JP6849734B2 - インク収容容器 - Google Patents
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本発明のインク収容容器は、インクジェット用の水性インクと、水性インクをその内部に収容する容器本体とを備える。この水性インクは、色材及び気泡を含有する。そして、水性インク中の気泡の全体に占める、粒子径500nm以下の気泡の占める割合(%)が、個数基準で、50%以上である。以下、本発明のインク収容容器の詳細について説明する。
[色材]
本発明のインク収容容器に用いるインクは、色材を含有する水性インクである。インク中の色材の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上10.0質量%以下であることが好ましい。色材としては、顔料や染料を挙げることができる。なかでも、色材が顔料を含むことが好ましい。
粒子径100μm以上の気泡(サブミリバブル)は水中で浮上し、気液界面で消失する。粒子径1μmを超えて100μm未満の気泡(マイクロバブル)は、水中での上昇速度は減少するものの、水圧に耐えることができずに水中で消滅しやすい。これに対して、粒子径1μm以下(ウルトラファインバブル、ナノバブル)は、数か月もの間、水中で安定して存在することができる。このようなウルトラファインバブルなどの極めて微細な気泡をインクに含有させることで、インクに抗菌性を付与することができる。ウルトラファインバブルなどの極めて微細な気泡による抗菌作用は、一般的な抗菌剤による抗菌作用と異なり、耐性菌が発生しにくいため、インクに抗菌性を付与するための恒久的な対策として有用である。
インクは、水性媒体として少なくとも水を含有する水性のインクである。インクには、水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。水としては、脱イオン水やイオン交換水を用いることが好ましい。水性インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。
インクには、上記成分の他に、尿素、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなどの常温で固体の水溶性有機化合物を含有させてもよい。また、必要に応じて所望の物性や画像性能を有するインクとするために、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、塩などの種々の添加剤を含有させてもよい。
本発明のインク収容容器は、上述のインクをその内部に収容する容器本体を備える。インク収容容器を構成する容器本体は、未開封の状態ではその内部に密閉状態でインクを保管することができるとともに、使用する際には任意に開口して外部へとインクを流出させることが可能な開口部を有する容器形状のものであればよい。
本発明のインク収容容器は、インクジェット用の水性インクと、この水性インクをその内部に収容する容器本体とを備える。本発明のインク収容容器の具体例としては、カートリッジ、ボトル、袋などを挙げることができる。
以下に示す方法により気泡含有水を調製した。粒子径分布測定装置(商品名「SALD−7500」、島津製作所製)を使用して、調製した気泡含有水中の気泡の粒子径分布を個数基準で測定した。この際、粒子の屈折率値は1.25−0.00i(iは複素数)とした。そして、測定した気泡の粒子径分布から、気泡の全体に占める、粒子径10〜200nmの気泡の割合(%)、粒子径10〜400nmの気泡の割合(%)、粒子径10〜500nmの気泡の割合(%)をそれぞれ算出した。さらに、気泡の数密度(個/mL)を算出した。結果を表1に示す。表1中、「気泡の全体に占める、粒子径10〜200nmの気泡の割合(%)」については、「10〜200nmの割合(%)」の欄に示した。「気泡の全体に占める、粒子径10〜400nmの気泡の割合(%)」については、「10〜400nmの割合(%)」の欄に示した。また、「気泡の全体に占める、粒子径10〜500nmの気泡の割合(%)」については、「10〜500nmの割合(%)」の欄に示した。
特開2001−301180号公報に記載された、液体に熱エネルギーを付与して吐出させる液体吐出ヘッドを使用し、膜沸騰させることで工業用純水に気泡を生成させて気泡含有水を調製した。具体的には、発熱抵抗部(ヒータ)に矩形波の短パルス(1.0μsec)の電気信号を与えて、工業用純水に膜沸騰を繰り返し発生させた。さらに、100μsec毎の駆動周期で繰り返し矩形波による電気信号を1.0×108回付与して膜沸騰させて、気泡含有水4を得た。得られた気泡含有水4は無色透明であり、白濁していなかった。得られた気泡含有水4をガラス容器に入れて冷暗所(約25℃)で3ケ月保存しても、気泡の数密度は変化しなかった。なお、膜沸騰させていない工業用純水(原水)中の粒子径500nm以下の気泡の数密度は、0(ゼロ)個/mLであった。
特開2001−301180号公報に記載された、液体に熱エネルギーを付与して吐出させる液体吐出ヘッドを使用し、膜沸騰させることで工業用純水に気泡を生成させて気泡含有水を調製した。具体的には、10,000個のヒータを配した基板を10個実装して集積化した流路に、空気をバブリングして溶存させた工業用純水を流速0.8L/minで流通させた。流通中に、20kHzの駆動周波数で各ヒータにパルス型電気信号(パルス幅:0.7μsec、電圧:26V)を付与して気泡含有水3を得た。
前述の気泡含有水3の調製時に使用した流路に気泡含有水3を再度流通させ、気泡含有水3の調製時と同様のパルス型電気信号を付与し、気泡含有水10を得た。得られた気泡含有水10中の気泡を構成する気体の種類をGC−TCD(ガスクロマトグラフィー)法により測定した。ヘリウム(He)ガスをキャリアガスとして用いて測定した結果、窒素ガスと酸素ガスが検出された。また、アルゴン(Ar)ガスをキャリアガスとして用いて測定したところ、水素ガスは検出されなかった。以上の結果から、気泡含有水中に生成した気泡は、工業用純水(原水)中の溶存空気を取り込んで形成されたことがわかった。
原水として用いた工業用純水にバブリングした気体を、酸素、窒素、二酸化炭素、オゾン、及びアルゴンにそれぞれ変更したこと以外は、前述の気泡含有水10の場合と同様にして5種類の気泡含有水を調製した。気泡含有水中に生成した気泡は、いずれも、バブリングした気体であることを確認した。工業用純水を適宜添加して気泡の数密度を調整し、気泡含有水5〜9を得た。
市販(研究用)の気泡含有水(商品名「高密度ウルトラファインバブル」、ナノクス製)を「気泡含有水1」とした。
市販(研究用)の気泡含有水(商品名「超高密度ウルトラファインバブル」、ナノクス製)を「気泡含有水2」とした。
マイクロバブルシャワーヘッド(田中金属製作所製)を使用し、工業用純水を送液ポンプで循環させて気泡含有水11を調製した。
(顔料分散液1)
顔料(カーボンブラック、商品名「#2600」、三菱化学製)10部と、樹脂分散剤3部とを混合し、超音波を照射させながら撹拌して分散処理し、分散物を得た。樹脂分散剤としては、スチレン/アクリル酸系のランダムコポリマー(スチレン/アクリル酸=3/1(質量比)、数平均分子量10,000、分子量分布2.4、中和率83%(水酸化ナトリウム))を用いた。得られた分散物を孔径10μmのフィルターでろ過した後、濃度を調整して、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液1を得た。
顔料をC.I.ピグメントブルー15:3に代えたこと以外は、前述の顔料分散液1の場合と同様にして、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液2を得た。
顔料をC.I.ピグメントレッド122に代えたこと以外は、前述の顔料分散液1の場合と同様にして、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液3を得た。
顔料をC.I.ピグメントイエロー74に代えたこと以外は、前述の顔料分散液1の場合と同様にして、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液4を得た。
樹脂分散剤として、スチレン/アクリル酸系のブロックコポリマー(スチレン/アクリル酸=3/1(質量比)、数平均分子量10,000、分子量分布1.3、中和率83%(水酸化ナトリウム))を用いた。このこと以外は、前述の顔料分散液1の場合と同様にして、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液5を得た。
顔料(カーボンブラック、商品名「#2600」、三菱化学製)10部と、界面活性剤(ドデシル硫酸ナトリウム)1部とを混合し、超音波を照射させながら撹拌して分散処理し、分散物を得た。得られた分散物を孔径10μmのフィルターでろ過した後、濃度を調整して、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液6を得た。
比表面積320m2/g、DBP吸油量110mL/100gのカーボンブラック10gと、4−アミノベンゼンホスホン酸3.2gとを水70gに添加してよく混合した後、硝酸1.62gを滴下して70℃で撹拌した。数分後、水5gに亜硝酸ナトリウム1gを溶かして得た溶液を加え、さらに1時間撹拌してスラリーを得た。得られたスラリーをろ紙(商品名「東洋濾紙No.2」、アドバンティス製)でろ過した。ろ取した粒子を十分に水洗した後、90℃のオーブンで乾燥させた。これにより、カーボンブラックの粒子表面にベンゼンホスホン酸が結合した自己分散顔料を得た。得られた自己分散顔料に水を加えた後、超音波を照射させながら撹拌して分散処理した。孔径10μmのフィルターでろ過した後、濃度調整して、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液7を得た。
(染料水溶液1)
染料(C.I.ダイレクトブルー199)をイオン交換水に溶解させた後、酸を添加して染料を析出させた。析出した染料をろ過して分取し、遊離酸型の染料のウェットケーキを得た。得られたウェットケーキをイオン交換水に加え、染料のアニオン性基と当量の水酸化ナトリウムの水溶液を添加し、アニオン性基を中和して染料を溶解させた。さらに適量のイオン交換水を加えて、染料の含有量が10.0%である染料水溶液1を得た。
染料をC.I.アシッドレッド249に代えたこと以外は、前述の染料水溶液1の場合と同様にして、染料の含有量が10.0%である染料水溶液2を得た。
染料をC.I.ダイレクトイエロー132に代えたこと以外は、前述の染料水溶液1の場合と同様にして、染料の含有量が10.0%である染料水溶液3を得た。
表2−1〜2−4に示す各成分(単位:%)を混合して十分に撹拌した後、ポアサイズ10μmのフィルターにてろ過を行い、各インクを調製した。表2−1〜2−4中の「アセチレノールE100」は、川研ファインケミカル製の界面活性剤(アセチレングリコールのエチレンオキサイド(10モル)付加物)の商品名である。
以下に示す容器本体を用意し、調製したインクをそれぞれ充填して、各インク収容容器を製造した。容器本体1、3及び4は、インクを含浸した状態で保持するための多孔質部材を有しない。容器本体2は、インクを含浸した状態で保持するための多孔質部材を有する。
・容器本体1:図1に示す構成を有する、ポリプロピレン樹脂で形成されたインクカートリッジ
・容器本体2:図2に示す構成を有する、ポリプロピレン樹脂で形成されたインクカートリッジ
・容器本体3:ポリプロピレン樹脂で形成されたインクボトル
・容器本体4:ポリエチレン樹脂のフィルムで形成されたパウチ袋
(気泡の粒子径分布)
ナノ粒子径分布測定装置(商品名「SALD−7500nano」、島津製作所製)を使用して、製造したインク収容容器から抽出したインクに含まれる気泡の粒子径分布を測定した。そして、測定した気泡の粒子径分布から、気泡の全体に占める、粒子径500nm以下の気泡の割合(%)及び粒子径200nm以下の気泡の割合(%)をそれぞれ算出した。さらに、気泡の数密度(個/mL)を算出した。結果を表3に示す。表3中、「気泡の全体に占める、粒子径500nm以下の気泡の割合(%)」については、「500nm以下の割合(%)」の欄に示した。また、「気泡の全体に占める、粒子径200nm以下の気泡の割合(%)」については、「200nm以下の割合(%)」の欄に示した。
製造したインク収容容器を室温(25℃)で1週間保管した後、インク収容容器内のインクを総細菌数測定器具(商品名「サンアイバイオチェッカーTTC」、三愛石油製)に塗布して試料とした。この試料を30℃で72時間保温した後、コロニー数を計測するとともに、計測したコロニー数から細菌数(個/mL)を算出した。結果を表3に示す。
製造したインク収容容器内のインク20mLをディスク型のシリンジフィルター(ザルトリウス製、ディスク径45mm)でろ過し、以下の評価基準にしたがってインクのろ過性を評価した。結果を表3に示す。染料系のインクについては、孔径0.2μmのシリンジフィルターでろ過した。顔料系のインクについては、孔径1.2μmのシリンジフィルターでろ過した。表3中、評価結果のランクに付した「−」(マイナス)は、「−」(マイナス)を付していないランクに比べて劣るものの、そのランク以下のランクではないことを意味する。
A:抵抗あるが全量透過した。
B:15mL以上透過した。
C:15mL未満で目詰まりした。
Claims (9)
- インクジェット用の水性インクと、前記水性インクをその内部に収容する容器本体と、を備えるインク収容容器であって、
前記水性インクが、色材及び気泡を含有し、
前記気泡の全体に占める、粒子径500nm以下の気泡の割合(%)が、個数基準で、50%以上であり、
前記気泡の全体に占める、粒子径200nm以下の気泡の割合(%)が、個数基準で、50%以上であり、
前記水性インク中の前記気泡の数密度が、1.0×10 4 個/mL以上3.0×10 10 個/mL以下であり、
前記気泡が、酸素ガス、窒素ガス、二酸化炭素、オゾンガス、及び空気からなる群より選択される少なくとも1種の気体で構成されることを特徴とするインク収容容器。 - 前記気体が、空気である請求項1に記載のインク収容容器。
- 前記色材が、顔料を含む請求項1又は2に記載のインク収容容器。
- 前記容器本体が、樹脂材料で構成される請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインク収容容器。
- 前記容器本体が、カートリッジ形状である請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインク収容容器。
- 前記容器本体が、ボトルである請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインク収容容器。
- 前記容器本体が、袋である請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインク収容容器。
- 前記容器本体の内部に、前記水性インクを含浸した状態で保持するための多孔質部材を有しない請求項1乃至7のいずれか1項に記載のインク収容容器。
- さらに、前記容器本体の内部に配置される、前記水性インクを含浸した状態で保持するための多孔質部材を備える請求項1乃至7のいずれか1項に記載のインク収容容器。
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