohexyl ammonium nitrite, and the like.
−酸化防止剤−
前記酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む)、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、などが挙げられる。
-Antioxidant-
Examples of the antioxidant include phenol-based antioxidants (including hindered phenol-based antioxidants), amine-based antioxidants, sulfur-based antioxidants, and phosphorus-based antioxidants.
−紫外線吸収剤−
前記紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、ニッケル錯塩系紫外線吸収剤、などが挙げられる。
-UV absorber-
Examples of the UV absorber include benzophenone UV absorbers, benzotriazole UV absorbers, salicylate UV absorbers, cyanoacrylate UV absorbers, and nickel complex salt UV absorbers.
<インクの用途>
本発明のインクは、インクジェット記録用途、スプレー塗工用途、凸版式印刷用途、凹版式印刷用途、孔版式印刷用途、筆記具用途、スタンプ用途などで使用でき、特にインクジェット記録用途で使用することが好ましい。
<Use of ink>
The ink of the present invention can be used in inkjet recording applications, spray coating applications, letterpress printing applications, intaglio printing applications, stencil printing applications, writing tools applications, stamp applications, etc., and it is particularly preferable to use in inkjet recording applications .
(インクジェット記録方法、およびインクジェット記録装置)
本発明のインクジェット記録装置は、本発明の前記インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段を少なくとも有する。具体的には、本発明のインクジェット記録装置は、記録ヘッドと、維持回復装置とを少なくとも備えてなり、更に必要に応じて刺激発生手段、制御手段等のその他の手段を有してなる。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明の前記インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも有する。具体的には、本発明の前記インクにインク飛翔手段を介して刺激を印加し、記録ヘッドから該インクを飛翔させて記録媒体に画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも含む。すなわち、本発明のインクジェット記録方法は、インク飛翔工程を少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程、例えば刺激発生工程、制御工程等を含む。
(Ink jet recording method and ink jet recording apparatus)
The ink jet recording apparatus of the present invention at least includes an ink jetting means for jetting the ink of the present invention to record an image. Specifically, the ink jet recording apparatus of the present invention comprises at least a recording head and a maintenance and recovery apparatus, and further comprises other means such as a stimulation generating means and a control means as required.
The inkjet recording method of the present invention at least includes an ink flying step of flying an ink of the present invention to record an image. Specifically, a stimulus is applied to the ink of the present invention through an ink jetting means, and the ink is ejected from the recording head to at least an ink jetting step of recording an image on a recording medium. That is, the ink jet recording method of the present invention at least includes an ink jetting step, and further includes other steps appropriately selected as necessary, such as a stimulus generation step, a control step and the like.
以下、本発明のインクジェット記録装置の説明を通じて、本発明の前記インクジェット記録方法の詳細についても説明する。
前記インクジェット記録装置は、本発明の各インクにインク飛翔手段を介して刺激を印加し、前記記録ヘッドのノズルからインクを吐出させて画像を記録する。前記刺激は、例えば、前記刺激発生手段により発生させることができ、該刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱(温度)、圧力、振動、光、などが挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、熱、圧力が好適に挙げられる。
なお、前記刺激発生手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライト、などが挙げられる。例えば、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどが挙げられる。
前記記録用インクの飛翔の態様としては、特に制限はなく、前記刺激の種類等応じて異なったものとすることができる。例えば、前記刺激が「熱」の場合、記録ヘッド内の前記記録用インクに対し、記録信号に対応した熱エネルギーを例えばサーマルヘッド等を用いて付与し、該熱エネルギーにより前記記録用インクに気泡を発生させ、該気泡の圧力により、該記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法などが挙げられる。また、前記刺激が「圧力」の場合、例えば記録ヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓み、圧力室の容積が縮小して、前記記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法などが挙げられる。
前記飛翔させる前記記録用インクの液滴は、その大きさとしては、例えば、3〜40plとするのが好ましい。また、その吐出噴射の速さとしては5〜20m/sとするのが好ましく、その駆動周波数としては1kHz以上とするのが好ましく、その解像度としては300dpi以上とするのが好ましい。
Hereinafter, the ink jet recording method of the present invention will be described in detail through the description of the ink jet recording apparatus of the present invention.
The inkjet recording apparatus applies a stimulus to each of the inks of the present invention via an ink jetting unit, and ejects the ink from the nozzles of the recording head to record an image. The stimulation can be generated by, for example, the stimulation generation unit, and the stimulation is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, such as heat (temperature), pressure, vibration, light, etc. Can be mentioned.
These may be used alone or in combination of two or more. Among these, heat and pressure are suitably mentioned.
In addition, as said stimulation generation means, a heating apparatus, a pressurization apparatus, a piezoelectric element, a vibration generator, an ultrasonic oscillator, a light etc. are mentioned, for example. For example, a piezoelectric actuator such as a piezoelectric element, a thermal actuator using phase change due to film boiling of a liquid using an electrothermal transducer such as a heating resistor, a shape memory alloy actuator using metal phase change due to temperature change, electrostatic force The electrostatic actuator etc. to be used are mentioned.
There is no restriction | limiting in particular as an aspect of flight of the said recording ink, According to the kind etc. of the said stimulation, it can be different. For example, when the stimulus is "heat", heat energy corresponding to a recording signal is applied to the recording ink in the recording head using, for example, a thermal head, and the heat energy causes air bubbles in the recording ink. And the recording ink is ejected as droplets from the nozzle holes of the recording head according to the pressure of the air bubbles. When the stimulus is "pressure", for example, the piezoelectric element is bent by applying a voltage to the piezoelectric element bonded to a position called a pressure chamber in the ink flow path in the recording head, and the volume of the pressure chamber And the recording ink is ejected as droplets from the nozzle holes of the recording head.
The droplets of the recording ink to be ejected preferably have a size of, for example, 3 to 40 pl. Further, the speed of discharge and ejection is preferably 5 to 20 m / s, the driving frequency thereof is preferably 1 kHz or more, and the resolution thereof is preferably 300 dpi or more.
前記記録ヘッドは、多数のノズルを有してなり、インクセットにおけるインクをエネルギーの作用によりインク滴化し、吐出するヘッド部および記録ユニットのいずれかを有することが好ましい。また、前記記録ヘッドは、液室部と、流体抵抗部と、振動板と、ノズル部材とを有してなり、かつ前記記録ヘッドの少なくとも一部がシリコーンおよびニッケルのいずれかを含有する材料から形成されていることが好ましい。前記記録ヘッドのノズル径は30μm以下が好ましく、1〜20μmがより好ましい。
また、本発明のインクジェット記録装置は、前記記録ヘッド上にインクを供給するためのサブタンクを有し、該サブタンクにインクカートリッジから供給チューブを介してインクが補充されるように構成することが好ましい。
It is preferable that the recording head has a large number of nozzles, and has any of a head unit and a recording unit for forming ink droplets in the ink set by the action of energy and discharging the ink. Further, the recording head includes a liquid chamber, a fluid resistance portion, a diaphragm, and a nozzle member, and at least a part of the recording head is made of a material containing either silicone or nickel. Preferably, it is formed. The nozzle diameter of the recording head is preferably 30 μm or less, and more preferably 1 to 20 μm.
Preferably, the ink jet recording apparatus of the present invention has a sub tank for supplying the ink onto the recording head, and the sub tank is replenished with the ink from the ink cartridge through the supply tube.
前記維持回復装置は、記録ヘッドを覆蓋し、吸引力発生手段と連通する少なくとも1つの吸引覆蓋手段(吸引キャップ)、および前記記録ヘッドを覆蓋し、吸引力発生手段と連通していない少なくとも1つの非吸引覆蓋手段(保湿キャップ)を有してなり、更に必要に応じてその他の手段を有してなる。このように、吸引キャップと保湿キャップとを備えることにより、全てのキャップが吸引キャップである構成よりも信頼性確保のための維持動作に消費されるインク量が少なくなり、維持動作にかかる時間、インクの無駄を防ぐことができる。前記維持回復装置としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、特開2005−170035号公報などに記載されたものを用いることができる。 The maintenance and recovery apparatus covers the recording head, at least one suction cover means (suction cap) in communication with the suction force generation means, and at least one which covers the recording head and is not in communication with the suction force generation means. It comprises a non-suction capping means (moisturizing cap), and optionally further means. As described above, by providing the suction cap and the moisturizing cap, the amount of ink consumed in the maintenance operation for ensuring reliability is smaller than in the configuration in which all the caps are suction caps, and the time taken for the maintenance operation Waste of ink can be prevented. There is no restriction | limiting in particular as said maintenance and recovery apparatus, Although it can select suitably according to the objective, For example, what was described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2005-170035 etc. can be used.
本発明のインクジェット記録装置は、記録媒体の記録面を反転させて両面印刷可能とする反転手段を有することが好ましい。該反転手段としては、静電気力を有する搬送ベルト、空気吸引により記録媒体を保持する手段、搬送ローラと拍車との組み合わせなどが挙げられる。無端状の搬送ベルトと、該搬送ベルト表面を帯電させて記録媒体を保持しながら搬送する搬送手段を有することが好ましい。この場合、帯電ローラに±1.2kV〜±2.6kVのACバイアスを加えて搬送ベルトを帯電させることが特に好ましい。 The ink jet recording apparatus of the present invention preferably has a reversing means which reverses the recording surface of the recording medium to enable double-sided printing. Examples of the reversing means include a conveyance belt having electrostatic force, a means for holding a recording medium by air suction, and a combination of a conveyance roller and a spur. It is preferable to have an endless conveyance belt, and conveyance means for charging the surface of the conveyance belt and conveying it while holding the recording medium. In this case, it is particularly preferable to charge the transport belt by applying an AC bias of ± 1.2 kV to ± 2.6 kV to the charging roller.
なお、前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。 The control means is not particularly limited as long as the movement of each means can be controlled, and can be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include devices such as sequencers and computers.
ここで、図1および図2は、本発明のインクジェット記録装置に配備される記録ヘッドの例を示すノズル面から見た概略平面図である。なお、図1は、第1ヘッドおよび第2ヘッドからなる2ヘッドタイプである。図2は、第1ヘッド、第2ヘッド、第3ヘッド、および第4ヘッドからなる4ヘッドタイプである。
前記2ヘッドタイプでは、第1ヘッドおよび第2ヘッドのいずれか一方が吸引力発生手段と連通する吸引覆蓋手段(吸引キャップ)で覆蓋され、他方が、吸引力発生手段と連通していない非吸引覆蓋手段(保湿キャップ)で覆蓋される。図1の例では、第1ヘッドが吸引キャップで覆蓋され、第2ヘッドが保湿キャップで覆蓋されている。
図2に示す4ヘッドタイプでは、第1ヘッドから第4ヘッドのうち少なくとも1つが吸引力発生手段と連通する吸引覆蓋手段(吸引キャップ)で覆蓋され、それ以外が、吸引力発生手段と連通していない非吸引覆蓋手段(保湿キャップ)で覆蓋される。図2の例では、第1ヘッドが吸引キャップで覆蓋され、第2、第3および第4ヘッドが保湿キャップで覆蓋されている。
なお、図1の2ヘッドタイプにおいて、フルカラー記録を行う場合には、合計4つのノズル列に、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、およびブラック(Bk)の各色のインクをそれぞれ充填する必要がある。
Here, FIG. 1 and FIG. 2 are schematic plan views seen from the nozzle surface showing an example of a recording head provided in the ink jet recording apparatus of the present invention. FIG. 1 shows a two-head type consisting of a first head and a second head. FIG. 2 shows a four-head type comprising a first head, a second head, a third head, and a fourth head.
In the two-head type, any one of the first head and the second head is covered with suction cover means (suction cap) in communication with the suction force generation means, and the other is not in communication with the suction force generation means Covered with cover means (moisturizing cap). In the example of FIG. 1, the first head is covered with a suction cap, and the second head is covered with a moisturizing cap.
In the four-head type shown in FIG. 2, at least one of the first to fourth heads is covered with suction cover means (suction cap) communicating with the suction force generation means, and the others are in communication with the suction force generation means The cover is covered with a non-suction cover means (moisturizing cap). In the example of FIG. 2, the first head is covered with a suction cap, and the second, third and fourth heads are covered with a moisturizing cap.
In the 2-head type of FIG. 1, when performing full-color recording, ink of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (Bk) is used in a total of four nozzle rows. Each needs to be filled.
ここで、維持回復装置を有する本発明のインクジェット記録装置の一例について図3を参照して説明する。なお、図3はインクジェット記録装置を前方側から見た斜視説明図である。
図3に示すインクジェット記録装置は、装置本体1と、装置本体1に装着した用紙を装填するための給紙トレイ2と、装置本体1に装着され画像が記録(形成)された用紙(記録媒体)をストックするための排紙トレイ3とを備え、更に、装置本体1の前面4の一端部側には、前面4から前方側に突き出し、上面5よりも低くなったカートリッジ装填部6を有し、このカートリッジ装填部6の上面に操作キーや表示器などの操作部7を配置している。カートリッジ装填部6には、液体補充手段としての液体保管用タンクであるメインタンク(以下、「インクカートリッジ」という)10が交換可能に装着され、また、開閉可能な前カバー8を有している。
ここで、インクカートリッジは、本発明のインクを容器中に収容して成るものであり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材を構成することもできる。前記容器としては、その形状、構造、大きさ、材質に特に制限無く、目的に応じて適宜選択できる。例として、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルムなどで形成されたインク袋を少なくとも有するものなどが好適に挙げられる。
インクカートリッジは、例えば、インク注入口からインク袋内に充填され、排気した後、該インク注入口は融着により閉じられる。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口に装置本体の針を刺して装置に供給される。インク袋は、透気性のないアルミニウムラミネートフィルム等の包装部材により形成されている。このインク袋は、通常、プラスチックス製のカートリッジケース内に収容され、各種インクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いられるようになっている。
Here, an example of the ink jet recording apparatus of the present invention having a maintenance and recovery device will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a perspective view of the ink jet recording apparatus as viewed from the front side.
The inkjet recording apparatus shown in FIG. 3 includes an apparatus
Here, the ink cartridge contains the ink of the present invention in a container, and may further constitute other members appropriately selected as necessary. The container is not particularly limited in its shape, structure, size, and material, and can be appropriately selected according to the purpose. As an example, one having at least an ink bag formed of an aluminum laminate film, a resin film or the like is preferably mentioned.
For example, the ink cartridge is filled into the ink bag from the ink inlet, and after being evacuated, the ink inlet is closed by fusion. At the time of use, the ink discharge port made of a rubber member is supplied to the apparatus by sticking the needle of the apparatus main body. The ink bag is formed of a packaging member such as an air-impermeable aluminum laminate film. The ink bag is usually housed in a plastic cartridge case, and is detachably mounted to various ink jet recording apparatuses.
次に、図3のインクジェット記録装置の機構部について、図4および図5を参照して説明する。なお、図4は同機構部の全体構成を説明する概略構成図、図5は同機構部の要部平面説明図である。
フレーム21を構成する左右の側板21A,21Bに横架したガイド部材であるガイドロッド31とステー32とでキャリッジ33を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータによって図3においてキャリッジ走査方向(主走査方向)に移動走査する。
このキャリッジ33には、インクの液滴(インク滴)を吐出するための液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドからなる複数の記録ヘッド34を複数のノズルを主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
ここで、記録ヘッド34は、例えば、イエロー(Y)の液滴を吐出する記録ヘッド34y、マゼンタ(M)の液滴を吐出する記録ヘッド34m、シアン(C)の液滴を吐出する記録ヘッド34c、ブラック(Bk)の液滴を吐出する記録ヘッド34kとで構成している。なお、「記録ヘッド34」というときは色を区別しないものとする。なお、ヘッド構成は、これらの例に限るものではなく、1つまたは複数の色の液滴を吐出する1つまたは複数のノズル列を有する記録ヘッドを1つまたは複数用いて構成することもできる。
記録ヘッド34を構成する液滴吐出ヘッドとしては、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
また、キャリッジ33には、各記録ヘッド34にそれぞれ各色のインクを供給するための各色のサブタンク35y、35m、35c、35k(色を区別しない場合は「サブタンク35」という)を搭載している。このサブタンク35には各色のインク供給チューブ37を介して、前述した各色のインクカートリッジ10(各色を区別する場合には、「インクカートリッジ10y、10m、10c、10k」と称する)からインクを供給するようにしている。
Next, the mechanical part of the ink jet recording apparatus of FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a schematic configuration view for explaining the entire configuration of the mechanism portion, and FIG. 5 is a plan view for explaining the main portion of the mechanism portion.
The carriage 33 is slidably held in the main scanning direction by the guide rods 31 and the
On the carriage 33, a plurality of recording heads 34 consisting of an inkjet head, which is a droplet discharge head for discharging ink droplets (ink droplets), are arranged in a direction intersecting a main scanning direction with a plurality of nozzles. The ink droplet ejection direction is directed downward.
Here, the recording head 34 is, for example, a recording head 34 y which discharges droplets of yellow (Y), a recording head 34 m which discharges droplets of magenta (M), and a recording head which discharges droplets of cyan (C) The recording head 34k discharges droplets of black (Bk) 34c. When the term "recording head 34" is used, the colors are not distinguished. The head configuration is not limited to these examples, and may be configured using one or more recording heads having one or more nozzle arrays that discharge droplets of one or more colors. .
As a droplet discharge head constituting the recording head 34, a piezoelectric actuator such as a piezoelectric element, a thermal actuator utilizing a phase change due to film boiling of a liquid using an electrothermal conversion element such as a heating resistor, a metal phase due to temperature change It is possible to use a shape memory alloy actuator using a change, an electrostatic actuator using an electrostatic force, or the like as an energy generating means for discharging a droplet.
In the carriage 33, sub-tanks 35y, 35m, 35c, and 35k (referred to as "sub-tanks 35" when the colors are not distinguished) for mounting the respective colors of ink to the respective recording heads 34 are mounted. The sub-tank 35 is supplied with ink from the
ここで、インクカートリッジ10は、図5にも示すように、カートリッジ装填部6に収納される。このカートリッジ装填部6にはインクカートリッジ10内のインクを送液するための供給ポンプユニット23が設けられている。また、インクカートリッジ装填部6からサブタンク35に至るまでのインク供給チューブ37は這い回しの途中でフレーム21を構成する後板21Cに本体側ホルダ25にて固定保持されている。更に、キャリッジ33上でも固定リブ26にて固定されている。
なお、図4、図5中、符号22はフレキシブルケーブルを、符号36はインク供給チューブ(サブタンク接続部)を示す。
一方、給紙トレイ2の用紙積載部(底板)41上に積載した用紙42を給紙するための給紙部として、用紙積載部41から用紙42を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)43および該給紙コロ43に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド44を備え、この分離パッド44は給紙コロ43側に付勢されている。
そして、この給紙部から給紙された用紙42を記録ヘッド34の下方側で搬送するための搬送部として、用紙42を静電吸着して搬送するための搬送ベルト51と、給紙部からガイド45を介して送られる用紙42を搬送ベルト51との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ52と、略鉛直上方に送られる用紙42を略90°方向転換させて搬送ベルト51上に倣わせるための搬送ガイド53と、押さえ部材54で搬送ベルト51側に付勢された先端加圧コロ55と、を備えている。また、搬送ベルト51表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ56を備えている。
ここで、搬送ベルト51は、無端状ベルトであり、搬送ローラ57とテンションローラ58との間に掛け渡されて、図5のベルト搬送方向に周回するように構成している。帯電ローラ56は、搬送ベルト51の表層に接触し、搬送ベルト51の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各々2.5Nをかけている。
また、搬送ベルト51の裏側には、記録ヘッド34による印写領域に対応してガイド部材61を配置している。このガイド部材61は、上面が搬送ベルト51を支持する2つのローラ(搬送ローラ57とテンションローラ58)の接線よりも記録ヘッド34側に突出している。これにより、搬送ベルト51は印写領域ではガイド部材61の上面にて押し上げられてガイドされるので、高精度な平面性を維持される。
更に、記録ヘッド34で記録された用紙42を排紙するための排紙部として、搬送ベルト51から用紙42を分離するための分離爪71と、排紙ローラ72および排紙コロ73とを備え、排紙ローラ72の下方に排紙トレイ3を備えている。ここで、排紙ローラ72と排紙コロ73との間から排紙トレイ3までの高さは排紙トレイ3にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。
また、装置本体1の背面部には両面給紙ユニット81が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット81は搬送ベルト51の逆方向回転で戻される用紙42を取り込んで反転させて再度カウンタローラ52と搬送ベルト51との間に給紙する。また、この両面給紙ユニット81の上面には手差し給紙部82を設けている。
Here, the
In FIGS. 4 and 5, reference numeral 22 denotes a flexible cable, and reference numeral 36 denotes an ink supply tube (sub-tank connecting portion).
On the other hand, as a sheet feeding portion for feeding the sheets 42 stacked on the sheet stacking portion (bottom plate) 41 of the
Then, as a conveyance unit for conveying the sheet 42 supplied from the sheet supply unit below the recording head 34, the conveyance belt 51 for electrostatically attracting and conveying the sheet 42, and the sheet supply unit A counter roller 52 for conveying the sheet 42 fed through the guide 45 with the conveying belt 51 and conveying the sheet 42, and the sheet 42 fed almost vertically upward are turned by approximately 90 ° and copied on the conveying belt 51. And a leading end pressure roller 55 biased toward the conveyance belt 51 by the pressing member 54. Further, a charging roller 56 which is a charging unit for charging the surface of the conveyance belt 51 is provided.
Here, the conveyance belt 51 is an endless belt, and is configured to be wound around the
Further, on the back side of the conveyance belt 51, a guide member 61 is disposed corresponding to the printing area by the recording head. The guide member 61 protrudes toward the recording head 34 more than the tangent of the two rollers (conveying
Furthermore, as a paper discharge unit for discharging the paper 42 recorded by the recording head 34, a separation claw 71 for separating the paper 42 from the conveyance belt 51, a
Further, a double-sided
更に、図5に示すように、キャリッジ33の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド34のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復装置(以下、「サブシステム」と称することもある)91を配置している。このサブシステム91には、記録ヘッド34の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材(以下、「キャップ」と称することもある)92a〜92d(区別しないときは、「キャップ92」と称することもある)と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード93と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け94およびこの空吐出受け94に一体形成され、ワイパーブレード93に付着したインクを除去するための清掃部材であるワイパークリーナ95(図7参照)と、ワイパーブレード93のクリーニング時にワイパーブレード93をワイパークリーナ95側に押し付けるクリーナ手段を構成するクリーナコロ96などを備えている。
また、図5に示すように、キャリッジ33の走査方向の他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け98を配置し、この空吐出受け98には記録ヘッド34のノズル列方向に沿った開口99などを備えている。
このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙トレイ2から用紙42が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙42はガイド45で案内され、搬送ベルト51とカウンタローラ52との間に挟まれて搬送される。更に用紙42は、先端を搬送ガイド53で案内されて先端加圧コロ55で搬送ベルト51に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
このとき、制御回路によって高圧電源から帯電ローラ56に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト51が交番する帯電電圧パターン、即ち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト51上に用紙42が給送されると、用紙42が搬送ベルト51に静電的に吸着され、搬送ベルト51の周回移動によって用紙42が副走査方向に搬送される。そこで、キャリッジ33を動かしながら画像信号に応じて記録ヘッド34を駆動することにより、停止している用紙42にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙42を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号、または用紙42の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙42を排紙トレイ3に排紙する。
また、印字(記録)待機中にはキャリッジ33はサブシステム91側に移動されて、キャップ部材92で記録ヘッド34がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ部材92で記録ヘッド34をキャッピングした状態でノズルからインクを吸引し(「ノズル吸引」または「ヘッド吸引」という)、増粘したインクや気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド34の安定した吐出性能を維持する。
Further, as shown in FIG. 5, a maintenance recovery device (hereinafter referred to as “sub system”) for maintaining and recovering the state of the nozzles of the recording head 34 in the non-printing area on one side of the carriage 33 in the scanning direction. (Sometimes referred to as 91). In this
In addition, as shown in FIG. 5, in the other non-printing area on the other side in the scanning direction of the carriage 33, in order to discharge thickened ink during recording or the like, idle discharge is performed to discharge droplets not contributing to recording. An empty discharge receptacle 98 for receiving the liquid droplets is disposed, and the empty discharge receptacle 98 is provided with an opening 99 along the nozzle row direction of the recording head 34 and the like.
In the ink jet recording apparatus configured as described above, the sheet 42 is separated and fed one by one from the
At this time, the control circuit causes the high voltage power supply to alternately repeat positive output and negative output to the charging roller 56, that is, an alternating voltage is applied, and the conveying belt 51 alternates in charging voltage pattern, that is, the winding direction. In the sub-scanning direction, plus and minus are alternately charged in a strip shape with a predetermined width. When the sheet 42 is fed onto the conveyance belt 51 charged alternately in the plus and minus directions, the sheet 42 is electrostatically attracted to the conveyance belt 51, and the sheet 42 is moved in the sub scanning direction by the circumferential movement of the conveyance belt 51. It is transported. Therefore, by driving the recording head 34 according to the image signal while moving the carriage 33, ink droplets are discharged onto the stopped sheet 42 to record one line, and after the sheet 42 is conveyed by a predetermined amount, Record the line of The recording operation is ended by receiving the recording end signal or a signal that the rear end of the sheet 42 has reached the recording area, and the sheet 42 is discharged to the
In addition, while waiting for printing (recording), the carriage 33 is moved to the
次に、本発明のインクジェット記録装置における維持回復装置を含むサブシステム91の構成の概要について図6から図8を参照して説明する。なお、図6は同システムの要部平面説明図、図7は同システムの模式的概略構成図、図8は図6の右側面説明図である。
このサブシステム91のフレーム(維持装置フレーム)111には、キャップ保持機構である2つのキャップホルダ112A、112Bと、清浄化手段としての弾性体を含むワイピング部材であるワイパーブレード93と、キャリッジロック115とがそれぞれ昇降可能(上下動可能)に保持されている。また、ワイパーブレード93とキャップホルダ112Aとの間には空吐出受け94が配置され、ワイパーブレード93のクリーニングを行うために、フレーム111の外側からワイパーブレード93を空吐出受け94の清掃部材であるワイパークリーナ95側に押し付けるための清掃部材であるクリーナコロ96を含むクリーナ手段であるワイパークリーナ118が揺動可能に保持されている。
キャップホルダ112A、112B(区別しないときは「キャップホルダ112」という)には、それぞれ、2つの記録ヘッド34のノズル面をそれぞれキャッピングする2つのキャップ92aと92b、キャップ92cと92dを保持している。
ここで、印字領域に最も近い側のキャップホルダ112Aに保持したキャップ92aには可撓性チューブ119を介して吸引手段であるチュービングポンプ(吸引ポンプ)120を接続し、その他のキャップ92b、92c、92dはチュービングポンプ120を接続していない。即ち、キャップ92aのみを吸引(回復)および保湿用キャップ(以下、「吸引用キャップ」と称することもある)とし、その他のキャップ92b、92c、92dはいずれも単なる保湿用キャップとしている。したがって、記録ヘッド34の回復動作を行うときには、回復動作を行う記録ヘッド34を吸引用キャップ92aによってキャッピング可能な位置に選択的に移動させる。
また、これらのキャップホルダ112A、112Bの下方にはフレーム111に回転自在に支持したカム軸121を配置し、このカム軸121には、キャップホルダ112A、112Bを昇降させるためのキャップカム122A、122Bと、ワイパーブレード93を昇降させるためのワイパーカム124、キャリッジロック115をキャリッジロックアーム117を介して昇降させるためのキャリッジロックカム125と、空吐出受け94内で空吐出される液滴がかかる空吐出着弾部材である回転体としてのコロ126と、ワイパークリーナ118を揺動させるためのクリーナカム128をそれぞれ設けている。
ここで、キャップ92はキャップカム122A,122Bにより昇降させられる。ワイパーブレード93はワイパーカム124により昇降させられ、下降時にワイパークリーナ118が進出して、このワイパークリーナ118のクリーナコロ96と空吐出受け94のワイパークリーナ95とに挟まれながら下降することで、ワイパーブレード93に付着したインクが空吐出受け94内に掻き落とされる。
キャリッジロック115は圧縮バネによって上方(ロック方向)に付勢されて、キャリッジロックカム125で駆動されるキャリッジロックアーム117を介して昇降させられる。
そして、チュービングポンプ120およびカム軸121を回転駆動するために、モータ131の回転をモータ軸131aに設けたモータギヤ132に、チュービングポンプ120のポンプ軸120aに設けたポンプギヤ133を噛み合わせ、更にこのポンプギヤ133と一体の中間ギヤ134に中間ギヤ135を介して一方向クラッチ137付きの中間ギヤ136を噛み合わせ、この中間ギヤ136と同軸の中間ギヤ138に中間ギヤ139を介してカム軸121に固定したカムギヤ140を噛み合わせている。なお、クラッチ137付きの中間ギヤ136、138の回転軸である中間軸141はフレーム111にて回転可能に保持している。
また、カム軸121にはホームポジションを検出するためのホームポジションセンサ用カム142を設け、このサブシステム91に設けたホームポジションセンサにてキャップ92が最下端に来たときにホームポジションレバーを作動させ、センサが開状態になってモータ131(ポンプ120以外)のホームポジションを検知する。なお、電源オン時には、キャップ92(キャップホルダ112)の位置に関係なく上下(昇降)し、移動開始までは位置検出を行わず、キャップ92のホーム位置(上昇途中)を検知した後に、定められた量を移動して最下端へ移動する。その後、キャリッジが左右に移動して位置検知後キャップ位置に戻り、記録ヘッド34がキャッピングされる。
符号142はホームポジションセンサ用カムを示す。
Next, the outline of the configuration of the
In the frame (maintenance device frame) 111 of the
The
Here, a tubing pump (suction pump) 120, which is suction means, is connected to the
A
Here, the
The
Then, in order to rotationally drive the
In addition, the
次に、キャップ92の保持機構および昇降機構(上下動機構)の詳細について図9を参照して説明する。なお、図9はキャップ保持昇降機構部の側面説明図である。
キャップ保持機構であるキャップホルダ112Aは、キャップ92a、キャップ92b(これらを併せて「キャップ92A」と称することがある)を昇降可能に保持するホルダ151と、ホルダ151の底面とキャップ92Aの底部との間に介装されてキャップ92Aを上方に付勢するスプリング152と、ホルダ151を前後方向(記録ヘッド34のノズルの並び方向)に移動可能に保持するスライダ153とを有している。
キャップ92Aは両端部に設けたガイドピン150aをホルダ151の図示を省略しているガイド溝に上下動可能に、底面に設けたガイド軸150bをホルダ151に上下動可能に挿通して、ホルダ151に対して上下動可能に装着している。キャップ92Aとキャップホルダ151との間に介装したスプリング152、152はキャップ92a、92bを上方向(キャッピング時にノズル面側に押圧する方向)に付勢している。
スライダ153は、前後端に設けたガイドピン154、155をフレーム111に形成したガイド溝156に摺動可能に嵌め合わせることで、スライダ153およびホルダ151およびキャップ92A全体が上下動できる構成としている。
そして、スライダ153の下面に設けたカムピン157をキャップカム122Aの図示しないカム溝に嵌め合わせて、モータ131の回転が伝達されるカム軸121の回転に同動するキャップカム122Aの回転によってスライダ153、ホルダ151およびキャップ92Aが上下動するようにしている。
更に、吸引用キャップ92aにはスライダ153およびホルダ151を挿通して、キャップ92aの短手方向に対してキャップ中央位置の下方からチューブ119を這い回して接続している。
なお、キャップ92c,92d(これらを併せて「キャップ92B」と称することがある)を保持するキャップホルダ112Bおよびこれを上下動させる構成も上記と同様であるので説明を省略する。ただし、キャップ92c、92dにはチューブ119は接続されない。このように、1つの駆動源であるモータ131を駆動することによって1つの軸であるカム軸121が回転し、このカム軸121の回転によってカム軸121に固定したカム122A,122Bが回転して、キャップ92Aおよびキャップ92Bが上下動する構成としている。
Next, the holding mechanism of the
The
In the cap 92A, the
The
Then, the
Furthermore, the
The
本発明のインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機、などに特に好適に適用することができる。 The ink jet recording apparatus and the ink jet recording method of the present invention can be applied to various recordings by an ink jet recording method, and particularly suitable for, for example, an ink jet recording printer, a facsimile machine, a copying machine, a printer / fax / copier complex machine, etc. It can be applied to
−インク記録物−
本発明のインクジェット記録方法により記録されたインク記録物は、本発明のインク記録物である。本発明のインク記録物は、記録媒体上に本発明のインクにより記録された画像を有してなる。
本発明に用いる記録媒体とは、本発明のインクが着弾し、画像が形成されうるものであれば特に制限はない。例えば、普通紙、印刷用塗工紙、光沢紙、特殊紙などが挙げられる。上記に例示した用紙には、炭酸カルシウム、タルク、カオリンまたは硫酸アルミニウム(硫酸バンド)などが配合されており、本発明のインクジェット記録インクが同用紙に着弾した際に、多価金属イオン、具体的には、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムなどの2価または3価の金属イオンが溶出するものである。
前記のように、本発明はどんな紙でも使用できるが、特に普通紙が好ましい。ここで、「普通紙」とは、電子写真式複写機、簡易オフセット印刷機、プリンタ、或いは旧来のジアゾ複写機等々のハードコピー形成技術を用いたオフィスユース、ホームユース或いはパーソナルユース用画像形成装置内での通紙性、搬送性ある画像支持のための紙媒体全般を指す。普通紙は、Plain Paperの訳かとも思われるが、今日、Plain Paperの主流は、上質紙である。それ故、上質紙をPlain Paperと云うことも多く、これを用いた典型的な画像形成技術としての電子写真方式の画像媒体はPPC(Plain Paper Copy)の略称で親しまれている。
本発明におけるインクは、上記の多価金属イオンと反応して顔料が凝集し、高い画像濃度が得られるものである。しかし、上記に例示した用紙のうち例えば普通紙では、高画像濃度の実現が困難であった。
普通紙に含まれる填料やサイズ剤定着剤等の多くは難水溶性の金属塩である。また、水溶性の金属塩が含まれていても含有量が少ない。よって、水溶性の多価金属塩等を紙面上に加工した紙と比べると普通紙は多価金属イオンの溶出が少なく、従来技術では画像濃度向上効果が得られなかった。
本発明においては、上記加工した紙はもちろん、普通紙の様に多価金属イオンの溶出が少ない紙でも高画像濃度を実現することができる。普通紙の市販品としては、例えば、上質紙マイペーパー(株式会社リコー製)、Xerox4024(株式会社富士ゼロックス製)などが挙げられる。
-Ink recording material-
The ink recorded matter recorded by the ink jet recording method of the present invention is the ink recorded matter of the present invention. The ink recorded matter of the present invention comprises an image recorded by the ink of the present invention on a recording medium.
The recording medium used in the present invention is not particularly limited as long as the ink of the present invention can land and an image can be formed. For example, plain paper, coated paper for printing, glossy paper, special paper and the like can be mentioned. The paper exemplified above contains calcium carbonate, talc, kaolin or aluminum sulfate (sulfuric acid band) and the like, and when the ink jet recording ink of the present invention lands on the same paper, polyvalent metal ions, specifically In these, divalent or trivalent metal ions such as calcium, magnesium and aluminum are eluted.
As mentioned above, although any paper can be used in the present invention, plain paper is particularly preferred. Here, “plain paper” refers to an image forming apparatus for office use, home use or personal use using hard copy forming technology such as an electrophotographic copying machine, a simple offset printing machine, a printer, or a conventional diazo copying machine. This refers to paper media in general for image-passing and transportable image support. Plain paper seems to be a translation of Plain Paper, but the mainstream of Plain Paper is fine paper today. Therefore, high-quality paper is often referred to as plain paper, and an electrophotographic image medium as a typical image forming technology using this is commonly known as PPC (Plain Paper Copy).
The ink according to the present invention reacts with the above-described polyvalent metal ion to coagulate the pigment and obtain a high image density. However, among the sheets exemplified above, for example, plain paper, it has been difficult to realize high image density.
Most of fillers, sizing agents, fixing agents, and the like contained in plain paper are metal salts having poor water solubility. Moreover, even if it contains a water-soluble metal salt, its content is small. Therefore, compared with the paper which processed water-soluble polyvalent metal salt etc. on the paper surface, plain paper has little elution of polyvalent metal ion, and the image density improvement effect was not acquired in the prior art.
In the present invention, high image density can be realized with paper having little elution of polyvalent metal ions as well as the above-mentioned processed paper as well as plain paper. Examples of commercial products of plain paper include high-quality paper My Paper (manufactured by Ricoh Co., Ltd.) and Xerox 4024 (manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd.).
本発明のインクは、紙から溶出してくるCaイオン量が、1.0×10−4〜5.0×10−4[g/g]の紙に対して使用するのが好ましい。該Caイオン量が1.0×10−4[g/g]以上だと、顔料分散剤との反応凝集による画像濃度向上の効果が向上する。また該Caイオン量が5.0×10−4[g/g]以下であることで、紙へのインクの浸透が阻害されないのでインクの乾燥性が向上し、耐擦過性および耐マーカー性も向上する。
上記紙から溶出してくるCaイオン量は、次の方法により算出したものである。
即ち、紙を2.5cm(±0.5cm)×3.5cm(±0.5cm)四方の紙片に裁断純水を0.8μmのセルロースアセテートフィルター(アドバンテック社製)でろ過して紙粉等の異物を除去した後、浸漬液に含まれるCaイオンをICP発光分光分析装置によって定量する。ここで得られたCaイオン濃度[ppm]に、高純水の重量である200gを掛け、更に浸漬させた紙の重量である16gで除して、紙から溶出してくるCaイオン量[g/g]を算出する。
例えば、MyPaper(株式会社リコー製)のCaイオン量は4.3×10−4[g/g]であり、Xerox4024(株式会社富士ゼロックス製)のCaイオン量は1.7×10−4[g/g]である。
The ink of the present invention is preferably used for paper having an amount of Ca ions eluted from paper of 1.0 × 10 −4 to 5.0 × 10 −4 [g / g]. When the amount of Ca ions is 1.0 × 10 −4 [g / g] or more, the effect of improving the image density by the reaction aggregation with the pigment dispersant is improved. Further, when the Ca ion content is 5.0 × 10 −4 [g / g] or less, since the penetration of the ink into the paper is not inhibited, the drying property of the ink is improved, and the scratch resistance and the marker resistance are also improved. improves.
The amount of Ca ions eluted from the paper is calculated by the following method.
That is, the paper is cut into 2.5 cm (. +-. 0.5 cm) .times.3.5 cm (. +-. 0.5 cm) square pieces of paper, pure water is filtered with a 0.8 .mu.m cellulose acetate filter (manufactured by Advantec Co., Ltd.) After removing the foreign matter, the Ca ion contained in the immersion liquid is quantified by an ICP emission spectrophotometer. The Ca ion concentration [ppm] obtained here is multiplied by 200 g which is the weight of high pure water, and it is further divided by 16 g which is the weight of the soaked paper, and the amount of Ca ion eluted from the paper [g / g Calculate].
For example, the amount of Ca ions in MyPaper (manufactured by Ricoh Co., Ltd.) is 4.3 × 10 −4 [g / g], and the amount of Ca ions in Xerox 4024 (manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd.) is 1.7 × 10 −4 [g / g]. g / g].
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。「部」は、特に明示しない限り「質量部」を表す。「%」は、特に明示しない限り「質量%」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples. The term "parts" refers to "parts by mass" unless otherwise specified. "%" Represents "% by mass" unless otherwise specified.
<モノマーの合成>
[原料合成]
アミノメチレンジホスホン酸の合成
68.4部の亜リン酸、25部のホルムアミド、クロロベンゼン200部を反応容器に入れ、窒素置換しながら100℃で1時間撹拌した。その後、30℃まで冷却し、三塩化リン152.8部をゆっくり滴下投入した。その後、更に60℃で3時間撹拌した。冷却後、溶液を除き、残った高粘性残渣に水冷しながら水200部を加えて溶解させ、4時間加熱還流した。その後冷却すると目的物の結晶が析出した。これをろ取、乾燥し、目的物50.3部を得た。ESIによる質量分析ではm/z(+)191.75を示し、分子量計算値191.02+1と誤差範囲で一致した。
<Synthesis of Monomer>
Raw material synthesis
Synthesis of aminomethylenediphosphonic acid 68.4 parts of phosphorous acid, 25 parts of formamide, and 200 parts of chlorobenzene were placed in a reaction vessel and stirred at 100 ° C. for 1 hour while replacing with nitrogen. Thereafter, it was cooled to 30 ° C., and 152.8 parts of phosphorus trichloride was slowly added dropwise. Thereafter, the mixture was further stirred at 60 ° C. for 3 hours. After cooling, the solution was removed, and the remaining highly viscous residue was dissolved by adding 200 parts of water while cooling with water, and the mixture was heated to reflux for 4 hours. After that, when it was cooled, crystals of the desired product were precipitated. The resultant was collected by filtration and dried to obtain 50.3 parts of a desired product. Mass spectrometry by ESI showed m / z (+) 191.75, which was in agreement with the calculated molecular weight of 191.02 + 1 with an error range.
[モノマー1−1:メタクリルアミドメチレンジホスホン酸二テトラエチルアンモニウム塩]
反応容器にアミノメチレンジホスホン酸19.2部を入れ、次いでテトラエチルアンモニウムヒドロキシド(東京化成社製、35%水溶液)179.8部をイオン交換水83.1部で溶解させた水溶液を投入し、撹拌しながら完全に溶解させた。次にフラスコを5℃に冷却しながらメタクリル酸クロリド(東京化成社製)13.5部をゆっくり滴下した。滴下終了後さらに30分撹拌し、その後、濃塩酸14.55部を冷却しながら滴下した。反応液を塩化メチレンで3回抽出洗浄し、残った水溶液を750部のアセトン中に滴下し、デカンテーションにより目的物を分離した。エバポレーターにより水を除去し、49.5部の目的物を得た。
この物1.1部をイオン交換水110部に溶解させ、チモールフタレイン(関東化学社製)を指示薬として0.1N KOHメタノール溶液で中和滴定し、酸価を求めたところ107であった。この結果は、4つの酸性基が2個のテトラエチルアンモニウム塩になっているとして計算した108mgKOH/gと同等であった。
[Monomer 1-1: Methacrylamide methylene diphosphonic acid ditetraethyl ammonium salt]
Into a reaction vessel, 19.2 parts of aminomethylenediphosphonic acid is added, and then an aqueous solution in which 179.8 parts of tetraethylammonium hydroxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 35% aqueous solution) is dissolved with 83.1 parts of ion exchanged water Completely dissolved with stirring. Next, 13.5 parts of methacrylic acid chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was slowly dropped while the flask was cooled to 5 ° C. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 30 minutes, and then 14.55 parts of concentrated hydrochloric acid was added dropwise while cooling. The reaction solution was extracted and washed three times with methylene chloride, the remaining aqueous solution was dropped into 750 parts of acetone, and the desired product was separated by decantation. Water was removed by an evaporator to obtain 49.5 parts of the desired product.
An acid value was determined by dissolving 1.1 parts of this substance in 110 parts of ion-exchanged water and performing neutralization titration with 0.1 N KOH methanol solution using thymolphthalein (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) as an indicator. . This result was equivalent to 108 mg KOH / g, which was calculated as four acid groups becoming two tetraethyl ammonium salts.
[モノマー1−2:アクリルアミドメチレンジホスホン酸二テトラ-n-ブチルアンモニウム塩]
モノマー1−1の合成で、メタクリル酸クロリド13.5部を使用する代わりに、アクリル酸クロリド(東京化成社製)11.6部を使用し、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド(東京化成社製、35%水溶液)179.8部とイオン交換水83.1部の代わりに、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド(東京化成社製、40%水溶液)277.2部とイオン交換水33.7部を使用するほかは同様にして、目的物65部を得た。
[Monomer 1-2: Acrylamido methylene diphosphonic acid ditetra-n-butyl ammonium salt]
In the synthesis of monomer 1-1, 11.6 parts of acrylic acid chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is used instead of 13.5 parts of methacrylic acid chloride, and 35% of tetraethyl ammonium hydroxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 27.27 parts of tetrabutylammonium hydroxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 40% aqueous solution) and 33.7 parts of ion exchange water are used instead of 179.8 parts of an aqueous solution and 83.1 parts of ion exchange water. Similarly, 65 parts of the desired product were obtained.
[モノマー2−1の前駆体 2−ナフトエ酸−2−ヒドロキシエチルエステルの合成]
62.0g(525mmol)の1,6−ヘキサンジオール(東京化成社製)を700mLの塩化メチレンに溶解し、20.7g(262mmol)のピリジンを加えた。
この溶液に、50.0g(262mmol)の2−ナフタレンカルボニルクロリド(東京化成社製)を100mLの塩化メチレンに溶解した溶液を、2時間かけて攪拌しながら滴下した後、室温で6時間攪拌した。得られた反応溶液を水洗した後、有機相を単離し、硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を留去した。残留物を、溶離液として塩化メチレン/メタノール(体積比98/2)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、52.5gの2−ナフトエ酸−2−ヒドロキシエチルエステルを得た。
[Precursor of Monomer 2-1: Synthesis of 2-naphthoic acid-2-hydroxyethyl ester]
62.0 g (525 mmol) of 1,6-hexanediol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 700 mL of methylene chloride, and 20.7 g (262 mmol) of pyridine was added.
A solution of 50.0 g (262 mmol) of 2-naphthalenecarbonyl chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in 100 mL of methylene chloride was added dropwise to this solution with stirring over 2 hours, and then stirred at room temperature for 6 hours . The resulting reaction solution is washed with water, and the organic phase is isolated, dried over magnesium sulfate and evaporated. The residue was purified by silica gel column chromatography using methylene chloride / methanol (volume ratio 98/2) mixed solvent as an eluent to obtain 52.5 g of 2-naphthoic acid-2-hydroxyethyl ester.
[モノマー2−1の合成]
次に、42.1g(155mmol)の2−ナフトエ酸−2−ヒドロキシエチルエステルを80mLの乾燥メチルエチルケトンに溶解し、60℃まで加熱した。この溶液に、24.0g(155mmol)の2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(昭和電工社製、カレンズMOI)を20mLの乾燥メチルエチルケトンに溶解した溶液を、1時間かけて攪拌しながら滴下した後、70℃で12時間攪拌した。室温まで冷却した後、溶媒を留去した。残留物を、溶離液として塩化メチレン/メタノール(体積比99/1)混合溶媒を用いて、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、57.0gの下記構造式1で表される構造を有するモノマー2−1を得た。
[Synthesis of Monomer 2-1]
Next, 42.1 g (155 mmol) of 2-naphthoic acid-2-hydroxyethyl ester was dissolved in 80 mL of dry methyl ethyl ketone and heated to 60.degree. A solution of 24.0 g (155 mmol) of 2-methacryloyloxyethyl isocyanate (Karen MOI, manufactured by Showa Denko KK) dissolved in 20 mL of dry methyl ethyl ketone is added dropwise to this solution while stirring over 1 hour, and then the solution is heated to 70 ° C. The mixture was stirred for 12 hours. After cooling to room temperature, the solvent was distilled off. The residue is purified by silica gel column chromatography using a mixed solvent of methylene chloride / methanol (99/1 by volume) as an eluent to obtain 57.0 g of a monomer having a structure represented by the following structural formula 1 I got one.
[モノマー2−2の合成]
1,6−ヘキサンジオールに代えて、エチレングリコール(東京化成社製)を用いた点以外は、モノマー2−1と同様にして下記構造式2で表される構造を有するモノマー2−2を得た。
[Synthesis of Monomer 2-2]
A monomer 2-2 having a structure represented by the following
[モノマー2−3の合成]
1,6−ヘキサンジオールに代えて、1,12−ドデカンジオール(東京化成社製)を用いた点以外は、モノマー2−1と同様にして下記構造式3で表される構造を有するモノマー2−3を得た。
[Synthesis of Monomer 2-3]
[モノマー2−4の合成]
1,6−ヘキサンジオールに代えて、1,16−ヘキサデカンジオール(東京化成社製)を用いた点以外は、モノマー2−1と同様にして下記構造式4で表される構造を有するモノマー2−4を得た。
[Synthesis of Monomer 2-4]
<ジホスホン酸基を有する共重合体ポリマーの合成>
[合成例1;ジホスホン酸基を有する共重合体ポリマー1の合成]
ガス導入管、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、36部のモノマー2−1を入れ、370部のN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させた。そこへ、24部のモノマー1−1を75部のイオン交換水に溶解させた水溶液を加え、アルゴン雰囲気下にて、75℃に加熱した。そこへ、1.3部の2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(東京化成社製)を30部のDMFに溶解させたDMF溶液を滴下ろうとで滴下した。75℃で6時間撹拌を続け、その後冷却し重合を停止した。
反応液中の不溶物を除去し、反応液をテトラヒドロフランとヘキサンの混合液(体積比40:100)で三回洗浄した。次いで、エバポレーターにより溶媒を除去したのち、60℃で真空乾燥し56部の樹脂を得た。
この樹脂1部をイオン交換水100部に溶解させ、チモールフタレインを指示薬として0.1NKOHメタノール溶液で滴定して酸価を求めたところ、43mgKOHであった。モノマー1−1の酸価から仕込み比通りに共重合されたとして計算される値43mgKOHとよく一致した。
この酸価値をもとにテトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて中和しながら10質量%の樹脂水溶液を作製した。この溶液の粘度を25℃で測定したところ2.3mPa・sであった。こうして得られた10質量%の樹脂水溶液を顔料分散体作製に使用した。
モノマー原料のアレンドロン酸の滴定結果からチモールフタレインの変色時にはホスホン酸の4個のOH基の内、3個が中和されることがわかることから、中和して得られた樹脂は、4個のOH基のうち、3個がテトラエチルアンモニウムイオンで中和されたものである。
<Synthesis of Copolymer Polymer Having Diphosphonic Acid Group>
Synthesis Example 1 Synthesis of
A reaction vessel equipped with a gas inlet tube, a thermometer and a reflux condenser was charged with 36 parts of monomer 2-1 and dissolved in 370 parts of N, N-dimethylformamide (DMF). The aqueous solution which melt | dissolved 24 parts of monomers 1-1 in 75 parts of ion-exchange water was added there, and it heated at 75 degreeC under argon atmosphere. Thereto, a DMF solution prepared by dissolving 1.3 parts of 2,2′-azobisisobutyronitrile (AIBN) (manufactured by Tokyo Kasei Kogyo Co., Ltd.) in 30 parts of DMF was added dropwise with a dropping wax. Stirring was continued at 75 ° C. for 6 hours and then cooled to terminate polymerization.
The insoluble matter in the reaction solution was removed, and the reaction solution was washed three times with a mixture of tetrahydrofuran and hexane (volume ratio 40: 100). Then, the solvent was removed by an evaporator, and the residue was vacuum dried at 60 ° C. to obtain 56 parts of a resin.
One part of this resin was dissolved in 100 parts of deionized water, and thymolphthalein as an indicator was titrated with a 0.1 N KOH methanol solution to obtain an acid value, which was 43 mg KOH. The value was in good agreement with the value 43 mg KOH calculated as copolymerized according to the charge ratio from the acid value of monomer 1-1.
Based on this acid value, a 10% by mass resin aqueous solution was prepared while being neutralized with a tetraethylammonium hydroxide aqueous solution. It was 2.3 mPa * s when the viscosity of this solution was measured at 25 degreeC. The 10% by weight aqueous resin solution thus obtained was used for pigment dispersion preparation.
It is found from the titration results of the monomer raw material alendroonic acid that three out of four OH groups of phosphonic acid are neutralized at the time of discoloration of thymolphthalein, so the resin obtained by neutralization is Of the four OH groups, three were neutralized with tetraethylammonium ion.
[合成例2(ポリマー2の合成)〜合成例16(ポリマー16の合成)]
表1に示されるように、一般式(5)のモノマー(1)の質量%、一般式(6)のモノマー(2)の質量%をそれぞれ変え、表2に表される反応条件で合成した他は、合成例1と同様にして、ポリマー2〜16を合成した。
連鎖移動剤としてのα−チオグリセロールは、東京化成社製のものを用いた。
得られたポリマー2〜16はそれぞれ、表1に示されるような塩組成(一般式(1)のM)に中和し、または中和せず、そのまま顔料分散体作製に使用した。ポリマー2〜16それぞれの10質量%水溶液の25℃での粘度を表1に示す。
Synthesis Example 2 Synthesis of
As shown in Table 1, the mass% of the monomer (1) of the general formula (5) and the mass% of the monomer (2) of the general formula (6) were respectively changed, and synthesis was performed under the reaction conditions shown in Table 2.
As α-thioglycerol as a chain transfer agent, one manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. was used.
The obtained
表1中、TetraEtAはテトラエチルアンモニウムイオンを、TetraBuAはテトラブチルアンモニウムイオンを表す。3TetraEtA、1H等はM+がTetraEtAイオンが3個、プロトンが1個を表す。 In Table 1, TetraEtA represents tetraethylammonium ion, and TetraBuA represents tetrabutylammonium ion. In 3TetraEtA, 1H and the like, M + represents 3 TetraEtA ions and 1 proton.
[比較合成例1;ポリマー17]
公知である特表2009−513802号公報の実施例5に従い、比較合成例1のポリマー17を合成した。
[Comparative Synthesis Example 1; Polymer 17]
Polymer 17 of Comparative Synthesis Example 1 was synthesized according to Example 5 of JP-A-2009-513802, which is publicly known.
[比較合成例2;ポリマー18]
公知である特表2009−513802号公報の実施例1に従い、比較合成例2のポリマー18を合成した。
[Comparative Synthesis Example 2; Polymer 18]
Polymer 18 of Comparative Synthesis Example 2 was synthesized according to Example 1 of JP-A-2009-513802 which is publicly known.
[比較合成例用モノマー5の合成]
フラスコにアレンドロン酸(東京化成工業社製)25部を入れ、次いでテトラエチルアンモニウムヒドロキシド(東京化成工業社製、35%水溶液)179.8部とイオン交換水83.1部からなる水溶液を投入し、撹拌しながら完全に溶解させた。次にフラスコを5℃に冷却しながらメタクリル酸クロリド(東京化成工業社製)13.32部をゆっくり滴下した。滴下終了後さらに30分撹拌し、その後、濃塩酸14.53部を冷却しながら滴下した。反応液を塩化メチレンで3回抽出洗浄し、残った水溶液を800部のメタノール中に滴下し、目的物を析出させた。ろ過により55部の目的物モノマー5であるテトラエチルアンモニウム 1−ヒドロキシ−4−メタクリルアミドブタン−1,1−ジイルビス(ヒドロゲンホスホネート)を得た。
[Synthesis of Monomer 5 for Comparative Synthesis Example]
25 parts of alendronate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is placed in a flask, and then an aqueous solution consisting of 179.8 parts of tetraethylammonium hydroxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry, 35% aqueous solution) and 83.1 parts of ion exchanged water is charged. And completely dissolved with stirring. Next, while the flask was cooled to 5 ° C., 13.32 parts of methacrylic acid chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was slowly dropped. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 30 minutes, and then 14.53 parts of concentrated hydrochloric acid was added dropwise while cooling. The reaction solution was extracted and washed three times with methylene chloride, and the remaining aqueous solution was dropped into 800 parts of methanol to precipitate the desired product. Filtration gave 55 parts of the desired product monomer 5, tetraethylammonium 1-hydroxy-4-methacrylamidobutane-1,1-diylbis (hydrogen phosphonate).
[比較合成例3;ポリマー19の合成]
ガス導入管、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、アルゴン雰囲気下にて、450部のN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を入れ、75℃に加熱した。そこへ、75部の比較合成用モノマー5の水溶液558部とベンジルアクリレート75部のDMF溶液525部と2,2’−アゾビスイソブチロニトリル14部を溶解したDMF溶液464部をそれぞれ12回に分けて30分毎に加えた。すべて加えた後にさらに4時間撹拌を続け、その後冷却し重合を停止した。
析出物をろ別し、ヘキサンで洗浄し、乾燥して共重合体(ポリマー19)140部を得た。得られた樹脂は、合成例と同様に酸価測定し、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて中和処理し、樹脂溶液として用いた。
Comparative Synthesis Example 3 Synthesis of Polymer 19
In an argon atmosphere, 450 parts of N, N-dimethylformamide (DMF) was placed in a reaction vessel equipped with a gas inlet tube, a thermometer and a reflux condenser, and heated to 75 ° C. Thereto, each of 558 parts of an aqueous solution of 75 parts of a monomer for comparison synthesis 5 and 525 parts of a DMF solution of 75 parts of benzyl acrylate and 14 parts of a DMF solution in which 14 parts of 2,2'-azobisisobutyronitrile have been dissolved 12 Divided into 30 minutes each. Stirring was continued for a further 4 hours after everything had been added and then cooled to stop the polymerization.
The precipitate was separated by filtration, washed with hexane and dried to obtain 140 parts of a copolymer (polymer 19). The acid value of the obtained resin was measured in the same manner as in the synthesis example, and the resin was neutralized using a tetraethylammonium hydroxide aqueous solution and used as a resin solution.
[比較合成例4;ポリマー20の合成]
ガス導入管、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、アルゴン雰囲気下にて、182部のN,N−ジメチルホルムアミド(DMF、関東化学社製)を入れ、75℃に加熱した。そこへ、30部の比較合成用モノマー5を193部の水に溶解させた水溶液223部とベンジルアクリレート(東京化成工業社製)24部とN−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミド(東京化成工業社製/以降DMAPAAと略記)6部を182部のDMFに溶解させたDMF溶液212部と2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(東京化成工業社製/以降AIBNと略記)5.4部を182部のDMFに溶解させたDMF溶液187.4部をそれぞれ12回に分けて30分毎に加えた。すべて加えた後にさらに75℃で4時間撹拌を続け、その後冷却し重合を停止した。
その後、比較合成例3と同様に処理し、樹脂溶液として用いた。
Comparative Synthesis Example 4 Synthesis of Polymer 20
In an argon atmosphere, 182 parts of N, N-dimethylformamide (DMF, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was placed in a reaction vessel equipped with a gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser, and heated to 75 ° C. Thereto, 223 parts of an aqueous solution prepared by dissolving 30 parts of the comparative synthesis monomer 5 in 193 parts of water, 24 parts of benzyl acrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and N- [3- (dimethylamino) propyl] acrylamide (Tokyo) 212 parts of a DMF solution prepared by dissolving 6 parts of Chemical Industries, Ltd./abbreviated as DMAPAA hereinafter in DMF, and 2,2′-azobisisobutyro nitrile (abbreviated as Tokyo Chemical Industry Co., Ltd./abbreviated as AIBN) 5 187.4 parts of a DMF solution in which 4 parts were dissolved in 182 parts of DMF was added in 12 portions each and every 30 minutes. Stirring was further continued at 75 ° C. for 4 hours after all the addition, and then the polymerization was stopped by cooling.
Then, it processed similarly to the comparative synthesis example 3, and used as a resin solution.
[比較合成例用モノマー6の合成]
フラスコにアレンドロン酸(東京化成工業社製)25部を入れ、次いで水酸化ナトリウム17.1部をイオン交換水200部で溶解させた水溶液を投入し、撹拌しながら完全に溶解させた。次にフラスコを5℃に冷却しながらメタクリル酸クロリド(東京化成工業社製)13.32部をゆっくり滴下した。滴下終了後さらに30分撹拌し、その後、濃塩酸14.53部を冷却しながら滴下した。反応液を塩化メチレンで3回抽出洗浄し、残った水溶液を800部のメタノール中に滴下し、目的物を析出させた。ろ過により35部の目的物モノマー6であるソジウム 1−ヒドロキシ−4−メタクリルアミドブタン−1,1−ジイルビス(ヒドロゲンホスホネート)を得た。
[Synthesis of Monomer 6 for Comparative Synthesis Example]
Twenty-five parts of alendronic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was placed in a flask, and then an aqueous solution prepared by dissolving 17.1 parts of sodium hydroxide in 200 parts of ion-exchanged water was charged and completely dissolved with stirring. Next, while the flask was cooled to 5 ° C., 13.32 parts of methacrylic acid chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was slowly dropped. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 30 minutes, and then 14.53 parts of concentrated hydrochloric acid was added dropwise while cooling. The reaction solution was extracted and washed three times with methylene chloride, and the remaining aqueous solution was dropped into 800 parts of methanol to precipitate the desired product. Filtration gave 35 parts of the desired product monomer 6, sodium 1-hydroxy-4-methacrylamide butane-1,1-diyl bis (hydrogen phosphonate).
[比較合成例5;ポリマー21の合成]
ガス導入管、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、アルゴン雰囲気下にて、193部のN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を入れ、75℃に加熱した。そこへ、30部の比較合成例用モノマー6を193部の水に溶解させた水溶液223部とベンジルアクリレート(東京化成工業社製)24部とトリメチル−2−メタクリロイルオキシエチルアンモニウムクロリド(東京化成工業社製、TMMEAC)6部を182部のDMFに溶解させたDMF溶液212部と2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(東京化成工業社製)5.4部を182部のDMFに溶解させたDMF溶液187.4部をそれぞれ12回に分けて30分毎に加えた。すべて加えた後にさらに75℃で4時間撹拌を続け、その後冷却し重合を停止した。
その後、水酸化ナトリウムを用いて中和する以外は比較合成例3と同様に処理し、樹脂溶液として用いた。
Comparative Synthesis Example 5 Synthesis of Polymer 21
Under an argon atmosphere, 193 parts of N, N-dimethylformamide (DMF) was charged into a reaction vessel equipped with a gas inlet tube, a thermometer and a reflux condenser, and heated to 75 ° C. Thereto, 223 parts of an aqueous solution prepared by dissolving 30 parts of a monomer 6 for comparative synthesis example in 193 parts of water, 24 parts of benzyl acrylate (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and trimethyl-2-methacryloyloxyethyl ammonium chloride (Tokyo Chemical Industry) Co., Ltd., 6 parts of TMMEAC dissolved in 182 parts of DMF and 212 parts of DMF solution and 5.4 parts of 2,2'-azobisisobutyro nitrile (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) dissolved in 182 parts of DMF 187.4 parts of the DMF solution was added in 12 portions each and added every 30 minutes. Stirring was further continued at 75 ° C. for 4 hours after all the addition, and then the polymerization was stopped by cooling.
Then, it processed similarly to the comparative synthesis example 3 except having neutralized using sodium hydroxide, and it used as a resin solution.
[比較合成例6;ポリマー22の合成]
比較合成例5においてベンジルアクリレートの代わりにステアリルアクリレートをTMMEACの代わりにDMAPAAを用いる他は同様に重合及び処理し、樹脂溶液として用いた。
Comparative Synthesis Example 6 Synthesis of Polymer 22
A stearyl acrylate in place of benzyl acrylate in Comparative Synthesis Example 5 was polymerized and treated in the same manner except that DMAPAA was used in place of TMMEAC, and used as a resin solution.
[比較合成例7;ポリマー23]
公知である特開2014−114409号公報の実施例7に従い、比較合成例7のポリマー23を合成した。
[Comparative Synthesis Example 7; Polymer 23]
The polymer 23 of Comparative Synthesis Example 7 was synthesized according to Example 7 of JP-A-2014-114409, which is publicly known.
<顔料分散体の調製例>
[顔料分散体1の調製]
下記混合物をプレミックスした後、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、媒体:直径0.1mmのジルコニアボール使用)で周速10m/sで10分間循環分散した後、孔径1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、顔料分散体1を得た。
・カーボンブラック(NIPEX 160、デグサ社製)・・・16.0質量部
・ポリマー1の10質量%水溶液・・・40.0質量部
・純水・・・44.0質量部
<Preparation Example of Pigment Dispersion>
[Preparation of Pigment Dispersion 1]
The following mixture is premixed, and after circulating and dispersing for 10 minutes at a peripheral speed of 10 m / s with a disk type bead mill (manufactured by Shinmaru Enterprises, KDL type, medium: zirconia balls with a diameter of 0.1 mm) The
-Carbon black (NIPEX 160, manufactured by Degussa)-16.0 parts by mass-10% by mass aqueous solution of polymer 1-40.0 parts by mass-pure water-44.0 parts by mass
[顔料分散体2〜顔料分散体18調製]
顔料分散体1の調製と同様にして、表3に示す処方により顔料分散体2〜顔料分散体18を調製した。
なお、表3中、カーボンブラック以外の顔料は下記の製品を使用した。
・ピグメントブルー15:3 クロモファインブルーA−220JC、大日精化社製
・ピグメントレッド122 トナーマゼンタEO02、クラリアント社製
・ピグメントイエロー74 ファーストイエロー531、大日精化社製
[
In Table 3, the following products were used as pigments other than carbon black.
Pigment Blue 15: 3 Chromo Fine Blue A-220 JC, manufactured by Dainichi Seisei Co., Ltd. Pigment Red 122 Toner Magenta EO 02, Clariant Co., Ltd.
<インクジェット記録用インクの作製>
[実施例1]
下記材料を混合し、1.5時間攪拌後、孔径1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、インクを得た。
・顔料分散体1(顔料固形分16質量%)・・・・・・・・・・・40.0質量部
・グリセリン(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・・・・・・・10.0質量部
・1,3−ブタンジオール(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・20.0質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(水溶性有機溶剤)・・・1.0質量部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール・・・・・・1.0質量部
(水溶性有機溶剤)
・フッ素系界面活性剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1.0質量部
(固形分100%、ダイキン工業製、ユニダインDSN−403N)
・蒸留水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・27.0質量部
<Production of Ink for Ink Jet Recording>
Example 1
The following materials were mixed, stirred for 1.5 hours, and filtered through a membrane filter with a pore size of 1.2 μm to obtain an ink.
Pigment dispersion 1 (pigment solid content 16% by mass) 40.0 parts by mass Glycerin (water-soluble organic solvent) 10.0 parts by
Fluorine surfactant ····················· 1.0 part by mass (
Distilled water: 27.0 parts by mass
[実施例2〜21]
実施例1と同様の調製方法を用いて、表4に示す処方(質量部)により実施例2〜21のインクを調製した。
[Examples 2 to 21]
Using the same preparation method as Example 1, the inks of Examples 2 to 21 were prepared according to the formulation (parts by mass) shown in Table 4.
[実施例22]
実施例1と同様の調製方法を用いて、下記に示す処方により実施例22のインクを調製した。
・顔料分散体22(顔料固形分16質量%)・・・・・・・・・・40.0質量部
・グリセリン(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・・・・・・・10.0質量部
・1,3−ブタンジオール(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・20.0質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(水溶性有機溶剤)・・・1.0質量部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール・・・・・・1.0質量部
(水溶性有機溶剤)
・フッ素系界面活性剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1.0質量部
(固形分100%、ダイキン工業製、ユニダインDSN−403N)
・ポリマー1の10質量%水溶液・・・・・・・・・・・・・・・16.0質量部
・蒸留水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11.0質量部
Example 22
Using the same preparation method as Example 1, the ink of Example 22 was prepared according to the formulation shown below.
Pigment dispersion 22 (pigment solid content 16% by mass) 40.0 parts by mass Glycerin (water-soluble organic solvent) 10.0 parts by
Fluorine surfactant ····················· 1.0 part by mass (
·································································· ........ 11.0 parts by mass
[比較例1]
実施例1と同様の調製方法を用いて、表4に示す処方により比較例1のインクを調製した。すなわち、この例においては、顔料分散体1の処方におけるポリマー1の替わりに、比較合成例1によるポリマー17を用いた顔料分散体23が使用された。
Comparative Example 1
Using the same preparation method as in Example 1, the ink of Comparative Example 1 was prepared according to the formulation shown in Table 4. That is, in this example, a pigment dispersion 23 using a polymer 17 according to Comparative Synthesis Example 1 was used instead of the
[比較例2−7]
比較例1と同様の調製方法を用いて、表4に示す処方により比較例2−7のインクを調製した。すなわち、この例においては、比較合成例2−7によるポリマー18−23を用いた顔料分散体24−29が使用された。
Comparative Example 2-7
Using the same preparation method as Comparative Example 1, the ink of Comparative Example 2-7 was prepared according to the formulation shown in Table 4. That is, in this example, pigment dispersion 24-29 using polymer 18-23 according to comparative synthesis example 2-7 was used.
[評価結果]
次に、以下に示す評価方法にて、実施例1〜22、比較例1〜7の各インクジェット用インクを評価した。結果を下記表5に示す。
[Evaluation results]
Next, each inkjet ink of Examples 1-22 and Comparative Examples 1-7 was evaluated by the evaluation method shown below. The results are shown in Table 5 below.
<画像濃度>
23℃、50%RH環境下で、インクジェットプリンター(株式会社リコー製、IPSiO GX5000)に作製したインクを充填し、Microsoft Word2000(Microsoft社製)にて作製した64point文字JIS X 0208(1997),2223の一般記号の記載のあるチャートを、普通紙1(XEROX4200、XEROX社製)、および普通紙2(MyPaper、株式会社リコー製)に打ち出し、印字面のJIS X 0208(1997),2223の一般記号部をX−Rite938(エックスライト社製)にて測色し、下記評価基準により判定した。
なお、印字モードはプリンタ添付のドライバで普通紙のユーザー設定より「普通紙−標準はやい」モードを「色補正なし」に改変したモードを使用した。
〔評価基準〕
(ブラック)
A:1.25以上。
B:1.20以上1.25未満。
C:1.10以上1.20未満。
D:1.10未満。
E:顔料がゲル化してインク中に分散できず、印字できない。
(イエロー)
A:0.80以上。
B:0.75以上0.80未満。
C:0.70以上0.75未満。
D:0.70未満。
E:顔料がゲル化してインク中に分散できず、印字できない。
(マゼンタ)
A:0.95以上。
B:0.85以上0.95未満。
C:0.75以上0.85未満。
D:0.75未満。
E:顔料がゲル化してインク中に分散できず、印字できない。
(シアン)
A:1.05以上。
B:0.95以上1.05未満。
C:0.85以上0.95未満。
D:0.85未満。
E:顔料がゲル化してインク中に分散できず、印字できない。
<Image density>
64 point characters JIS X 0208 (1997), 2223 prepared by filling the ink prepared in an ink jet printer (IPCO GX 5000 manufactured by Ricoh Co., Ltd.) under an environment of 23 ° C. and 50% RH and manufactured by Microsoft Word 2000 (manufactured by Microsoft Corp.) The chart with the general symbol is printed on plain paper 1 (XEROX 4200, manufactured by XEROX) and plain paper 2 (MyPaper, manufactured by Ricoh Co., Ltd.), and the general symbol of JIS X 0208 (1997), 2223 of the printed surface The color of each part was measured with X-Rite 938 (manufactured by X-Rite Co., Ltd.), and the color was determined according to the following evaluation criteria.
In addition, the printing mode used the mode which changed the "plain paper-standard is quick" mode to "no color correction" from the user setting of the plain paper with the driver attached to the printer.
〔Evaluation criteria〕
(black)
A: 1.25 or more.
B: 1.20 or more and less than 1.25.
C: 1.10 or more and less than 1.20.
D: less than 1.10.
E: The pigment gels and can not be dispersed in the ink, and printing can not be performed.
(yellow)
A: 0.80 or more.
B: 0.75 or more and less than 0.80.
C: 0.70 or more and less than 0.75.
D: less than 0.70.
E: The pigment gels and can not be dispersed in the ink, and printing can not be performed.
(Magenta)
A: 0.95 or more.
B: 0.85 or more and less than 0.95.
C: 0.75 or more and less than 0.85.
D: less than 0.75.
E: The pigment gels and can not be dispersed in the ink, and printing can not be performed.
(cyan)
A: 1.05 or more.
B: 0.95 or more and less than 1.05.
C: 0.85 or more and less than 0.95.
D: less than 0.85.
E: The pigment gels and can not be dispersed in the ink, and printing can not be performed.
C以上が、実用可能である。 More than C is practical.
<顔料分散体の保存性>
各顔料分散体をポリエチレン容器に入れ、密封し、70℃で2週間保存し、保存前の粘度に対する保存後の粘度の変化率を下記式から求め、下記基準により評価した。
粘度の変化率(%)=(保存後の顔料分散体の粘度/保存前の顔料分散体の粘度)×100
前記粘度の測定には、粘度計(RE500L、東機産業株式会社製)を使用し、サンプルの粘度に合わせて50回転もしくは100回転に調整して測定し、下記の基準をもとに評価した。
[評価基準]
A:粘度の変化率が±5%以内。
B:粘度の変化率が±5%を超え±8%以内。
C:粘度の変化率が±8%を超え±10%以内。
D:粘度の変化率が±10%を超え±30%以内。
E:粘度の変化率が±30%を超える(ゲル化して評価不能)。
<Preservation of pigment dispersion>
Each pigment dispersion was placed in a polyethylene container, sealed, stored at 70 ° C. for 2 weeks, and the rate of change in viscosity after storage relative to the viscosity before storage was determined from the following equation and evaluated according to the following criteria.
Viscosity change rate (%) = (Viscosity of pigment dispersion after storage / viscosity of pigment dispersion before storage) × 100
The viscosity was measured using a viscometer (RE 500L, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), adjusted to 50 revolutions or 100 revolutions according to the viscosity of the sample, and evaluated based on the following criteria. .
[Evaluation criteria]
A: The change rate of viscosity is within ± 5%.
B: The rate of change of viscosity exceeds ± 5% and within ± 8%.
C: The rate of change of viscosity exceeds ± 8% and within ± 10%.
D: The rate of change of viscosity exceeds ± 10% and within ± 30%.
E: The rate of change in viscosity exceeds ± 30% (gelling can not be evaluated).
C以上が、実用可能である。 More than C is practical.
<インクの保存安定性>
各インクをインクカートリッジに充填して60℃で1週間保存、および70℃で2週間保存し、保存前の粘度に対する保存後の粘度の変化率を下記式から求め、下記基準により評価した。
粘度の変化率(%)=(保存後のインクの粘度/保存前のインクの粘度)×100
前記粘度の測定には、粘度計(RE500L、東機産業株式会社製)を使用し、サンプルの粘度に合わせて50回転もしくは100回転に調整して測定し、下記の基準をもとに評価した。
[評価基準]
A:粘度の変化率が±5%以内。
B:粘度の変化率が±5%を超え±8%以内。
C:粘度の変化率が±8%を超え±10%以内。
D:粘度の変化率が±10%を超え±30%以内。
E:粘度の変化率が±30%を超える(ゲル化して評価不能)。
<Storage stability of ink>
Each ink was filled in an ink cartridge, stored at 60 ° C. for 1 week, and stored at 70 ° C. for 2 weeks, and the change rate of viscosity after storage with respect to the viscosity before storage was determined from the following equation and evaluated according to the following criteria.
Viscosity change rate (%) = (viscosity of ink after storage / viscosity of ink before storage) × 100
The viscosity was measured using a viscometer (RE 500L, manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), adjusted to 50 revolutions or 100 revolutions according to the viscosity of the sample, and evaluated based on the following criteria. .
[Evaluation criteria]
A: The change rate of viscosity is within ± 5%.
B: The rate of change of viscosity exceeds ± 5% and within ± 8%.
C: The rate of change of viscosity exceeds ± 8% and within ± 10%.
D: The rate of change of viscosity exceeds ± 10% and within ± 30%.
E: The rate of change in viscosity exceeds ± 30% (gelling can not be evaluated).
表5に、60℃1週間保存評価結果を「インク保存性1」として、70℃2週間保存評価結果を「インク保存性2」として記載した。
C以上が、実用可能である。
Table 5 describes the result of storage evaluation at 60 ° C. for one week as “
More than C is practical.
<吐出回復性>
インクジェットプリンターに実施例1〜22および比較例1〜7の各インクを充填して、HL環境(32±0.5℃、15±5%RH)で3時間放置した後、ノズルチェックパターンを印字し、ドット抜けや飛行曲がりといった吐出不良がないことを確認した。そして、さらにそのままの状態でさらに、6日間放置した。放置終了後、坪量が69.6g/m2、サイズ度が23.2秒、透気度が21.0秒の上質紙マイペーパー(リコー社製)にベタ印字部付きノズルチェックパターンを1枚印字し、ドット抜けや飛行曲がりの有無を確認した。ノズルチェックパターンにインクのドット抜けや飛行曲がりが見られた際には、正常印刷への復帰動作としてプリンターノズルのクリーニングを行い、その合計回数を評価した。得られた合計回数から各インクの吐出回復性を下記評価基準により評価した。
〔評価基準〕
A:クリーニング0回。
B:クリーニング1回。
C:クリーニング2回。
D:クリーニング3回以上5回未満。
E:クリーニング5回以上。
<Discharge recoverability>
An ink jet printer is filled with the inks of Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 7 and left for 3 hours in an HL environment (32 ± 0.5 ° C., 15 ± 5% RH), and then the nozzle check pattern is printed. It was confirmed that there were no discharge defects such as missing dots and flying curves. Then, it was left as it is for another 6 days. After leaving, the quality check paper My Paper (manufactured by Ricoh Co., Ltd.) having a basis weight of 69.6 g / m 2 , a size degree of 23.2 seconds, and an air permeability of 21.0 seconds is used. The sheet was printed, and the presence or absence of dot missing or flying deflection was confirmed. When ink dot missing or flying deflection was observed in the nozzle check pattern, the printer nozzle was cleaned as a return operation to normal printing, and the total number of times was evaluated. From the total number of times obtained, the ejection recoverability of each ink was evaluated according to the following evaluation criteria.
〔Evaluation criteria〕
A: Cleaning 0 times.
B: One cleaning.
C: Cleaning twice.
D:
E: Cleaning 5 times or more.
C以上が、実用可能である。 More than C is practical.
表5の結果から、本発明の構成を持つ実施例のインクは、画像濃度、分散体の安定性、インクの保存安定性、吐出回復性のいずれも実用可能な領域にあり、優れた実用性を有することがわかる。特にインクの保存安定性と吐出回復性では比較例のインクと比べて大きく改善されていることがわかる。
実施例の中でも、一般式(1)で示されるモノマー含有量、および、粘度が好適な範囲に制御されているものは特に評価結果が高く(実施例1〜8、10、13、14、21)、全体の品質が向上する。含有量、および、粘度が好ましい範囲を外れるものは画像濃度、保存性および吐出回復性にやや品質の低下が見られるが、実施可能なレベルである。
本発明のジホスホン酸基を有するポリマーを添加剤として用いた実施例22のインクは、顔料分散剤として用いた他の実施例と比べて全体的にやや品質の低下が見られるが、実施可能なレベルである。
一方で、本発明の構成をとらないものは、インクの保存性、および吐出回復性に劣る(比較例1〜7)。画像濃度には著しい品質低下が見られないものであっても、インクの長期保存および吐出回復性は実施可能なレベルではない。
From the results in Table 5, it is found that the ink of the example having the configuration of the present invention is in a practical region in which all of the image density, the stability of the dispersion, the storage stability of the ink, and the ejection recovery property It can be seen that In particular, it is understood that the storage stability and the ejection recovery property of the ink are greatly improved as compared with the ink of the comparative example.
Among the examples, those having the monomer content shown by the general formula (1) and those whose viscosity is controlled in a suitable range have particularly high evaluation results (Examples 1 to 8, 10, 13, 14, 21) ), Improve the overall quality. If the content and the viscosity are out of the preferable ranges, the image density, the storability and the ejection recovery property show a slight deterioration in quality, but they are practicable levels.
The ink of Example 22 in which the polymer having a diphosphonic acid group of the present invention is used as an additive has a somewhat lower overall quality than the other examples in which it is used as a pigment dispersant, but it is feasible It is a level.
On the other hand, those which do not take the constitution of the present invention are inferior in the ink storability and ejection recovery property (Comparative Examples 1 to 7). Even if the image density does not show significant deterioration, the long-term storage and ejection recovery of the ink are not at a practicable level.
[合成例17;ホスホン酸基を含む共重合体ポリマー24の合成]
ガス導入管、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、30部のモノマー2−1、6部のジメチルアクリルアミド(東京化成社製、DMAM)を入れ、500部のN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させた。そこへ、24部のモノマー1−1を100部のイオン交換水に溶解させた水溶液を加え、アルゴン雰囲気下にて、75℃に加熱した。そこへ、1.8部の2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(東京化成社製)を30部のDMFに溶解させたDMF溶液を滴下ろうとで滴下した。75℃で6時間撹拌を続け、その後冷却し重合を停止した。
反応液中の不溶物を除去し、反応液をテトラヒドロフランとヘキサンの混合液(体積比40:100)で三回洗浄した。次いで、エバポレーターにより溶媒を除去したのち、60℃で真空乾燥し54部の樹脂を得た。
この樹脂1部をイオン交換水100部に溶解させ、チモールフタレインを指示薬として0.1NKOHメタノール溶液で滴定して酸価を求めたところ、43mgKOHであった。モノマー1−1の酸価から仕込み比通りに共重合されたとして計算される値43mgKOHとよく一致した。
この酸価値をもとにテトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて中和しながら10質量%の樹脂水溶液を作製した。この溶液の粘度を25℃で測定したところ2.5mPa・sであった。こうして得られた10質量%の樹脂水溶液を顔料分散体作製に使用した。
モノマー原料のアレンドロン酸の滴定結果からチモールフタレインの変色時にはホスホン酸の4個のOH基の内、3個が中和されることがわかることから、中和して得られた樹脂は、4個のOH基のうち、3個がテトラエチルアンモニウムイオンで中和されたものである。
Synthesis Example 17 Synthesis of Copolymer 24 Containing Phosphonic Acid Group
In a reaction vessel equipped with a gas inlet tube, a thermometer, and a reflux condenser, 30 parts of monomer 2-1, 6 parts of dimethyl acrylamide (DMAM manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), and 500 parts of N, N-dimethylformamide It was dissolved in (DMF). The aqueous solution which melt | dissolved 24 parts of monomers 1-1 in 100 parts of ion-exchange water was added there, and it heated at 75 degreeC under argon atmosphere. Thereto, a DMF solution prepared by dissolving 1.8 parts of 2,2′-azobisisobutyronitrile (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in 30 parts of DMF was dropped using a dropping wax. Stirring was continued at 75 ° C. for 6 hours and then cooled to terminate polymerization.
The insoluble matter in the reaction solution was removed, and the reaction solution was washed three times with a mixture of tetrahydrofuran and hexane (volume ratio 40: 100). Subsequently, the solvent was removed by an evaporator, and the residue was vacuum dried at 60 ° C. to obtain 54 parts of a resin.
One part of this resin was dissolved in 100 parts of deionized water, and thymolphthalein as an indicator was titrated with a 0.1 N KOH methanol solution to obtain an acid value, which was 43 mg KOH. The value was in good agreement with the value 43 mg KOH calculated as copolymerized according to the charge ratio from the acid value of monomer 1-1.
Based on this acid value, a 10% by mass resin aqueous solution was prepared while being neutralized with a tetraethylammonium hydroxide aqueous solution. It was 2.5 mPa * s when the viscosity of this solution was measured at 25 degreeC. The 10% by weight aqueous resin solution thus obtained was used for pigment dispersion preparation.
It is found from the titration results of the monomer raw material alendroonic acid that three out of four OH groups of phosphonic acid are neutralized at the time of discoloration of thymolphthalein, so the resin obtained by neutralization is Of the four OH groups, three were neutralized with tetraethylammonium ion.
[合成例18(ポリマー25の合成)〜合成例36(ポリマー43の合成)]
表6に示されるように、一般式(5)のモノマー(1)の質量%、一般式(6)のモノマー(2)の質量%、一般式(7a)、(7b)、(7c)で表されるモノマー(3)の質量%をそれぞれ変え、表7に表される反応条件で合成した他は、合成例17と同様にして、ポリマー25〜43を合成した。
連鎖移動剤としてのα−チオグリセロールは、東京化成社製のものを用いた。
得られたポリマー25〜43はそれぞれ、表6に示されるような塩組成(一般式(1)のM)に中和し、又は中和せず、そのまま顔料分散体作製に使用した。ポリマー25〜43それぞれの10質量%水溶液の25℃での粘度を表6に示す。
Synthesis Example 18 Synthesis of Polymer 25 to Synthesis Example 36 Synthesis of Polymer 43
As shown in Table 6, the mass% of the monomer (1) of the general formula (5), the mass% of the monomer (2) of the general formula (6), and the general formulas (7a), (7b), (7c) Polymers 25 to 43 were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 17 except that mass% of the monomer (3) to be represented was changed, and synthesis was performed under the reaction conditions shown in Table 7.
As α-thioglycerol as a chain transfer agent, one manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. was used.
The obtained polymers 25 to 43 were each neutralized or not neutralized to a salt composition as shown in Table 6 (M of the general formula (1)), and were used as they were for the preparation of a pigment dispersion. The viscosity at 25 ° C. of a 10% by mass aqueous solution of each of the polymers 25 to 43 is shown in Table 6.
表6中、TetraEtAはテトラエチルアンモニウムイオンをTetraBuAはテトラブチルアンモニウムイオンを表す。3TetraEtA、1H等はM+がTetraEtAイオンが3個、プロトンが1個を表す。
表6中、モノマー(3)の略称を以下に示す。
DMAM:N,N−ジメチルアクリルアミド(東京化成社製)
DMMAM:N,N−ジメチルメタクリルアミド(東京化成社製)
HEAM:2−ヒドロキシエチルアクリルアミド(東京化成社製)
DEAM:N,N−ジエチルアクリルアミド(東京化成社製)
DAAM:ダイアセトンアクリルアミド(東京化成社製)
In Table 6, TetraEtA represents tetraethylammonium ion, and TetraBuA represents tetrabutylammonium ion. In 3TetraEtA, 1H and the like, M + represents 3 TetraEtA ions and 1 proton.
In Table 6, abbreviations for monomer (3) are shown below.
DMAM: N, N-dimethyl acrylamide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
DMMAM: N, N-dimethyl methacrylamide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
HEAM: 2-hydroxyethyl acrylamide (made by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
DEAM: N, N-diethylacrylamide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
DAAM: Diacetone acrylamide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
<顔料分散体の調製例>
[顔料分散体30の調製]
下記混合物をプレミックスした後、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、メディア:直径0.1mmのジルコニアボール使用)で周速10m/sで10分間循環分散した後、孔径1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、顔料分散体30を得た。
・カーボンブラック(NIPEX 160、デグサ社製)・・・16.0質量部
・ポリマー17の10質量%水溶液・・・40.0質量部
・純水・・・44.0質量部
<Preparation Example of Pigment Dispersion>
[Preparation of pigment dispersion 30]
After premixing the following mixture, it is circulated and dispersed for 10 minutes at a peripheral speed of 10 m / s with a disk type bead mill (manufactured by Shinmaru Enterprises Co., Ltd., model KDL, media: zirconia balls with a diameter of 0.1 mm), The pigment dispersion 30 was obtained by filtration through a 2 μm membrane filter.
-Carbon black (NIPEX 160, manufactured by Degussa)-16.0 parts by mass-10% by mass aqueous solution of polymer 17-40.0 parts by mass-pure water-44.0 parts by mass
[顔料分散体31〜顔料分散体54調製]
顔料分散体30の調製と同様にして、表8に示す処方(質量部)により顔料分散体31〜顔料分散体54を調製した。
なお、表8中、カーボンブラック以外の顔料は下記の製品を使用した。
・ピグメントブルー15:3 クロモファインブルーA−220JC、大日精化社製
・ピグメントレッド122 トナーマゼンタEO02、クラリアント社製
・ピグメントイエロー74 ファーストイエロー531、大日精化社製
[Preparation of pigment dispersion 31 to pigment dispersion 54]
Pigment dispersion 31 to pigment dispersion 54 were prepared according to the formulation (parts by mass) shown in Table 8 in the same manner as in the preparation of pigment dispersion 30.
In Table 8, the following products were used as pigments other than carbon black.
Pigment Blue 15: 3 Chromo Fine Blue A-220 JC, manufactured by Dainichi Seisei Co., Ltd. Pigment Red 122 Toner Magenta EO 02, Clariant Co., Ltd.
<インクジェット記録用インクの作製>
[実施例23]
下記材料を混合し、1.5時間攪拌後、孔径1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、インクを得た。
・顔料分散体30(顔料固形分16質量%)・・・・・・・・・・40.0質量部
・グリセリン(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・・・・・・・10.0質量部
・1,3−ブタンジオール(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・20.0質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(水溶性有機溶剤)・・・1.0質量部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール・・・・・・1.0質量部
(水溶性有機溶剤)
・フッ素系界面活性剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1.0質量部
(固形分100%、ダイキン工業製、ユニダインDSN−403N)
・蒸留水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・27.0質量部
<Production of Ink for Ink Jet Recording>
[Example 23]
The following materials were mixed, stirred for 1.5 hours, and filtered through a membrane filter with a pore size of 1.2 μm to obtain an ink.
Pigment dispersion 30 (pigment solid content 16% by mass) 40.0 parts by mass Glycerin (water-soluble organic solvent) 10.0 parts by
Fluorine surfactant ····················· 1.0 part by mass (
Distilled water: 27.0 parts by mass
[実施例24〜47]
実施例1と同様の調製方法を用いて、表9に示す処方により実施例24〜47のインクを調製した。
[Examples 24 to 47]
Using the same preparation method as in Example 1, the inks of Examples 24-47 were prepared according to the formulation shown in Table 9.
[実施例48]
実施例17と同様の調製方法を用いて、下記に示す処方により実施例48のインクを調製した。
・顔料分散体55(顔料固形分16質量%)・・・・・・・・・・40.0質量部
・グリセリン(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・・・・・・・10.0質量部
・1,3−ブタンジオール(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・20.0質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(水溶性有機溶剤)・・・1.0質量部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール・・・・・・1.0質量部
(水溶性有機溶剤)
・フッ素系界面活性剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1.0質量部
(固形分100%、ダイキン工業製、ユニダインDSN−403N)
・ポリマー1の10質量%水溶液・・・・・・・・・・・・・・・16.0質量部
・蒸留水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11.0質量部
[Example 48]
Using the same preparation method as in Example 17, the ink of Example 48 was prepared according to the formulation shown below.
Pigment dispersion 55 (pigment solid content 16% by mass) 40.0 parts by mass Glycerin (water-soluble organic solvent) 10.0 parts by
Fluorine surfactant ····················· 1.0 part by mass (
·································································· ........ 11.0 parts by mass
[評価結果]
次に、前記の評価方法にて、実施例23〜48の各インクジェット用インクを評価した。結果を下記表10に示す。
[Evaluation results]
Next, each inkjet ink of Examples 23 to 48 was evaluated by the above-mentioned evaluation method. The results are shown in Table 10 below.
表10の結果から、本発明の構成を持つ実施例のインクは、画像濃度、分散体の安定性、インクの保存安定性、吐出回復性のいずれも実用可能な領域にあり、優れた実用性を有することがわかる。特にインクの保存安定性と吐出回復性では比較例のインクと比べて大きく改善されていることがわかる。
実施例の中でも、一般式(1)で示されるモノマー含有量、および、粘度が好適な範囲に制御されているものは特に評価結果が高く(実施例23〜30、32〜36、39、40、47)、全体の品質が向上する。含有量、および、粘度が好ましい範囲を外れるものは画像濃度、保存性および吐出回復性にやや品質の低下が見られるが、実施可能なレベルである。
本発明のジホスホン酸基を有するポリマーを添加剤として用いた実施例48のインクは、顔料分散剤として用いた他の実施例と比べて全体的にやや品質の低下が見られるが、実施可能なレベルである。
From the results in Table 10, it is found that the ink of the example having the configuration of the present invention is in a practical range in which all of the image density, the stability of the dispersion, the storage stability of the ink, and the ejection recovery property are practicable. It can be seen that In particular, it is understood that the storage stability and the ejection recovery property of the ink are greatly improved as compared with the ink of the comparative example.
Among the examples, those having the monomer content represented by the general formula (1) and those whose viscosity is controlled in a suitable range have particularly high evaluation results (Examples 23 to 30, 32 to 36, 39, 40) , 47), improve the overall quality. If the content and the viscosity are out of the preferable ranges, the image density, the storability and the ejection recovery property show a slight deterioration in quality, but they are practicable levels.
Although the ink of Example 48 using the polymer having a diphosphonic acid group of the present invention as an additive has a somewhat lower overall quality as compared to the other examples using a pigment dispersant, it is feasible. It is a level.
[合成例37;ホスホン酸基を含む共重合体ポリマー44の合成]
ガス導入管、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に、30部のモノマー2−1、6部のN−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミド(東京化成工業社製、DMAPAA)を入れ、500部のN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)に溶解させた。そこへ、24部のモノマー1−1を100部のイオン交換水に溶解させた水溶液を加え、アルゴン雰囲気下にて、75℃に加熱した。そこへ、1.7部の2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(東京化成社製)を30部のDMFに溶解させたDMF溶液を滴下ろうとで滴下した。75℃で6時間撹拌を続け、その後冷却し重合を停止した。
反応液中の不溶物を除去し、反応液をテトラヒドロフランとヘキサンの混合液(体積比40:100)で三回洗浄した。次いで、エバポレーターにより溶媒を除去したのち、60℃で真空乾燥し53部の樹脂を得た。
この樹脂1部をイオン交換水100部に溶解させ、チモールフタレインを指示薬として0.1NKOHメタノール溶液で滴定して酸価を求めたところ、43mgKOHであった。モノマー1−1の酸価から仕込み比通りに共重合されたとして計算される値43mgKOHとよく一致した。
この酸価値をもとにテトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いて中和しながら10質量%の樹脂水溶液を作製した。この溶液の粘度を25℃で測定したところ2.4mPa・sであった。こうして得られた10質量%の樹脂水溶液を顔料分散体作製に使用した。
モノマー原料のアレンドロン酸の滴定結果からチモールフタレインの変色時にはホスホン酸の4個のOH基の内、3個が中和されることがわかることから、中和して得られた樹脂は、4個のOH基のうち、3個がテトラエチルアンモニウムイオンで中和されたものである。
[Synthesis example 37; Synthesis of copolymer 44 containing phosphonic acid group]
In a reaction vessel equipped with a gas introduction tube, a thermometer and a reflux condenser, 30 parts of monomer 2-1, 6 parts of N- [3- (dimethylamino) propyl] acrylamide (DMAPAA, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) Then, it was dissolved in 500 parts of N, N-dimethylformamide (DMF). The aqueous solution which melt | dissolved 24 parts of monomers 1-1 in 100 parts of ion-exchange water was added there, and it heated at 75 degreeC under argon atmosphere. Thereto, a DMF solution prepared by dissolving 1.7 parts of 2,2′-azobisisobutyronitrile (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in 30 parts of DMF was dropped using a dropping wax. Stirring was continued at 75 ° C. for 6 hours and then cooled to terminate polymerization.
The insoluble matter in the reaction solution was removed, and the reaction solution was washed three times with a mixture of tetrahydrofuran and hexane (volume ratio 40: 100). Subsequently, the solvent was removed by an evaporator, and the residue was vacuum dried at 60 ° C. to obtain 53 parts of a resin.
One part of this resin was dissolved in 100 parts of deionized water, and thymolphthalein as an indicator was titrated with a 0.1 N KOH methanol solution to obtain an acid value, which was 43 mg KOH. The value was in good agreement with the value 43 mg KOH calculated as copolymerized according to the charge ratio from the acid value of monomer 1-1.
Based on this acid value, a 10% by mass resin aqueous solution was prepared while being neutralized with a tetraethylammonium hydroxide aqueous solution. It was 2.4 mPa * s when the viscosity of this solution was measured at 25 degreeC. The 10% by weight aqueous resin solution thus obtained was used for pigment dispersion preparation.
It is found from the titration results of the monomer raw material alendroonic acid that three out of four OH groups of phosphonic acid are neutralized at the time of discoloration of thymolphthalein, so the resin obtained by neutralization is Of the four OH groups, three were neutralized with tetraethylammonium ion.
[合成例38(ポリマー45の合成)〜合成例56(ポリマー63の合成)]
表11に示されるように、一般式(5)のモノマー(1)の質量%、一般式(6)のモノマー(2)の質量%、一般式(8a)、(8b)で表されるモノマー(4)の質量%をそれぞれ変え、表12に表される反応条件で合成した他は、合成例1と同様にして、ポリマー45〜63を合成した。
連鎖移動剤としてのα−チオグリセロールは、東京化成社製のものを用いた。
得られたポリマー45〜63はそれぞれ、表11に示されるような塩組成(一般式(1)のM)に中和し、又は中和せず、そのまま顔料分散体作製に使用した。ポリマー44〜63それぞれの10質量%水溶液粘度を表11に示す。
Synthesis Example 38 Synthesis of Polymer 45 to Synthesis Example 56 Synthesis of Polymer 63
As shown in Table 11, mass% of the monomer (1) of the general formula (5), mass% of the monomer (2) of the general formula (6), and monomers represented by the general formulas (8a) and (8b) Polymers 45 to 63 were synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1 except that the mass% of (4) was changed, and synthesis was performed under the reaction conditions shown in Table 12.
As α-thioglycerol as a chain transfer agent, one manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. was used.
The obtained polymers 45 to 63 were each neutralized or not neutralized to a salt composition as shown in Table 11 (M of the general formula (1)), and were used as they were for the preparation of a pigment dispersion. The 10 mass% aqueous solution viscosity of each of the polymers 44 to 63 is shown in Table 11.
表11中、TetraEtAはテトラエチルアンモニウムイオンをTetraBuAはテトラブチルアンモニウムイオンを表す。3TetraEtA、1H等はM+がTetraEtAイオンが3個、プロトンが1個を表す。
表11中、一般式(7a)または(7b)のモノマー(4a)または(4b)の略称を以下に示す。
DMAPAA:N−[3−(ジメチルアミノ)プロピル]アクリルアミド(東京化成社製)
DEAEAA:N−[2−(ジエチルアミノ)エチル]アクリルアミド(従来公知の方法により合成)
TMMEAC:トリメチル−2−メタクリロイルオキシエチルアンモニウムクロリド(東京化成社製、80%水溶液)
In Table 11, TetraEtA represents tetraethylammonium ion, and TetraBuA represents tetrabutylammonium ion. In 3TetraEtA, 1H and the like, M + represents 3 TetraEtA ions and 1 proton.
In Table 11, abbreviations of monomers (4a) or (4b) of the general formula (7a) or (7b) are shown below.
DMAPAA: N- [3- (dimethylamino) propyl] acrylamide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.)
DEAEAA: N- [2- (diethylamino) ethyl] acrylamide (synthesized by a conventionally known method)
TMMEAC: trimethyl-2-methacryloyloxyethyl ammonium chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., 80% aqueous solution)
<顔料分散体の調製例>
[顔料分散体55の調製]
下記混合物をプレミックスした後、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、メディア:直径0.1mmのジルコニアボール使用)で周速10m/sで10分間循環分散した後、孔径1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、顔料分散体55を得た。
・カーボンブラック(NIPEX 160、デグサ社製)・・16.0質量部
・ポリマー1の10質量%水溶液 ・・・・・・・40.0質量部
・純水・・・44.0質量部
<Preparation Example of Pigment Dispersion>
[Preparation of Pigment Dispersion 55]
After premixing the following mixture, it is circulated and dispersed for 10 minutes at a peripheral speed of 10 m / s with a disk type bead mill (manufactured by Shinmaru Enterprises Co., Ltd., model KDL, media: zirconia balls with a diameter of 0.1 mm), A pigment dispersion 55 was obtained by filtration through a 2 μm membrane filter.
Carbon black (NIPEX 160, manufactured by Degussa) 16.0 parts by
[顔料分散体56〜顔料分散体80調製]
顔料分散体調製例55と同様にして、表13に示す処方により顔料分散体56〜顔料分散体80を調製した。
なお、表13中、カーボンブラック以外の顔料は下記の製品を使用した。
・ピグメントブルー15:3 クロモファインブルーA−220JC、大日精化社製
・ピグメントレッド122 トナーマゼンタEO02、クラリアント社製
・ピグメントイエロー74 ファーストイエロー531、大日精化社製
[Preparation of pigment dispersion 56 to pigment dispersion 80]
In the same manner as in Pigment Dispersion Preparation Example 55, Pigment Dispersion 56 to Pigment Dispersion 80 were prepared according to the formulation shown in Table 13.
In Table 13, the following products were used as pigments other than carbon black.
Pigment Blue 15: 3 Chromo Fine Blue A-220 JC, manufactured by Dainichi Seisei Co., Ltd. Pigment Red 122 Toner Magenta EO 02, Clariant Co., Ltd.
<インクジェット記録用インクの作製>
[実施例49]
下記材料を混合し、1.5時間攪拌後、孔径1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、インクを得た。
・顔料分散体44(顔料固形分16質量%)・・・・・・・・・・40.0質量部
・グリセリン(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・・・・・・・10.0質量部
・1,3−ブタンジオール(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・20.0質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(水溶性有機溶剤)・・・1.0質量部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール・・・・・・1.0質量部
(水溶性有機溶剤)
・フッ素系界面活性剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1.0質量部
(固形分100%、ダイキン工業製、ユニダインDSN−403N)
・蒸留水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・27.0質量部
[実施例50〜73]
実施例49と同様の調製方法を用いて、表14に示す処方により実施例50〜73のインクを調製した。
<Production of Ink for Ink Jet Recording>
[Example 49]
The following materials were mixed, stirred for 1.5 hours, and filtered through a membrane filter with a pore size of 1.2 μm to obtain an ink.
Pigment dispersion 44 (pigment solid content 16% by mass) 40.0 parts by mass Glycerin (water-soluble organic solvent) 10.0 parts by
Fluorine surfactant ····················· 1.0 part by mass (
Distilled water: 27.0 parts by mass [Examples 50 to 73]
Using the same preparation method as Example 49, the inks of Examples 50 to 73 were prepared according to the formulation shown in Table 14.
[実施例74]
実施例1と同様の調製方法を用いて、下記に示す処方により実施例74のインクを調製した。
・顔料分散体80(顔料固形分16質量%)・・・・・・・・・・・40.0質量部
・グリセリン(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・・・・・・・・10.0質量部
・1,3−ブタンジオール(水溶性有機溶剤)・・・・・・・・・・20.0質量部
・2−エチル−1,3−ヘキサンジオール(水溶性有機溶剤)・・・・1.0質量部
・2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール・・・・・・・1.0質量部
(水溶性有機溶剤)
・フッ素系界面活性剤・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・1.0質量部
(固形分100%、ダイキン工業製、ユニダインDSN−403N)
・ポリマー44の10質量%水溶液・・・・・・・・・・・・・・・16.0質量部
・蒸留水・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11.0質量部
[Example 74]
Using the same preparation method as Example 1, the ink of Example 74 was prepared according to the formulation shown below.
Pigment dispersion 80 (pigment solid content 16% by mass) 40.0 parts by mass Glycerin (water-soluble organic solvent) 10.0 parts by
Fluorine surfactant ······················ 1.0 part by mass (
································································ ..... 11.0 parts by mass
[評価結果]
次に、上記に示す<画像濃度>、<顔料分散体の保存性>、<インクの保存安定性>、<吐出回復性>の試験を行い、実施例49〜74の各インクジェット用インクを評価した。各試験の評価基準も上記と同じである。結果を下記表15に示す。
なお、<インクの保存安定性>の試験において、表15に、60℃1週間保存評価結果を「インク保存性1」として、70℃2週間保存評価結果を「インク保存性2」として記載した。
[Evaluation results]
Next, the tests of <image density>, <preservability of pigment dispersion>, <storage stability of ink>, and <discharge recovery property> shown above are performed to evaluate each ink jet ink of Examples 49 to 74. did. Evaluation criteria for each test are also the same as above. The results are shown in Table 15 below.
In the test of <storage stability of ink>, in Table 15, the evaluation result of storage at 60 ° C. for one week is described as “
表15の結果から、本発明の構成を持つ実施例のインクは、画像濃度、分散体の安定性、インクの保存安定性、吐出回復性のいずれも実用可能な領域にあり、優れた実用性を有することがわかる。特にインクの保存安定性と吐出回復性では比較例のインクと比べて大きく改善されていることがわかる。
実施例の中でも、一般式(1)で示されるモノマー含有量、および、粘度が好適な範囲に制御されているものは特に評価結果が高く(実施例49〜56、58〜62、65、66、73)、全体の品質が向上する。含有量、および、粘度が好ましい範囲を外れるものは画像濃度、保存性および吐出回復性にやや品質の低下が見られるが、実施可能なレベルである。
本発明のジホスホン酸基を有するポリマーを添加剤として用いた実施例74のインクは、顔料分散剤として用いた他の実施例と比べて全体的にやや品質の低下が見られるが、実施可能なレベルである。
From the results in Table 15, it is found that the ink of the example having the configuration of the present invention is in a practical region in which all of the image density, the stability of the dispersion, the storage stability of the ink, and the ejection recovery property are practicable. It can be seen that In particular, it is understood that the storage stability and the ejection recovery property of the ink are greatly improved as compared with the ink of the comparative example.
Among the examples, those having a monomer content indicated by the general formula (1) and those whose viscosity is controlled in a suitable range have particularly high evaluation results (Examples 49 to 56, 58 to 62, 65, 66 , 73), improve the overall quality. If the content and the viscosity are out of the preferable ranges, the image density, the storability and the ejection recovery property show a slight deterioration in quality, but they are practicable levels.
The ink of Example 74 in which the polymer having a diphosphonic acid group of the present invention is used as an additive has a somewhat lower overall quality than the other examples in which it is used as a pigment dispersant, but it is feasible It is a level.
1 装置本体
2 給紙トレイ
3 排紙トレイ
4 前面
5 上面
6 カートリッジ装填部
7 操作部
8 前カバー
10 インクカートリッジ
21 フレーム
21A 側板
21B 側板
21C 後板
22 フレキシブルケーブル
23 供給ポンプユニット
25 本体側ホルダ
26 固定リブ
31 ガイドロッド
32 ステー
33 キャリッジ
34 記録ヘッド
35 サブタンク
36 インク供給チューブ
37 インク供給チューブ
41 用紙積載部(底板)
42 用紙
43 半月コロ(給紙コロ)
44 分離パッド
45 ガイド
51 搬送ベルト
52 カウンタローラ
53 搬送ガイド
54 押さえ部材
55 先端加圧コロ
56 帯電ローラ
57 搬送ローラ
58 テンションローラ
61 ガイド部材
71 分離爪
72 排紙ローラ
73 排紙コロ
81 両面給紙ユニット
82 手差し給紙部
91 サブシステム
92 キャップ
92a キャップ
92b キャップ
92c キャップ
92d キャップ
93 ワイパーブレード
94 空吐出受け
95 ワイパークリーナ
96 クリーナコロ
98 空吐出受け
99 開口
111 維持装置フレーム
112A キャップホルダ
112B キャップホルダ
115 キャリッジロック
117 キャリッジロックアーム
118 ワイパークリーナ
119 可撓性チューブ
120 チュービングポンプ(吸引ポンプ)
120a ポンプ軸
121 カム軸
122A キャップカム
122B キャップカム
124 ワイパーカム
125 キャリッジロックカム
126 コロ
128 クリーナカム
131 モータ
131a モータ軸
132 モータギヤ
133 ポンプギヤ
134 中間ギヤ
135 中間ギヤ
136 中間ギヤ
137 クラッチ
138 中間ギヤ
139 中間ギヤ
140 カムギヤ
141 中間軸
142 ホームポジションセンサ用カム
150a ガイドピン
150b ガイド軸
151 ホルダ
152 スプリング
153 スライダ
154 ガイドピン
155 ガイドピン
156 ガイド溝
157 カムピン
42 Paper 43 Half Moon Roller (Feed Roller)
Reference Signs List 44 separation pad 45 guide 51 conveyance belt 52
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