JPWO2019038894A1 - インクジェット用液体組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1では、圧力発生部材を耐湿コートすることによって、インクとの接触で破壊されるおそれの無い圧力発生部材をもつ、インクジェットヘッドとして、圧力発生部材のインク接触面がコーティング材料で覆われていることを特徴とするインクジェットヘッドが記載されている。
また、腐食防止剤を含有してなる水系インクも検討されている。例えば、特許文献2には、腐食防止剤としてアセチレンアルコール、アミン系化合物及び亜硝酸塩等が挙げられている。
〔1〕 0.01質量%以上1.5質量%以下の式(1)で表される化合物又はその塩と、0.05質量%以上35質量%以下の式(2)で表される化合物と、水とを含有するインクジェット用液体組成物。
R1−O−(AO)j(CH2CH2O)n−B−COOH (1)
〔式中、R1は、炭素数2以上8以下の直鎖若しくは分岐の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3以上8以下の脂環式炭化水素基を示し、AOは、炭素数3又は4のアルキレンオキシ基、Bは、炭素数1以上3以下のアルキレン基を示す。j、nは、平均付加モル数を示し、jは0以上1以下であり、nは5以上20以下である。j>0である場合、(AO)及び(CH2CH2O)は、いかなる配列順序であってもよい。〕
R2−O−(AO)k(CH2CH2O)m−H (2)
〔式中、R2は、炭素数2以上8以下の直鎖若しくは分岐の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3以上8以下の脂環式炭化水素基を示し、AOは炭素数3又は4のアルキレンオキシ基を示す。k、mは、平均付加モル数を示し、kは0以上1以下であり、mは6以上21以下である。k>0である場合、(AO)及び(CH2CH2O)は、いかなる配列順序であってもよい。〕
〔2〕〔1〕に記載のインクジェット用液体組成物を、吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッドから吐出して画像を形成する、インクジェット画像形成方法。
〔3〕吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッドの保護膜形成方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を[1]の液体組成物で接液させ、前記吐出エネルギー発生素子に電圧印加する工程を有する保護膜形成方法。
〔4〕吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッドの保存方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を〔1〕の液体組成物で接液させ、前記吐出エネルギー発生素子に電圧印加する工程と、
前記電圧印加する工程後、前記液体吐出ヘッドにインクを充填する工程と、を有する保存方法。
〔5〕〔1〕に記載の液体組成物の充填液又はインクとしての使用。
更には、液体吐出ヘッドは、ピエゾ方式であれば圧電素子に、サーマル方式であれば電気熱変換素子に通電を行うための電極が内部に構成されており、印荷される電圧は水の電気分解が発生する1.23V(vs SHE)以上であることから、電極から漏れた電流は容易にインク中の水の電気分解を誘発し、水素ガス又は酸素ガスを発生する。さらには、塩素を含むインクでは、電気分解により腐食性の高い塩素ガスを発生させる。
この課題に対し、特許文献1では、圧力発生部材のインク接触面がコーティング材料で覆われていることを特徴とするインクジェットヘッドが記載されているが、エポキシ、シリコーン、SiO2、SiN、Ta2O5等のコーティング材料により、保護膜を設けていても、製造プロセスにおける品質ばらつきのみならず、吐出時の圧電素子の変形やヒーターの熱膨張によって保護膜の微細な亀裂発生や保護膜と電極ないし駆動素子間の剥がれが誘発され、保護膜は想定されていた性能を発現しないことがある。
また、このような保護膜を設けることは1ノズルあたりの液体吐出ヘッドの構造が肥大化することと製造プロセス増による製造コストのアップに相当するため、インクジェット記録装置の初期費用及び運転維持費用に反映され、高精細画像印刷物をできるだけ安価に消費者に届けるという点からも望ましくない。
また、特許文献2の水系インクは、吐出安定性の点からインクを酸性にする必要があった。
本発明は、インクジェット方式の液体吐出ヘッドに対して、絶縁性を高める保護膜を形成するインクジェット用液体組成物、画像形成方法、保護膜形成方法、保存方法及び使用に関する。
すなわち、本発明は、前述の〔1〕〜〔5〕に関する。
本発明によれば、インクジェット方式の液体吐出ヘッドに対して、絶縁性を高める保護膜を形成するインクジェット用液体組成物、画像形成方法、保護膜形成方法、保存方法及び使用を提供することができる。
本発明のインクジェット用液体組成物(以下、単に「液体組成物」ともいう)は、0.01質量%以上1.5質量%以下の式(1)で表される化合物又はその塩(以下、単に「化合物1」ともいう)と、0.05質量%以上20質量%以下の式(2)で表される化合物(以下、単に「化合物2」ともいう)と、水とを含有する。
R1−O−(AO)j(CH2CH2O)n−B−COOH (1)
〔式中、R1は、炭素数2以上8以下の直鎖若しくは分岐の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3以上8以下の脂環式炭化水素基を示し、AOは、炭素数3又は4のアルキレンオキシ基、Bは、炭素数1以上3以下のアルキレン基を示す。j、nは、平均付加モル数を示し、jは0以上1以下であり、nは5以上20以下である。j>0である場合、(AO)及び(CH2CH2O)は、いかなる配列順序であってもよい。〕
R2−O−(AO)k(CH2CH2O)m−H (2)
〔式中、R2は、炭素数2以上8以下の直鎖若しくは分岐の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3以上8以下の脂環式炭化水素基を示し、AOは炭素数3又は4のアルキレンオキシ基を示す。k、mは、平均付加モル数を示し、kは0以上1以下であり、mは6以上21以下である。k>0である場合、(AO)及び(CH2CH2O)は、いかなる配列順序であってもよい。〕
液体吐出ヘッドの部材に用いられる金属又は導電性金属酸化物、又は、絶縁素材であっても薄膜のため実質的に絶縁性が得られない化合物等を有する電極は、電圧印加によって陰極側と陽極側に分かれ、それぞれの特性を示すようになる。また、それぞれ巨視的には陰極、陽極の性質を帯びたとしても、微視的には局所的に陰極、陽極が生じ、それぞれの特性を示すようになる。
本発明の液体組成物に含まれる、化合物1(つまり、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸又はその塩)のカルボキシ基が、微視的な陽極表面に配向し、電極表面が化合物1により被覆されると考えられる。
しかしながら、緻密に配向しようと電極表面に集まった化合物1はカルボキシ基の同極同士の反発によって配向が乱され、この結果、化合物1単独では電極表面に緻密な保護膜を形成できていないと考えられる。
これに対し、本発明では化合物1に対し、構造の類似した化合物2を所定量併用することで、電極表面の限られた吸着部位に化合物1のカルボキシ基が配向し、その空隙を構造の類似した化合物2が埋めることで、金属又は導電性金属酸化物表面に緻密な保護膜を形成すると考えられる。この保護膜は腐食の原因である酸素及び酸の発生を防ぐのみならず、電気陰性度の高さから陰極部位であっても強固に金属ないし導電性金属酸化物表面に吸着可能な塩素イオンに代表されるハロゲンイオンの吸着を阻害すると考えられる。
これによって、電極表面への酸素、水、塩素の接近を阻害することで、絶縁性を高める保護膜を形成することができると考えられる。
以下、液体組成物の各成分について詳細に説明する。
本発明の組成物は、0.01質量%以上1.5質量%以下の式(1)で表される化合物又はその塩と、0.05質量%以上20質量%以下の式(2)で表される化合物とを配合してなるインクジェット用液体組成物であってもよい。インクジェット用液体組成物が式(1)で表される化合物又はその塩と式(2)で表される化合物とを配合してなる場合、明細書中の「含有量」は、「配合量」と置き換えて読む。
化合物1は、式(1)で表される化合物又はその塩である。
R1−O−(AO)j(CH2CH2O)n−B−COOH (1)
〔式中、R1は、炭素数2以上8以下の直鎖若しくは分岐の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3以上8以下の脂環式炭化水素基を示し、AOは、炭素数3又は4のアルキレンオキシ基、Bは、炭素数1以上3以下のアルキレン基を示す。j、nは、平均付加モル数を示し、jは0以上1以下であり、nは5以上20以下である。j>0である場合、(AO)及び(CH2CH2O)は、いかなる配列順序であってもよい。〕
R1の脂肪族炭化水素基は、飽和又は不飽和の脂肪族炭化水素基であり、好ましくは飽和脂肪族炭化水素基である。
R1の脂肪族炭化水素基の炭素数は、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、好ましくは3以上、より好ましくは4以上、更に好ましくは5以上であり、そして、好ましくは7以下、より好ましくは6以下である。
R1としては、例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基が挙げられる。これらの中でも、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基が好ましく、エチル基、ブチル基、ヘキシル基がより好ましく、ヘキシル基が更に好ましく、n−ヘキシル基が更に好ましい。
Bとしては、例えば、メチレン基、エチレン基及びプロピレン基が挙げられる。これらの中でも、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、メチレン基が好ましい。
AOとしては、例えば、プロピレンオキシ基、ブチレンオキシ基が挙げられる。
nは、(CH2CH2O)の平均付加モル数を示し、保護膜の絶縁性を高める観点から、5以上20以下である。
nは、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、好ましくは19以下、より好ましくは17以下、更に好ましくは15以下、更に好ましくは13以下、更に好ましくは11以下であり、そして、好ましくは6以上、より好ましくは7以上、更に好ましくは8以上である。
jは、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、好ましくは0である。
式(1)で表される化合物の塩としては、アルカリ金属塩、アミン塩、アンモニウム塩が挙げられる。アルカリ金属塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、セシウム塩が挙げられる。アミン塩としては、例えば、プロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン等の1級から3級の有機アミン塩が挙げられる。
化合物1−1:n−Hex−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH
化合物1−2:CH3CH2−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH
化合物1−3:n−Bu−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH
化合物1−4:n−Oct−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH
化合物1−5:n−Hex−O−(CH2CH2O)5−CH2COOH
化合物1−6:n−Hex−O−(CH2CH2O)19−CH2COOH
ただし、上記「n−Hex」はn−ヘキシル基、「n−Bu」はn−ブチル基、「n−Oct」はn−オクチル基である。なお、(CH2CH2O)の数値は、平均付加モル数を示す。
化合物1の含有量は、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、液体組成物中、好ましくは0.02質量%以上、より好ましくは0.03質量%以上、更に好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.08質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上であり、そして、好ましくは1.2質量%以下、より好ましくは1量%以下、更に好ましくは0.5質量%以下である。
化合物2は、式(2)で表される化合物である。
R2−O−(AO)k(CH2CH2O)m−H (2)
〔式中、R2は、炭素数2以上8以下の直鎖若しくは分岐の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3以上8以下の脂環式炭化水素基を示し、AOは炭素数3又は4のアルキレンオキシ基を示す。k、mは、平均付加モル数を示し、kは0以上1以下であり、mは6以上21以下である。k>0である場合、(AO)及び(CH2CH2O)は、いかなる配列順序であってもよい。〕
AOは、上述のAOと同様の置換基が例示される。
mは、(CH2CH2O)の平均付加モル数を示し、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、mは6以上21以下である。
mは、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、好ましくは20以下、より好ましくは18以下、更に好ましくは16以下、更に好ましくは14以下、更に好ましくは12以下であり、そして、好ましくは7以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは9以上、更に好ましくは10以上である。
kは、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、0が好ましい。
化合物2−1:n−Hex−O−(CH2CH2O)10−H
化合物2−2:CH3CH2−O−(CH2CH2O)10−H
化合物2−3:n−Bu−O−(CH2CH2O)10−H
化合物2−4:n−Oct−O−(CH2CH2O)10−H
化合物2−5:n−Hex−O−(CH2CH2O)6−H
化合物2−6:n−Hex−O−(CH2CH2O)20−H
ただし、上記「n−Hex」はn−ヘキシル基、「n−Bu」はn−ブチル基、「n−Oct」はn−オクチル基である。なお、(CH2CH2O)の数値は、平均付加モル数を示す。
化合物2の含有量は、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、液体組成物中、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
R1及びR2は、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、好ましくはR1の炭素数R2の炭素数の差が2以下であり、より好ましくは同じ炭素数を有する。
R1及びR2は、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、好ましくは直鎖脂肪族炭素基である。
n及びmは、保護膜の絶縁性をより向上させる観点から、好ましくは以下の関係(A)を有し、より好ましくは以下の関係(A−1)を有し、更に好ましくは以下の関係(A−2)を有し、より更に好ましくは以下の関係(A−3)を有する。
m−5 ≦ n ≦ m+5 (A)
m−1 ≦ n ≦ m+1 (A−1)
m−1 ≦ n ≦ m (A−2)
m−1 = n (A−3)
測定条件は、400MHzのNMR装置(例えば、「Mercury−400」(アジレントテクノロジー社製)を使用し、観測幅;6410.3Hz、データポイント;64K、パルス幅;4.5μS(45°パルス)、パルス遅延時間;10s、積算回数;10回、測定温度;室温(25℃)、スピン無しで行う。
液体組成物は、水を含有する。
水の含有量は、液体組成物中、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。
液体組成物は、着色剤を含有していてもよい。着色剤を含有することで、例えば、インクとして使用できる。その他、着色剤を含有する充填液として使用し、液体吐出ヘッドの目詰まりの状態を確認することもできる。
着色剤は、顔料又は染料のいずれであってもよい。
顔料は、無機顔料又は有機顔料のいずれであってもよい。
無機顔料としては、例えば、カーボンブラック、金属酸化物が挙げられる。
黒色インクにおいては、カーボンブラックが好ましい。
カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、サーマルランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラックが挙げられる。
色相は特に限定されず、イエロー、マゼンタ、シアン、赤色、青色、オレンジ、グリーン等の有彩色顔料をいずれも用いることができる。
自己分散型顔料とは、親水性官能基(カルボキシ基、スルホン酸基等のアニオン性親水基、又は第4級アンモニウム基等のカチオン性親水基)の1種以上を直接又は他の原子団を介して顔料の表面に結合することで、分散剤を用いることなく水性媒体に分散可能である顔料を意味する。ここで、他の原子団としては、例えば、炭素数1以上12以下のアルカンジイル基、フェニレン基又はナフチレン基が挙げられる。
親水性官能基の量は特に限定されないが、自己分散型顔料1g当たり100μmol以上3,000μmol以下が好ましく、親水性官能基がカルボキシ基の場合は、自己分散型顔料1g当たり200μmol以上700μmol以下が好ましい。
自己分散型顔料の市販品としては、例えば、「CAB−O−JET」シリーズの「200」、「300」、「352K」、「250C」、「260M」、「270Y」、「450C」、「465M」、「470Y」、「480V」(キャボット社製)、「BONJET」シリーズの「CW−1」、「CW−2」(オリヱント化学工業株式会社製)、「Aqua−Black 162」(東海カーボン株式会社製)、「SDP−100」、「SDP−1000」、「SDP−2000」(SENSIENT社製)等が挙げられる。
上記の顔料は、単独で又は2種以上を任意の割合で混合して用いることができる。
染料としては、例えば、水溶性染料、水分散性染料、溶剤溶解性染料、溶剤分散性染料が挙げられる。これらの中でも、水溶性染料が好ましい。
水溶性染料としては、例えば、アゾ染料、アゾメチン染料、キサンテン染料、キノン染料が挙げられる。また、水溶性染料としては、例えば、直接染料、酸性染料、反応性染料、塩基性染料が挙げられる。
直接染料としては、例えば、C.I.ダイレクトイエロー1、4、8、11、12、24、26、27、28、33、39、44、50、58、85、86、100、110、120、132、142、144;C.I.ダイレクトレッド1、2、4、9、11、13、17、20、23、24、28、31、33、37、39、44、47、48、51、62、63、75、79、80、81、83、89、90、94、95、99、220、224、227、243;C.I.ダイレクトブルー1、2、6、8、15、22、25、71、76、78、80、86、87、90、98、106、108、120、123、163、165、192、193、194、195、196、199、200、201、202、203、207、236、237;C.I.ダイレクトブラック2、3、7、17、19、22、32、38、51、56、62、71、74、75、77、105、108、112、117、154が挙げられる。
酸性染料としては、例えば、C.I.アシッドイエロー2、3、7、17、19、23、25、29、38、42、49、59、61、72、99;C.I.アシッドオレンジ56、64;C.I.アシッドレッド1、8、14、18、26、32、37、42、52、57、72、74、80、87、115、119、131、133、134、143、154、186、249、254、256;C.I.アシッドバイオレット11、34、75;C.I.アシッドブルー1、7、9、29、87、126、138、171、175、183、234、236、249;C.I.アシッドグリーン9、12、19、27、41;C.I.アシッドブラック1、2、7、24、26、48、52、58、60、94、107、109、110、119、131、155が挙げられる。
反応性染料としては、例えば、C.I.リアクティブイエロー1、2、3、13、14、15、17、37、42、76、95、168、175;C.I.リアクティブレッド2、6、11、21、22、23、24、33、45、111、112、114、180、218、226、228、235;C.I.リアクティブブルー7、14、15、18、19、21、25、38、49、72、77、176、203、220、230、235;C.I.リアクティブオレンジ5、12、13、35、95;C.I.リアクティブブラウン7、11、33、37、46;C.I.リアクティブグリーン8、19;C.I.リアクティブバイオレット2、4、6、8、21、22、25;C.I.リアクティブブラック5、8、31、39が挙げられる。
塩基性染料としては、例えば、C.I.ベーシックイエロー11、14、21、32;C.I.ベーシックレッド1、2、9、12、13;C.I.ベーシックバイオレット3、7、14;C.I.ベーシックブルー3、9、24、25、ベーシックブルー3、9、24、25;C.I.フードブラック1、2、287又はこれらの変性体が挙げられる。
着色剤は、着色剤粒子として用いてもよい。
着色剤粒子としては、着色剤及びポリマーを含むポリマー粒子が挙げられる。
ポリマーとしては、例えば、ポリエステル、ポリウレタン、ビニル系ポリマー等が挙げられるが、着色剤粒子の分散安定性を向上させる観点から、ビニル系ポリマーが好ましい。
ビニル系ポリマーとしては、例えば、疎水性モノマー(a)と、イオン性モノマー(b)とを含むモノマー混合物(以下、「モノマー混合物」ともいう)の付加共重合体が挙げられる。また、ビニル系ポリマーのモノマー混合物には、ノニオン性モノマー(c)を更に含んでいてもよい。
疎水性モノマー(a)としては、例えば、芳香族基含有モノマー、アルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。
芳香族基含有モノマーとしては、例えば、スチレン系モノマー、芳香族基含有(メタ)アクリレート等の炭素数6以上22以下の芳香族基を有するビニルモノマーが挙げられる。
スチレン系モノマーとしては、例えば、スチレン、2−メチルスチレンが挙げられる。これらの中でも、スチレンが好ましい。
芳香族基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらの中でも、ベンジル(メタ)アクリレートが好ましい。
これらの中でも、着色剤粒子の分散安定性を向上させる観点から、芳香族基含有(メタ)アクリレートが好ましく、芳香族基含有(メタ)アクリレート、及びスチレン系モノマーを併用することも好ましい。
アルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、(イソ)プロピル(メタ)アクリレート、(イソ又はターシャリー)ブチル(メタ)アクリレート、(イソ)アミル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(イソ)オクチル(メタ)アクリレート、(イソ)デシル(メタ)アクリレート、(イソ)ドデシル(メタ)アクリレート、(イソ)ステアリル(メタ)アクリレートが挙げられる。
なお、「(イソ又はターシャリー)」及び「(イソ)」は、これらの接頭辞が存在する場合としない場合の双方を意味し、これらの接頭辞が存在しない場合には、ノルマルを示す。
マクロモノマーは、片末端に重合性官能基を有する数平均分子量500以上100,000以下の重合体である。マクロモノマーの数平均分子量は、好ましくは1,000以上10,000以下である。なお、数平均分子量は、溶媒として1mmol/Lのドデシルジメチルアミンを含有するクロロホルムを用いて、標準物質としてポリスチレンを用いて、ゲル浸透クロマトグラフィー法により測定される値である。
重合性官能基としては、(メタ)アクリロイルオキシ基が好ましく、メタクリロイルオキシ基がより好ましい。
マクロモノマーとしては、着色剤粒子の分散液の分散安定性を向上させる観点から、疎水性モノマー重合体系マクロモノマー及びシリコーン系マクロモノマーが好ましく、疎水性モノマー重合体系マクロモノマーがより好ましい。
疎水性モノマー重合体系マクロモノマーを構成する疎水性モノマーとしては、前述の疎水性モノマーが挙げられ、スチレン、ベンジル(メタ)アクリレートが好ましく、スチレンがより好ましい。
ポリスチレン系マクロマーの市販品としては、例えば、「AS−6(S)」、「AN−6(S)」、「HS−6(S)」(東亞合成株式会社製)が挙げられる。
シリコーン系マクロマーとしては、片末端に重合性官能基を有するオルガノポリシロキサン等が挙げられる。
イオン性モノマー(b)としては、例えば、アニオン性モノマー、カチオン性モノマーが挙げられる。着色剤粒子の分散安定性を向上させる観点から、アニオン性モノマーが好ましい。
アニオン性モノマーとしては、例えば、カルボン酸モノマー、スルホン酸モノマー、リン酸モノマーが挙げられる。
カルボン酸モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、2−メタクリロイルオキシメチルコハク酸が挙げられる。
スルホン酸モノマーとしては、例えば、スチレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、3−スルホプロピル(メタ)アクリレートが挙げられる。
リン酸モノマーとしては、例えば、ビニルホスホン酸、ビニルホスフェート、ビス(メタクリロキシエチル)ホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェートが挙げられる。
これらの中でも、着色剤粒子の分散安定性を向上させる観点から、カルボン酸モノマーが好ましく、アクリル酸、メタクリル酸がより好ましく、メタクリル酸が更に好ましい。
ノニオン性モノマー(c)としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;ポリプロピレングリコール(a=2〜30、aはオキシアルキレン基の平均付加モル数を示す。以下同じ)(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;メトキシポリエチレングリコール(a=1〜30)(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート;フェノキシ(エチレングリコール/プロピレングリコール共重合)(a=1〜30、その中のエチレングリコール:1〜29)(メタ)アクリレート等のアリールオキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートが挙げられる。
これらの中でも、ポリプロピレングリコール(a=2〜30)(メタ)アクリレート、フェノキシ(エチレングリコール/プロピレングリコール共重合)(メタ)アクリレートが好ましく、これらを併用することがより好ましい。
ノニオン性モノマー(c)の市販品としては、例えば、「NKエステル」シリーズの「M−20G」、「40G」、「90G」、「EH−4E」(新中村化学工業株式会社製)、「ブレンマー」シリーズの「PE−90」、「200」、「350」、「PME−100」、「PME−200」、「PME−400」、「PP−500」、「PP−800」、「AP−150」、「AP−400」、「AP−550」、「50PEP−300」、「50POEP−800B」、「43PAPE−600B」(日油株式会社製)等が挙げられる。
ポリマー製造時における、モノマー混合物中における含有量(未中和量としての含有量。以下同じ)は、次のとおりである。
疎水性モノマー(a)の含有量は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
イオン性モノマー(b)の含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは13質量%以上、更に好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは25質量%以下、より好ましくは23質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
ノニオン性モノマー(c)の含有量は、好ましくは0質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上であり、そして、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
ビニル系ポリマーは、上記の疎水性モノマー(a)、イオン性モノマー(b)、更に必要に応じてノニオン性モノマー(c)、及びその他のモノマーの混合物を公知の重合法により共重合させることによって製造される。重合法としては溶液重合法が好ましい。
溶液重合法で用いる有機溶剤に制限はないが、モノマーの共重合性の観点から、メチルエチルケトン、トルエン、メチルイソブチルケトン等が好ましい。
重合の際には、重合開始剤や重合連鎖移動剤を用いることができる。重合開始剤としては、アゾ化合物が好ましく、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)がより好ましい。重合連鎖移動剤としては、メルカプタン類が好ましく、2−メルカプトエタノールがより好ましい。
重合反応の終了後、反応溶液から再沈澱、膜分離、クロマトグラフ法、抽出法等により、未反応のモノマー等を除去することができる。
ポリマーの重量平均分子量は、好ましくは5,000以上、より好ましくは10,000以上、更に好ましくは30,000以上、更に好ましくは40,000以上、更に好ましくは50,000以上であり、そして、好ましくは500,000以下、より好ましくは300,000以下、更に好ましくは200,000以下、更に好ましくは150,000以下、更に好ましくは100,000以下である。なお、重量平均分子量は、実施例に記載の方法により求めることができる。
着色剤とポリマーを含有する着色剤粒子の分散液は、下記の工程(1)及び工程(2)を有する方法により、効率的に製造することができる。
工程(1):ポリマー、有機溶剤、着色剤、及び水を含有する混合物を分散処理して、分散処理物を得る工程
工程(2):工程(1)で得られた分散処理物から有機溶剤を除去して、着色剤粒子の分散液を得る工程
(有機溶剤)
工程(1)の有機溶剤は、水に対する溶解性が低い有機溶剤が好ましい。有機溶剤は、20℃の水に対する溶解度が、好ましくは40質量%未満である。
有機溶剤としては、例えば、アルコール溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤が挙げられる。着色剤への濡れ性及び着色剤へのポリマーの吸着性を向上させる観点から、メチルエチルケトンが好ましい。
工程(1)でのポリマーと有機溶剤の質量比[ポリマー/有機溶剤]は、着色剤の濡れ性及び着色剤へのポリマーの吸着性を向上させる観点から、好ましくは0.10以上、より好ましくは0.20以上、更に好ましくは0.25以上であり、そして、好ましくは0.60以下、より好ましくは0.50以下、更に好ましくは0.45以下である。
着色剤粒子の分散安定性を向上させる観点から、中和剤を用いることが好ましい。
中和剤を用いる場合、着色剤粒子の分散液のpHが7以上11以下になるように中和することが好ましい。
中和剤としては、例えば、アルカリ金属の水酸化物、アンモニア、有機アミンが挙げられる。これらの中でもアルカリ金属の水酸化物、アンモニアが好ましく、アルカリ金属の水酸化物がより好ましい。アルカリ金属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、水酸化セシウムが挙げられる。これらの中でも、水酸化ナトリウムが好ましい。
中和剤は、十分に中和を促進させる観点から、中和剤水溶液として用いることが好ましい。中和剤水溶液の濃度は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。
ポリマーの中和度は、着色剤粒子の分散安定性を向上させる観点から、好ましくは60モル%以上、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは100モル%以上であり、そして、好ましくは800モル%以下、より好ましくは600モル%以下、更に好ましくは400モル%以下である。
ここで中和度とは、中和剤のモル当量をポリマーの酸基のモル量で除したものである。値が100モル%を超える場合は、酸基の量に対して中和剤が過剰量であることを意味する。
中和剤としてアンモニア等の揮発性塩基を用いた場合、工程(1)におけるポリマーの中和度を高くした場合であっても、工程(2)を経て得られる着色剤粒子の分散液及び液体組成物のpHを、所望の範囲内に調整しやすくなる。
例えば、工程(1)ではポリマーの酸基のモル量に対し過剰に揮発性塩基を投入し、工程(2)では揮発性塩基を除去することで、インクとして所望のpHを得ることができる。揮発性塩基を用いる場合、揮発性塩基の量は、好ましくは1モル%以上、より好ましくは10モル%以上、更に好ましくは20モル%以上であり、そして、好ましくは600モル%以下、より好ましくは500モル%以下、更に好ましくは400モル%以下である。
予備分散に用いる装置としては、例えば、アンカー翼、ディスパー翼等を有する混合撹拌装置が挙げられる。これらの中でも、ディスパー翼等を有する混合撹拌装置が好ましい。
工程(1)の予備分散における温度は、好ましくは0℃以上であり、そして、好ましくは40℃以下、より好ましくは20℃以下、更に好ましくは10℃以下である。
予備分散の処理時間は、好ましくは1時間以上、より好ましくは2時間以上であり、そして、好ましくは30時間以下、更に好ましくは10時間以下、更に好ましくは5時間以下である。
高圧ホモジナイザーの市販品としては、例えば、「マイクロフルイダイザー」(Microfluidics社)が挙げられる。
メディア式分散機の市販品としては、例えば、「ウルトラ・アペックス・ミル」(寿工業株式会社製)、「ピコミル」(浅田鉄工株式会社製)が挙げられる。
これらの装置は複数を組み合わせることもできる。
これらの中では、顔料を小粒子径化する観点から、高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。
高圧ホモジナイザーを用いる場合、以下の処理条件が好ましい。
処理圧力は、好ましくは60MPa以上、より好ましくは100MPa以上であり、そして、好ましくは250MPa以下、より好ましくは200MPa以下である。
パス回数は、好ましくは3以上、より好ましくは10以上であり、そして、好ましくは30以下、より好ましくは25以下である。
工程(2)の有機溶剤の除去は、公知の方法で行うことができる。
有機溶剤を除去する過程で凝集物が発生することを抑制する観点から、有機溶剤を除去する前に、分散処理物に水を添加してもよい。水の添加量は、例えば、有機溶剤除去後の分散液の不揮発成分濃度が、後述の好適範囲となる量である。
有機溶剤の除去温度は、好ましくは40℃以上であり、そして、好ましくは80℃以下、より好ましくは70℃以下、更に好ましくは65℃以下である。
上記温度における圧力は、好ましくは0.001MPa以上、より好ましくは0.002MPa以上であり、そして、好ましくは0.05MPa以下、より好ましくは0.02MPa以下である。
除去時間は、好ましくは1時間以上、より好ましくは5時間以上であり、そして、好ましくは24時間以下、より好ましくは12時間以下である。
分散液中の有機溶剤は実質的に除去されていることが好ましいが、本発明の目的を損なわない限り、残存していてもよい。残留有機溶剤の量は0.1質量%以下が好ましく、0.01質量%以下であることがより好ましい。
分散液の不揮発成分濃度(固形分濃度)は、着色剤粒子の分散液の分散安定性を向上させる観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。
なお、上記分散液に含有される水の一部が有機溶剤と同時に除去されてもよい。
液体組成物は、インクの乾燥を防止する観点から、有機溶剤を含有することが好ましい。
有機溶剤としては、例えば、化合物2以外のグリコールエーテル、多価アルコール、一価アルコール、これらのアルコールのアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物が挙げられる。これらの中でも、グリコールエーテル、多価アルコール、含窒素複素環化合物が好ましい。
化合物2以外のアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、例えば、エチレングリコールエチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、エチレングリコールプロピルエーテル、エチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテルが挙げられる。これらの中でも、インクの乾燥を防止する観点から、エチレングリコールイソプロピルエーテル、エチレングリコールプロピルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテルが好ましく、エチレングリコールイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテルがより好ましい。
なお、ポリエチレングリコールの平均分子量は、好ましくは200以上、より好ましくは400以上であり、そして、好ましくは2,000以下、より好ましくは1,000以下である。ポリプロピレングリコールの平均分子量は、好ましくは300以上、より好ましくは400以上であり、そして、好ましくは1,000以下、より好ましくは800以下である。
液体組成物は、連続吐出安定性を向上させる観点から、化合物2以外の界面活性剤を含有してもよい。
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤が好ましい。
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、(1)炭素数8以上22以下の飽和又は不飽和の、直鎖又は分岐鎖の高級アルコール、多価アルコール、又は芳香族アルコールに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド又はブチレンオキシド(以下総称して、「アルキレンオキシド」という)を付加したポリオキシアルキレンのアルキルエーテル(ただし、化合物2を除く)、アルケニルエーテル、アルキニルエーテル又はアリールエーテル、(2)炭素数8以上22以下の飽和又は不飽和の、直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を有する高級アルコールと多価脂肪酸とのエステル、(3)炭素数8以上20以下の直鎖又は分岐鎖の、アルキル基又はアルケニル基を有する、ポリオキシアルキレン脂肪族アミン、(4)炭素数8以上22以下の高級脂肪酸と、多価アルコールのエステル化合物又はそれにアルキレンオキシドを付加した化合物、(5)ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤等が挙げられる。
ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤は、シリコーンオイルの側鎖及び/又は末端の炭化水素基を、ポリエーテル基で置換された構造を有するものである。該ポリエーテル基としては、ポリエチレンオキシ基、ポリプロピレンオキシ基、エチレンオキシ基とプロピレンオキシ基(トリメチレンオキシ基又はプロパン−1,2−ジイルオキシ基)がブロック状又はランダムに付加したポリアルキレンオキシ基が好適であり、シリコーン主鎖にポリエーテル基がグラフトした化合物、シリコーンとポリエーテル基がブロック状に結合した化合物等を用いることができる。
ノニオン性界面活性剤の市販品としては、例えば、「サーフィノール」シリーズの「420」、「440」、「465」、「485」(以上、エアープロダクツ社製)、「アセチレノール」シリーズの「E00」、「E13T」、「E40」、「E60」、「E100」、「E200」(川研ファインケミカル株式会社製)、ラウリルアルコールのエチレンオキシド付加物「エマルゲン120」(花王株式会社製、エチレンオキシド平均付加モル数=12)が挙げられる。
液体組成物のpHは、好ましくは7以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは8.5以上であり、そして、好ましくは11以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは9.5以下である。
液体組成物のpHは、温度20℃の条件下、pHメーター(例えば、堀場製作所株式会社製「D−51」等)を用いて測定した値を意味する。
E型粘度計(東機産業株式会社製)を用い、標準ローター(1°34′×R24)を使用し、測定温度20℃、測定時間1分、回転数20〜100rpmのうち、該インクで装置が許容する最高回転数の条件で測定する。
液体組成物は、インクジェット方式の液体吐出ヘッドの吐出エネルギー発生素子の保護膜形成用として用いられる。用途としては、インクジェット方式の液体吐出ヘッドの吐出エネルギー発生素子のインクに対する絶縁性を高めるための使用が挙げられる。
なお、液体吐出ヘッドとしては、主に、インクジェット方式の記録ヘッドが挙げられるが、バイオチップ作製や電子回路印刷用途の液体吐出ヘッド等にも適用できる。液体吐出ヘッドとしては、インクジェット記録ヘッドの他にも、例えばカラーフィルター製造用ヘッド等も挙げられる。
液体組成物は、より具体的には、充填液又はインク等として用いることができる。そして、液体組成物は、液体吐出ヘッドの部材と接液する状態で用いられる。
充填液としては、例えば、インクジェット記録ヘッドの充填液が挙げられる。また、インクとしては、インクジェット記録用インクが挙げられる。
充填液は、前述の着色剤を含まなくてもよいが、着色剤を含む場合、保管一定期間経過後、液体吐出ヘッドから充填液を吐出することで後述のヘッド状態確認方法に応用することができる。
インクジェット方式は、ピエゾ方式であってもよいし、サーマル方式であってもよい。ピエゾ方式の場合、吐出エネルギー発生素子は圧電素子を含み、サーマル方式の場合、吐出エネルギー発生素子は電気熱変換素子を含む。
ピエゾ方式の場合、液体吐出ヘッドは、例えば、液体を吐出するための吐出口を有するノズルプレートと、吐出エネルギー発生素子とを備える。この場合、吐出エネルギー発生素子は、圧力室が形成された基板と、当該基板の片面に形成された第1電極と、当該第1電極の上に形成された圧電体と、当該圧電体の上に形成された第2電極とを有する。
電極に用いられる金属としては、例えば、銅、アルミニウム、金、白金、銀、モリブデン、ルテニウム、ゲルマニウム、インジウム、ストロンチウムが挙げられる。
電極に用いられる導電性金属酸化物としては、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、In2O3、Sb−In2O3、Nb−TiO2、ZnO、Al−ZnO、Ga−ZnO、インジウムガリウム亜鉛複合酸化物(IGZO)、RuO2、IrO2、Nb−STO、SrRuO2、LaNiO3、BaPbO3、La2-xSrxCoO4(LSCO)、La1-xSrxMnO3(LSMO)、YBa2Cu3O7(YBCO)が挙げられる。
電極に用いられる導電性金属窒化物としては、例えば、窒化チタンが挙げられる。
基板の材料としては、例えば、シリコン、酸化ケイ素、ステンレス(SUS)、イットリウム安定化ジルコニア(YSZ)、アルミナ、サファイヤ、SiC、及びSrTiO3等の基板が挙げられる。また、基板としては、シリコン基板上にSiO2膜とSi活性層とが順次積層されたSOI基板等の積層基板を用いてもよい。
圧電体は、気相成長法にて基板温度を上げて成膜中に結晶化させる方法で形成される。圧電体の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、Nb(ニオブ)をドープしたチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が挙げられる。
インクジェット画像形成方法は、液体組成物を、吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッドから吐出して画像を形成する。液体吐出ヘッドからの吐出は、記録媒体に対して行う。液体吐出ヘッドとしては、例えば、後述の記録ヘッド1が挙げられる。着色剤を含む液体組成物を用いて画像形成することにより、液体吐出ヘッドの腐食を防止しつつ、記録媒体上に文字や画像を形成した印刷物を得ることができる。
インクジェット方式の液体吐出ヘッドの保護膜形成方法は、例えば、吐出エネルギー発生素子を前述の液体組成物で接液させ、吐出エネルギー発生素子に電圧印加する工程を有する。
当該電圧印加する工程は、例えば、液体吐出ヘッドに液体組成物を充填し、吐出エネルギー発生素子に電圧印加し、液体組成物を吐出することで行うことも可能である。
このように電圧印加を行うことで、液体吐出ヘッドの吐出エネルギー発生素子に保護膜が形成され、吐出エネルギー発生素子のインクに対する絶縁性が高まる。これにより、水の電気分解により発生する酸素及び酸の発生を抑制し、液体吐出ヘッドの腐食を防止することができる。
図1は第1実施形態に係る記録ヘッド1の構成例を示す断面図である。
記録ヘッド1は、インクジェットヘッド10及びノズルプレート20を備える。
インクジェットヘッド10は、圧力室13が形成されたシリコン基板(以下、「Si基板」ともいう)11の上に、金属酸化物層14が積層され、更に第1電極層16が積層されている。第1電極層16の上に圧電体層17が積層され、圧電体層17の上に第2電極層18が積層されている。Si基板11の一部は、振動板12として機能するよう厚みが残されている。
インクジェットヘッド10は、Si基板11の圧電体層17の形成面とは反対の面に、ノズルプレート20が接合されている。ノズルプレート20には、液体組成物(インク)の吐出口21が形成されている。
なお、図1には示されていないが、Si基板11には、圧力室13に液体組成物を供給するためのインク供給流路(共通流路や個別供給路など)が形成される。また、図1では、Si基板11の下面に直接ノズルプレート20を接合した例を示したが、Si基板11とノズルプレート20の間に、他の流路構造が形成された流路プレートが積層されてもよい。
第1電極層16と第2電極層18は、駆動回路(駆動IC)30のグランド端子、又は、駆動回路30の駆動電圧出力端子に接続される。駆動回路30は、電極間に挟まれた圧電体層17を変形させる駆動用の電力(駆動電圧)を供給する。
ノズルプレート20の吐出面(ノズル面)における複数の吐出口21の配列形態は特に限定されない。例えば、複数のノズルが一列に並んだ一次元配列、複数のノズルが2列に並んだ千鳥配列、或いは3列以上のノズル列が組み合わされて2次元配列された形態など、様々なノズル配列があり得る。
図2において、図1に示した構成と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
記録ヘッド2においては、第1実施形態に係る記録ヘッド1における金属酸化物層14及び振動板12を有しておらず、第1電極層16が、圧力室13に露出する。記録ヘッド2においては、圧電体層17の変形によって生じた圧力は高効率で液体組成物へ伝播できるが、第1電極層16と圧力室13内に充填された液体組成物間の絶縁性を担う層がないことから、通電による第1電極層16からの電極反応による腐食が考えられる。
これに対し、本発明の液体組成物を記録ヘッド内に充填し、第1電極層16と第2電極層18に電圧印加することで、第1電極層16の下部面表層に化合物1と化合物2が保護層を形成し、第1電極層16からの電極反応による腐食を抑制することができると考えられる。
インクジェット方式の記録ヘッドの保存方法は、例えば、
吐出エネルギー発生素子を前述の液体組成物で接液させ、吐出エネルギー発生素子に電圧印加する工程と、
電圧印加する工程後、記録ヘッドにインクを充填する工程と、を有する。
上述の電圧印加する工程により、記録ヘッドに保護膜を形成し、インクを充填することで、外気との接触を避けて、記録ヘッドを保存することで、使用寿命を長くすることができる。
インクとしては、インクジェット方式の印刷に用いられるインクであり、保護膜の形成の観点から、上述の液体組成物を含むインクが好ましい。
ヘッド状態確認方法としては、吐出状態を確認する方法や記録媒体に印字する方法が適用できる。
吐出状態を確認する方法としては、規定の吐出液滴数を吐出した場合の質量変動を測定する方法、ノズル毎に液滴が吐出しているかを光学観察ないし光学センサーで確認する方法などが適用される。記録媒体に印字する方法としては、所定の印刷チャートをインクジェット用紙等に印刷し、着弾の有無や着弾乱れを観察する方法などが適用される。
<1>0.01質量%以上1.5質量%以下の式(1)で表される化合物又はその塩と、0.05質量%以上35質量%以下の式(2)で表される化合物と、水とを含有するインクジェット用液体組成物。
R1−O−(AO)j(CH2CH2O)n−B−COOH (1)
〔式中、R1は、炭素数2以上8以下の直鎖若しくは分岐の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3以上8以下の脂環式炭化水素基を示し、AOは、炭素数3又は4のアルキレンオキシ基、Bは、炭素数1以上3以下のアルキレン基を示す。j、nは、平均付加モル数を示し、jは0以上1以下であり、nは5以上20以下である。j>0である場合、(AO)及び(CH2CH2O)は、いかなる配列順序であってもよい。〕
R2−O−(AO)k(CH2CH2O)m−H (2)
〔式中、R2は、炭素数2以上8以下の直鎖若しくは分岐の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3以上8以下の脂環式炭化水素基を示し、AOは炭素数3又は4のアルキレンオキシ基を示す。k、mは、平均付加モル数を示し、kは0以上1以下であり、mは6以上21以下である。k>0である場合、(AO)及び(CH2CH2O)は、いかなる配列順序であってもよい。〕
<3>前記式(1)で示される化合物と前記式(2)で表される化合物の合計含有量は、液体組成物中、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である、<1>又は<2>に記載のインクジェット用液体組成物。
<4>n及びmは、好ましくは以下の関係(A)を有し、より好ましくは以下の関係(A−1)を有し、更に好ましくは以下の関係(A−2)を有し、より更に好ましくは以下の関係(A−3)を有する、<1>〜<3>のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
m−5 ≦ n ≦ m+5 (A)
m−1 ≦ n ≦ m+1 (A−1)
m−1 ≦ n ≦ m (A−2)
m−1 = n (A−3)
<5>R1の炭素数と、R2の炭素数の差が2以下であり、好ましくはR1の炭素数と、R2の炭素数が同じである、<1>〜<4>のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
<6>水の含有量が、液体組成物中、好ましくは30質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは50質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である、<1>〜<5>のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
<7>液体組成物のpHが、好ましくは7以上、より好ましくは8以上、更に好ましくは8.5以上であり、そして、好ましくは11以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは9.5以下である、<1>〜<6>のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
<8>着色剤を更に含む、<1>〜<7>のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
<9>前記着色剤が、着色剤及びポリマーを含むポリマー粒子である、<8>に記載のインクジェット用液体組成物。
<10>着色剤の含有量は、液体組成物中、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である、<8>又は<9>に記載のインクジェット用液体組成物。
<11>有機溶剤、好ましくは化合物2以外のグリコールエーテル、多価アルコール、一価アルコール、これらのアルコールのアルキルエーテル、含窒素複素環化合物、アミド、アミン、含硫黄化合物から選ばれる少なくとも1種の有機溶剤、より好ましくは前記グリコールエーテル、多価アルコール、及び含窒素複素環化合物から選ばれる少なくとも1種の有機溶剤を更に含有する、<1>〜<10>のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
<12>有機溶剤の含有量が、液体組成物中、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である、<1>〜<11>のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
<14><1>〜<12>のいずれかに記載の液体組成物のインクジェット方式の液体吐出ヘッドの吐出エネルギー発生素子のインクに対する絶縁性を高めるための使用。
<15><1>〜<12>のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物を、吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッドから吐出して画像を形成する、インクジェット画像形成方法。
<16>吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッドの保護膜形成方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子、好ましくは圧電素子又は電気熱変換素子を<1>〜<12>のいずれかに記載の液体組成物で接液させ、前記吐出エネルギー発生素子に電圧印加する工程を有する保護膜形成方法。
<17>前記吐出エネルギー発生素子が、金属製又は導電性金属酸化物製の電極を有する、<16>に記載の保護膜形成方法。
<18>前記液体吐出ヘッドが、液体を吐出するための吐出口を有するノズルプレートと、前記吐出エネルギー発生素子とを備え、
前記吐出エネルギー発生素子が、圧力室が形成された基板と、前記基板の片面に形成された第1電極と、前記第1電極の上に形成された圧電体と、前記圧電体の上に形成された第2電極とを有し、
前記電圧印加する工程が、前記圧力室内に液体組成物を充填し前記吐出エネルギー発生素子に電圧印加する工程である、<16>又は<17>に記載の保護膜形成方法。
<19>吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッドの保存方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を<1>〜<12>のいずれかに記載の液体組成物で接液させ、前記吐出エネルギー発生素子に電圧印加する工程と、
前記電圧印加する工程後、前記液体吐出ヘッドにインクを充填する工程と、を有する保存方法。
なお、各種物性は、以下の方法により測定した。
〔ポリマーの酸価〕
測定溶媒を、エタノールとエーテルとの混合溶媒から、メチルエチルケトンに変更したこと以外は、JIS K0070:1992に従って測定した。
N,N−ジメチルホルムアミドに、リン酸及びリチウムブロマイドをそれぞれ60mmol/Lと50mmol/Lの濃度となるように溶解した液を溶離液として、標準物質としてポリスチレンを用いて、下記の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」ともいう)法により測定した。
GPC装置:「HLC−8120GPC」(東ソー株式会社製)
カラム:「TSK−GEL、α−M」×2本(東ソー株式会社製)
流速:1mL/min
30mLのポリプレピレン製容器(φ=40mm、高さ=30mm)にデシケーター中で恒量化した硫酸ナトリウム10.0gを量り取り、そこへ測定試料約1.0gを添加して、混合させた後、正確に秤量し、105℃で2時間維持して、揮発分を除去し、更にデシケーター内で更に15分間放置し、質量を測定した。揮発分除去後のサンプルの質量を固形分として、添加したサンプルの質量で除して固形分濃度とした。
表面張力計「CBVP−Z」(協和界面科学株式会社製)を用いて、白金プレートを5gの液体組成物の入った円柱ポリエチレン製容器(直径3.6cm×深さ1.2cm)に浸漬させ、20℃にて液体組成物の静的表面張力を測定した。
着色剤粒子(顔料粒子)の分散液を、あらかじめ0.2μmのフィルターでろ過したイオン交換水を用いて希釈し、レーザー粒径解析システム「ELSZ−1000」(大塚電子株式会社製)を用いて、25℃にて、粒径測定を行った。
製造例P1:ポリマー溶液P−1
2つの滴下ロート1及び2を備えた反応容器内に、表1の「初期混合物」欄に示す成分を入れて混合し、窒素ガス置換を行い、初期混合物を得た。
一方、表1の「滴下混合物1」欄及び「滴下混合物2」欄に示す成分を調製しそれぞれ滴下ロート1及び滴下ロート2中に入れて、窒素ガス置換を行った。
窒素雰囲気下、反応容器内の初期仕込みモノマー溶液を攪拌しながら75℃に維持し、滴下ロート1中の滴下混合物1を3時間かけて徐々に反応容器内に滴下し、次いで滴下ロート2中の滴下混合物2を2時間かけて徐々に反応容器内に滴下した。滴下終了後、反応容器内の混合溶液を75℃で2時間攪拌した。次いで前記の重合開始剤2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)「V−65」(和光純薬工業株式会社)1.5部をメチルエチルケトン(MEK)10部に溶解した重合開始剤溶液を調製し、該混合溶液に加え、75℃で1時間攪拌することで熟成を行った。前記重合開始剤溶液の調製、添加及び熟成を更に2回行った。次いで反応容器内の反応溶液を85℃に2時間維持し、ポリマー溶液P−1を得た。得られたポリマーの一部を乾燥させ、酸価及び重量平均分子量を測定した。
このポリマーの固形分を測定し、MEKを用いて固形分濃度50%まで希釈した。
*2 スチレンマクロマー:「AS−6S」(東亞合成株式会社製、数平均分子量:6000、セグメント:スチレン−アクリロニトリル、トルエン溶液、固形分51%)
*3 MEK:メチルエチルケトン
*4 V−65:2,2’‐アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)「V−65」(和光純薬工業株式会社製)
製造例PD1〜PD4<顔料水系分散液PD−1〜PD−4の製造>
<工程(1)>
容器2Lのディスパー「T.K.ロボミックス」(プライミクス株式会社製、撹拌部ホモディスパー2.5型、羽直径40mm)に、表2に示す所定量のポリマーを投入し、1400rpmの条件で撹拌しながら、表2に示す所定量のメチルエチルケトン(MEK)を加え、さらにイオン交換水及び5N(16.9質量%)水酸化ナトリウム水溶液を添加し、0℃の水浴で冷却しながら、1400rpmで15分間撹拌した。撹拌後、表2に示す所定量のカーボンブラック「Nipex160」(Degussa社製)を加え、6000rpmの条件にて3時間撹拌した。得られた混合物をマイクロフルイダイザー「M−140K」(Microfluidics社製)を用いて、180MPaの圧力にて、20パス分散処理した。
ロータリーエバポレーター「N−1000S」(東京理化器械株式会社製)を用いて、40℃に調整した温浴中、0.02MPaの圧力で2時間保持して、有機溶剤を除去した。更に、温浴を62℃に調整し、圧力を0.01MPaに下げて4時間保持し、有機溶剤及び一部の水を除去し、顔料濃度を23〜25%とした。次いで顔料と濃度を測定し、イオン交換水で顔料の濃度が20%となる様に調整した。次いで5μmと1.2μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)を用いて順に濾過し、顔料水系分散液PD−1を得た。
顔料水系分散液PD−2〜PD−4は顔料水系分散液PD−1の製造において、用いた顔料を表2に記載の顔料に変えた以外は同様にして得た。
CFR6111T:マゼンタ顔料「CFR6111T」(大日精化工業株式会社製)
CFB6338JC:シアン顔料「CFB6338JC」(大日精化工業株式会社製)
KOY−01:イエロー顔料「KOY−01」(大日精化工業株式会社製)
自己分散カーボンブラック分散液「SENSIJET BLACK SDP100」(SENSIENT社製、固形分濃度15%)1000gをスターラーで撹拌しながら、1Nの水酸化ナトリウム水溶液19.3gを1g/秒の速度で滴下した。次いでロータリーエバポレーター「N−1000S」(東京理化器械株式会社製)を用いて、温浴を62℃に調整し、圧力を0.01MPaに下げて4時間保持し、一部の水を除去し、顔料濃度を23〜25%とした。
次いで顔料の合計濃度を測定し、イオン交換水で顔料の濃度が20%となる様に調整した。次いで5μmと1.2μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)を用いて順に濾過し、自己分散カーボン分散液X−1を得た。
製造例A1<化合物1−1の製造方法>
還流管、溶存酸素濃度計「InPro6850i/12/220」(METTLER TOLEDO社製)及びメカニカルスターラー「テフロン(登録商標)製撹拌羽根三日月形」(ASONE社製、撹拌翼の幅75mm×高さ20mm×厚さ4mm)を備えた300mLの5つ口フラスコに、原料の化合物2−1(へキシルアルコールにエチレンオキシドを付加(平均付加モル数:10.0)したもの、第一工業製薬株式会社製))100g、触媒である5%Pt−1%Bi/C(Evonik社製、Lot.TP−2/0230)を原料100部に対して触媒が5部、及び、水:原料の比が80.9:19.1となるようにして、イオン交換水を投入した。
上記5つ口フラスコ中に仕込んだ原料、触媒及び水を400rpmの条件下にてメカニカルスターラーで攪拌しながら窒素流通下70℃に昇温し、70℃に達して15分間は引き続き窒素を流通させた。その後、酸素に切り替えて90mL/分の条件下にて18時間流通し、反応させ、化合物1−1(n−Hex−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH)(ポリエチレングリコールアルキルエーテル酢酸)を得た。
1H−NMR分析により、得られたポリエチレングリコールアルキルエーテル酢酸におけるカルボキシル基の隣接炭素のプロトンピークを積分し、その積分値を原料であるポリオキシエチレンアルキルエーテルが全てポリエチレングリコールアルキルエーテル酢酸に変換した場合の理想の積分値で除すことによって得た。収率は99%であり、簡便のため有り姿が100%であるとして以後の配合を行った。
原料として、表3に記載の原料の化合物2に変更した以外は、製造例A1と同様にして、化合物1−2〜化合物1−6,化合物1c−1〜1c−5を得た。収率は99%であり、簡便のため有り姿が100%であるとして以後の配合を行った。
化合物1−1:n−Hex−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH
化合物1−2:CH3CH2−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH
化合物1−3:n−Bu−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH
化合物1−4:n−Oct−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH
化合物1−5:n−Hex−O−(CH2CH2O)5−CH2COOH
化合物1−6:n−Hex−O−(CH2CH2O)19−CH2COOH
化合物1c−1:CH3−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH
化合物1c−2:n−Dec−O−(CH2CH2O)9−CH2COOH
化合物1c−3:n−Hex−O−(CH2CH2O)4−CH2COOH
化合物1c−4:n−Hex−O−(CH2CH2O)29−CH2COOH
化合物1c−5:n−Dod−O−(CH2CH2O)6−CH2COOH
化合物2−1:n−Hex−O−(CH2CH2O)10−H(第一工業製薬株式会社製)
化合物2−2:CH3CH2−O−(CH2CH2O)10−H(第一工業製薬株式会社製)
化合物2−3:n−Bu−O−(CH2CH2O)10−H(第一工業製薬株式会社製)
化合物2−4:n−Oct−O−(CH2CH2O)10−H(第一工業製薬株式会社製)
化合物2−5:n−Hex−O−(CH2CH2O)6−H(第一工業製薬株式会社製)
化合物2−6:n−Hex−O−(CH2CH2O)20−H(第一工業製薬株式会社製)
化合物2c−1:CH3−O−(CH2CH2O)10−H(第一工業製薬株式会社製)
化合物2c−2:n−Dec−O−(CH2CH2O)10−H(第一工業製薬株式会社製)
化合物2c−3:n−Hex−O−(CH2CH2O)5−H(第一工業製薬株式会社製)
化合物2c−4:n−Hex−O−(CH2CH2O)30−H(第一工業製薬株式会社製)
化合物2c−5:n−Dod−O−(CH2CH2O)7−H(第一工業製薬株式会社製)
ただし、上記「n−Hex」はn−ヘキシル基、「n−Bu」はn−ブチル基、「n−Oct」はn−オクチル基、「n−Dec」はn−デシル基、「n−Dod」はn−ドデシル基である。なお、(CH2CH2O)の数値は、平均付加モル数を示す。
実施例B1〜B14、比較例B1〜B10<液体組成物B−1〜B−14、B−51〜B−60の製造>
表4に示す化合物1と化合物2とトリエチレングリコール(東京化成工業株式会社製、試薬)、プロピレングリコール(東京化成工業株式会社製、試薬)、1,2−ヘキサンジオール(東京化成工業株式会社製、試薬)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(東京化成工業株式会社製、試薬)、防黴剤「プロキセルLVS」(アーチケミカルズジャパン株式会社製、1,2−ベンゾイソチアゾール−3(2H)−オン、有効分20%)、界面活性剤「サーフィノール420」(日信化学工業株式会社製、アセチレンジオールのエチレンオキシド(1.3)付加物)、界面活性剤「サーフィノール460」(日信化学工業株式会社製、アセチレンジオールのエチレンオキシド(10)付加物)、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液(東京化成工業株式会社製、試薬)及びイオン交換水を添加、混合し、得られた混合液を0.45μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)で濾過し、実施例に係る液体組成物B−1〜B−14、比較例に係る液体組成物B−51〜B−60を得た。得られた液体組成物の20℃におけるpHは8であった。
化合物2c−6:2−EH−O−(CH2CH2O)4−H(第一工業製薬株式会社製)
TEGmBE:トリエチレングリコールモノブチルエーテル
ただし、上記「2−EH」は2−エチルヘキシル基である。なお、(CH2CH2O)の数値は、平均付加モル数を示す。
実施例C1〜C20,比較例C1〜C10<液体組成物C−1〜C−20、液体組成物C−51〜C−60の製造>
表5に示す所定量の顔料水系分散液PD−1〜PD−4,自己分散カーボン分散液X−1又は黒染料プロジェットファストブラック2(フジフィルムイメージングカラランツ製)と、表5に示す化合物1と化合物2とトリエチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、試薬)、プロピレングリコール(和光純薬工業株式会社製、試薬)、1,2−ヘキサンジオール(東京化成工業株式会社製、試薬)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(和光純薬工業株式会社製、試薬)、防黴剤「プロキセルLVS」(アーチケミカルズジャパン株式会社製、1,2−ベンゾイソチアゾール−3(2H)−オン、有効分20%)、界面活性剤「サーフィノール420」(日信化学工業株式会社製、アセチレンジオールのエチレンオキシド(1.3)付加物)、界面活性剤「サーフィノール460」(日信化学工業株式会社製、アセチレンジオールのエチレンオキシド(10)付加物)、5mol/L水酸化ナトリウム水溶液(和光純薬工業株式会社製、試薬)及びイオン交換水を添加、混合し、得られた混合液を0.45μmのメンブランフィルター「Minisart」(Sartorius社製)で濾過し、液体組成物C−1〜C−20、液体組成物C−51〜C−60を得た。得られたインクの20℃におけるpHは9であった。
実施例BA1〜BA14,比較例BA1〜BA10
<銅線への通電及び通電量測定>
フレキシブルプリント基板上に線銅箔厚0.018mm、幅0.05mmの銅配線を作製し、陽極とした。また陰極はスパイラル形状白金電極「TCE−2」(株式会社東陽テクニカ製)を、参照電極はAg/AgCl参照電極「TRE−8」(株式会社東陽テクニカ製)を用意した。200mL容量のガラスビーカーに表6に示す液体組成物を100g秤量し、更にあらかじめ調整しておいた硫酸ナトリウム2mol/L水溶液を10g添加し、均一に混合させた。
次いで陽極側の銅配線を液中に10mm浸漬し、陰極側のTCE−2はスパイラル形状部分が全て液中に浸漬するようにし、参照電極も浸漬させた。陽極と陰極は鉛直にビーカー内に浸漬し、陽極と陰極の最短距離が20mmとなるように固定させた。参照電極は陽極と陰極双方から最短距離が15mmとなる位置に固定した。
次いでポテンショスタット「VersaSTAT4」(株式会社東陽テクニカ製)の作用電極端子(WE)と電位測定用端子(SE)を陽極の上端部に、基準電極用端子(RE)を参照電極の上端部に、補助電極用端子(CE)を陰極の上端部に接続した。
VersaSTAT4の作用電極端子のアクションメニューからサイクリックボルタンメトリを選択し、初期電位を参照電極基準で0V、折り返し電位を参照電極基準で5V、終了電位を参照電極基準で5V、折り返し時保持時間を0.1秒間とし、電位掃引速度を0.01V/秒と設定し、通電測定を行った。
通電により表面に保護膜が形成された銅線BA−1を得た。
測定された電流値のうち、折り返し時保持時間の0.1秒間に測定された電流の平均値を記録した。実施例BA2〜BA14、比較例BA1〜BA10も液体組成物を表6記載の配合に変えた以外は同様にして保護膜を形成した。通電により表面に保護膜が形成された銅線BA−1〜BA−14,BA−51〜BA−60を得た。
但し、陽極は実施例毎に新品を用い、使用した各陽極は対応する実施例BB1〜BB14、比較例BB1〜BB10で使用するため、イオン交換水で洗浄後、水を切り、常温で乾燥させた。
上記通電測定により得られた電流値を銅線通電量として、表6に示した。この値が低いほど、液体吐出ヘッドに絶縁性高い保護膜が形成され、腐食抑制された液体吐出ヘッドが得られることを意味する。
参考例R1<評価用標準黒インクR−1の製造>
自己分散カーボン分散液X−1 12.5部、顔料分散体PD−1 12.5部、トリエチレングリコール 10部、プロピレングリコール 10部、 1,2−ヘキサンジオール 3部、トリエチレングリコールモノブチルエーテル 3部、プロキセルLVS 0.1部、サーフィノール420 0.5部、サーフィノール465 0.5部、水 47.9部を混合し、標準黒インクR−1を製造した。
上記の銅線BA−1〜BA−14,BA−51〜BA−60を用いて、新たに200mL容量のガラスビーカーに標準黒インクR−1を100g秤量し、実施例B1で評価に用いた陽極を用いて銅配線を液中に10mm浸漬し、陰極側のTCE−2はスパイラル形状部分が全て液中に浸漬するようにし、参照電極も浸漬させた。陽極と陰極は鉛直にビーカー内に浸漬し、陽極と陰極の最短距離を20mm離して固定させた。参照電極は陽極と陰極双方から最短距離が15mmとなるように固定させた。
次いで、ポテンショスタット「VersaSTAT4」(株式会社東陽テクニカ製)の作用電極端子(WE)と電位測定用端子(SE)を陽極の上端部に、基準電極用端子(RE)を参照電極の上端部に、補助電極用端子(CE)を陰極の上端部に接続した。
VersaSTAT4の作用電極端子のアクションメニューからサイクリックボルタンメトリを選択し、初期電位を参照電極基準で0V、折り返し電位を参照電極基準で5V、終了電位を参照電極基準で5V、折り返し時保持時間を0.1秒間とし、電位掃引速度を0.01V/秒と設定し、通電測定を行った。
測定された電流値のうち、折り返し時保持時間の0.1秒間に測定された電流の平均値を記録した。
この値は、銅線BA−1〜BA−14,BA−51〜BA−60に形成された保護膜が、添加剤を含まないインク(標準黒インクR−1)中への浸漬並びに通電によって破壊され、絶縁性が失われる度合いを評価している。即ち、実使用上はヘッドに液体組成物を充填し、あらかじめ電圧印加することで電極上に保護膜を設けておくことで、通常のインクジェットインクに置き換えた後も腐食抑制の効果が持続することを示している。
実施例BB1〜BB14、比較例BB1〜BB10
<アルミ陽極1の製造>
幅3cm、長さ6cm、厚さ0.5mmのアルミ板の表面をバフ研磨した後、ガラス製200mLのビーカーに洗剤「マジックリン(登録商標)」(花王株式会社製)100gを入れた洗浄浴で超音波洗浄を10分行い、イオン交換水ですすぎを行った。次いでポテンショスタット「VersaSTAT4」(株式会社東陽テクニカ製)の作用電極端子(WE)と電位測定用端子(SE)をアルミ板の上端部に、基準電極用端子(RE)を参照電極の上端部に、補助電極用端子(CE)を白金陰極「TCE−2」(株式会社東陽テクニカ製)の上端部に接続した。
次いで200mL容量のガラスビーカーにあらかじめ調整しておいた硫酸ナトリウム2mol/L水溶液を100g添加した。
次いで陽極側のアルミ板のうち幅3cm厚さ0.5mmのアルミ板を先端から4cm幅が浸るように液中に浸漬し、陰極側のTCE−2はスパイラル形状部分が全て液中に浸漬するようにし、参照電極も浸漬させた。陽極と陰極は鉛直にビーカー内に浸漬し、陽極と陰極の最短距離が20mmとなるように固定させた。参照電極は陽極と陰極双方から最短距離が15mmとなる位置に固定させた。
VersaSTAT4の作用電極端子のアクションメニューからサイクリックボルタンメトリを選択し、初期電位を参照電極基準で0V、折り返し電位を参照電極基準で−5V、終了電位を参照電極基準で−5V、折り返し時保持時間を0.1秒間とし、電位掃引速度を0.01V/秒と設定し、通電を行った。
次いでアルミ板を取り出し、イオン交換水で良くすすぎ、浸漬していた側の端部から長さ2cmのところまで露出するように、絶縁テープで被覆し、陽極とした。これによりアルミ板は幅3cm、長さ2cm、厚さ0.5mmで表面の酸化膜と汚れが除去された陽極として準備された。
前記アルミ陽極1を陽極とした。また陰極はスパイラル形状白金電極「TCE−2」(株式会社東陽テクニカ製)を、参照電極はAg/AgCl参照電極「TRE−8」(株式会社東陽テクニカ製)を用意した。
200mL容量のガラスビーカーに表7に示す液体組成物を100g秤量し、更にあらかじめ調整しておいた硫酸ナトリウム2mol/L水溶液を10g添加し、1.65%塩化ナトリウム水溶液1g添加し、均一に混合させた。
次いで陽極側のアルミ板のうち幅3cm厚さ0.5mmのアルミ板を先端から2cm幅が浸るように液中に浸漬し、陰極側のTCE−2はスパイラル形状部分が全て液中に浸漬するようにし、参照電極も浸漬させた。陽極と陰極は鉛直にビーカー内に浸漬し、陽極と陰極の最短距離が20mmとなるように固定させた。参照電極は陽極と陰極双方から最短距離が15mmとなる位置に固定させた。
次いでポテンショスタット「VersaSTAT4」(株式会社東陽テクニカ製)の作用電極端子(WE)と電位測定用端子(SE)を陽極の上端部に、基準電極用端子(RE)を参照電極の上端部に、補助電極用端子(CE)を陰極の上端部に接続した。
VersaSTAT4の作用電極端子のアクションメニューからサイクリックボルタンメトリを選択し、初期電位を参照電極基準で0V、昇圧時(0V→5V)の折り返し電位を参照電極基準で5V、減圧時(5V→0V)の折り返し電位を参照電極基準で0V、終了電位を参照電極基準で5V、折り返し時保持時間を0.1秒間、電位掃引速度を0.01V/秒と設定し、昇圧と減圧を9回繰り返した後、再度昇圧し、5Vにおける保持時間の0.1秒間に測定された電流の平均値を記録した。通電により表面に保護膜が形成されたアルミ板BB−1を得た。
実施例BB2〜BB14、比較例BB1〜BB10も液体組成物を表7記載の配合に変えた以外は同様にして評価した。通電により表面に保護膜が形成されたアルミ板BB−2〜BB−14,BB−51,BB−60を得た。
なお、アルミ板は実施例毎に新品を使用した。
上記記録した電流の平均値をアルミ板の通電量として表7に記載した。
この値は標準電極電位の観点で銅の+0.337(vs. SHE)よりも酸化されやすいアルミニウム −1.676(vs. SHE)を陽極として用いた場合に保護膜が形成され、絶縁性が高められるかを評価しており、他の金属部材への腐食防止特性を予測するための指標として用いることができると考えられる。また特に塩素イオンの源となる塩化ナトリウムを系内に意図的に添加した試験となっているため、電気陰性度が高いために電極表層の電気二重層に影響されず吸着し、電極を腐食させるハロゲン化物イオンを電極から除去し、金属表面を保護する度合いも同時に評価していると考えられる。
実施例CA1〜CA20、比較例CA1〜CB10
<銅線への通電及び通電量測定>
フレキシブルプリント基板上に線銅箔厚0.018mm、幅0.05mmの銅配線を作製し、陽極とした。また陰極はスパイラル形状白金電極「TCE−2」(株式会社東陽テクニカ製)を、参照電極はAg/AgCl参照電極「TRE−8」(株式会社東陽テクニカ製)を用意した。
200mL容量のガラスビーカーに表8に示す液体組成物を100g秤量し、更にあらかじめ調整しておいた硫酸ナトリウム2mol/L水溶液を10g添加し、均一に混合させた。
次いで陽極側の銅配線を液中に10mm浸漬し、陰極側のTCE−2はスパイラル形状部分が全て液中に浸漬するようにし、参照電極も浸漬させた。陽極と陰極は鉛直にビーカー内に浸漬し、陽極と陰極の最短距離が20mmとなるように固定させた。参照電極は陽極と陰極双方から最短距離が15mmとなる位置に固定した。
次いでポテンショスタット「VersaSTAT4」(株式会社東陽テクニカ製)の作用電極端子(WE)と電位測定用端子(SE)を陽極の上端部に、基準電極用端子(RE)を参照電極の上端部に、補助電極用端子(CE)を陰極の上端部に接続した。
VersaSTAT4の作用電極端子のアクションメニューからサイクリックボルタンメトリを選択し、初期電位を参照電極基準で0V、折り返し電位を参照電極基準で5V、終了電位を参照電極基準で5V、折り返し時保持時間を0.1秒間とし、電位掃引速度を0.01V/秒と設定し、通電測定を行った。
測定された電流値のうち、折り返し時保持時間の0.1秒間に測定された電流の平均値を記録した。通電により表面に保護膜が形成された銅線CA−1を得た。
実施例CA2〜CA20、比較例CA1〜CA10も液体組成物を表6記載の配合に変えた以外は同様にして評価した。通電により表面に保護膜が形成された銅線CA−2〜CA−20,CA−51〜CA−60を得た。
但し、陽極は実施例毎に新品を用いた。
上記通電測定により得られた電流値を銅線通電量として、表8に示した。この値が低いほど、液体吐出ヘッドに絶縁性高い保護膜が形成され、腐食抑制された液体吐出ヘッドが得られることを意味する。
実施例CB1〜CB20、比較例CB1〜CB10
<アルミ板への通電及び通電量測定>
アルミ陽極1を陽極とした。また陰極はスパイラル形状白金電極「TCE−2」(株式会社東陽テクニカ製)を、参照電極はAg/AgCl参照電極「TRE−8」(株式会社東陽テクニカ製)を用意した。
200mL容量のガラスビーカーに表9に示す液体組成物を100g秤量し、更にあらかじめ調整しておいた硫酸ナトリウム2mol/L水溶液を10g添加し、塩化ナトリウム1.65%水溶液1g添加し、均一に混合させた。
次いで陽極側のアルミ板のうち幅3cm厚さ0.5mmのアルミ板を先端から2cm幅が浸るように液中に浸漬し、陰極側のTCE−2はスパイラル形状部分が全て液中に浸漬するようにし、参照電極も浸漬させた。陽極と陰極は鉛直にビーカー内に浸漬し、陽極と陰極の最短距離が20mmとなるように固定させた。参照電極は陽極と陰極双方から最短距離が15mmとなる位置に固定させた。
次いでポテンショスタット「VersaSTAT4」(株式会社東陽テクニカ製)の作用電極端子(WE)と電位測定用端子(SE)を陽極の上端部に、基準電極用端子(RE)を参照電極の上端部に、補助電極用端子(CE)を陰極の上端部に接続した。
VersaSTAT4の作用電極端子のアクションメニューからサイクリックボルタンメトリを選択し、初期電位を参照電極基準で0V、昇圧時(0V→5V)の折り返し電位を参照電極基準で5V、減圧時(5V→0V)の折り返し電位を参照電極基準で0V、終了電位を参照電極基準で5V、折り返し時保持時間を0.1秒間、電位掃引速度を0.01V/秒と設定し、昇圧と減圧を9回繰り返した後、再度昇圧し、5Vにおける保持時間の0.1秒間に測定された電流の平均値を記録した。通電により表面に保護膜が形成されたアルミ板CB−1を得た。
実施例CB2〜CB20、比較例CB1〜CB10も液体組成物を表9記載の配合に変えた以外は同様にして評価した。通電により表面に保護膜が形成されたアルミ板CB−2〜CB−20,CB−51〜CB−60を得た。
なお、アルミ板は実施例毎に新品を使用した。
上記記録した電流の平均値をアルミ板の通電量として表9に記載した。
この値は標準電極電位の観点で銅の +0.337(vs. SHE)よりも酸化されやすいアルミニウム −1.676(vs. SHE)を陽極として用いた場合に保護膜が形成され、絶縁性が高められるかを評価しており、他の金属部材への腐食防止特性を予測するための指標として用いることができると考えられる。また特に塩素イオンの源となる塩化ナトリウムを系内に意図的に添加した試験となっているため、電気陰性度が高いために電極表層の電気二重層に影響されず吸着し、電極を腐食させるハロゲン化物イオンを電極から除去し、金属表面を保護する度合いも同時に評価していると考えられる。
10:インクジェットヘッド
11:シリコン基板
12:振動板
13:圧力室
14:金属酸化物層
16:第1電極層
17:圧電体層
18:第2電極層
20:ノズルプレート
21:吐出口
30:駆動回路
Claims (15)
- 0.01質量%以上1.5質量%以下の式(1)で表される化合物又はその塩と、0.05質量%以上35質量%以下の式(2)で表される化合物と、水とを含有するインクジェット用液体組成物。
R1−O−(AO)j(CH2CH2O)n−B−COOH(1)
〔式中、R1は、炭素数2以上8以下の直鎖若しくは分岐の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3以上8以下の脂環式炭化水素基を示し、AOは、炭素数3又は4のアルキレンオキシ基、Bは、炭素数1以上3以下のアルキレン基を示す。j、nは、平均付加モル数を示し、jは0以上1以下であり、nは5以上20以下である。j>0である場合、(AO)及び(CH2CH2O)は、いかなる配列順序であってもよい。〕
R2−O−(AO)k(CH2CH2O)m−H (2)
〔式中、R2は、炭素数2以上8以下の直鎖若しくは分岐の脂肪族炭化水素基、又は炭素数3以上8以下の脂環式炭化水素基を示し、AOは炭素数3又は4のアルキレンオキシ基を示す。k、mは、平均付加モル数を示し、kは0以上1以下であり、mは6以上21以下である。k>0である場合、(AO)及び(CH2CH2O)は、いかなる配列順序であってもよい。〕 - 前記式(1)で示される化合物と前記式(2)で表される化合物との質量比〔(1)で示される化合物/(2)で示される化合物〕は、0.001以上0.30以下である、請求項1に記載のインクジェット用液体組成物。
- 前記式(1)で示される化合物と前記式(2)で表される化合物の合計含有量は、1質量%以上30質量%以下である、請求項1又は2に記載のインクジェット用液体組成物。
- n及びmは以下の関係(A)を有する、請求項1〜3のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
m−5 ≦ n ≦ m+5 (A) - R1の炭素数と、R2の炭素数の差が2以下である、請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
- 水の含有量が、30質量%以上95質量%以下である、請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
- pHが7以上11以下である、請求項1〜6のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
- 着色剤を更に含む、請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のインクジェット用液体組成物を、吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッドから吐出して画像を形成する、インクジェット画像形成方法。
- 吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッドの保護膜形成方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を請求項1〜8のいずれかに記載の液体組成物で接液させ、前記吐出エネルギー発生素子に電圧印加する工程を有する保護膜形成方法。 - 前記吐出エネルギー発生素子が、圧電素子又は電気熱変換素子である、請求項10に記載の保護膜形成方法。
- 前記吐出エネルギー発生素子が、金属製又は導電性金属酸化物製の電極を有する、請求項10又は11に記載の保護膜形成方法。
- 前記液体吐出ヘッドが、液体を吐出するための吐出口を有するノズルプレートと、前記吐出エネルギー発生素子とを備え、
前記吐出エネルギー発生素子が、圧力室が形成された基板と、前記基板の片面に形成された第1電極と、前記第1電極の上に形成された圧電体と、前記圧電体の上に形成された第2電極とを有し、
前記電圧印加する工程が、前記圧力室内に液体組成物を充填し前記吐出エネルギー発生素子に電圧印加する工程である、請求項10〜12のいずれかに記載の保護膜形成方法。 - 吐出エネルギー発生素子を有するインクジェット方式の液体吐出ヘッドの保存方法であって、
前記吐出エネルギー発生素子を請求項1〜8のいずれかに記載の液体組成物で接液させ、前記吐出エネルギー発生素子に電圧印加する工程と、
前記電圧印加する工程後、前記液体吐出ヘッドにインクを充填する工程と、を有する保存方法。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の液体組成物の充填液又はインクとしての使用。
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