JP2009221455A - インクジェット記録用インク、インクジェット画像形成方法、インクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1)インクの定着が高速である。
2)記録画像が高濃度で鮮明である。
3)記録画像のインク間でのブリーディングが抑制される。
4)記録画像の裏抜けが抑制される。
5)小さな文字を印刷した場合にも、文字がシャープで、文字のつぶれが抑制される。
6)記録画像の耐水性、定着性が良好である。
式(A)
(色材)
本発明において用いられるインクで使用する色材は、ラクトン基とカルボキシル基を有する自己分散顔料である。カルボキシル基の対イオンとしては、水素原子、アルカリ金属、アンモニウムまたは有機アンモニウム等が利用できる。アルカリ金属の具体例としては、例えば、Li、Na、K、Rb及びCsなどが挙げられる。有機アンモニウムの具体例としては、例えば、メチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム。モノヒドロキシメチル(エチル)アミン、ジヒドロキシメチル(エチル)アミン、トリヒドロキシメチル(エチル)アミンなどが挙げられる。中でもアンモニウムが特に好ましい。
顔料は必要に応じて2種類以上を組み合わせて同一インク中に用いることができる。
本発明において用いられるインクには、有機カルボン酸塩を含有する。前述のラクトン基とカルボキシル基とを併有した自己分散顔料は、従来型の自己分散顔料に比べて、紙への着弾後に、固液分離しやすいものである。有機カルボン酸塩を併用する事で、固液分離は格段に促進される。その結果、顔料が表層に定着し、ブリーディング防止や高発色に寄与できる。さらに、普通紙表面に点在するサイズ剤を隠蔽する力が強くなり、所謂ベタ記録部の白抜け現象を防ぐ抜群の効果が認められる。
本発明にかかるインクは、水を必須成分とするが、インク中の水の含有量は、インク全質量に対して、30質量%以上であることが好ましい。また、95質量%以下であることが好ましい。更に、水に加えて、必須成分である水溶性物質を併用して、水性媒体とする。この水溶性物質とは、20質量%濃度の水との混合液で水と相分離せずに混ざり合う、親水性の高いものである。更に固液分離や目詰まり防止への点から蒸発しやすいものは好ましくなく、20℃での蒸気圧が0.04mmHg以下の物質が好ましい。
式(A)
水分活性値=(水溶液の水蒸気圧)/(純水の水蒸気圧)
で示されるものである。水分活性値の測定方法は、様々な方法があり、いずれの方法にも特定されないが、中でもチルドミラー露点測定法は、本発明で使用する材料測定に好適である。本明細書での値は、この測定法によるアクアラブCX−3TE(DECAGON社製)を用いて、各水溶性物質の20%水溶液を25℃で測定したものである。
本発明に使用するインクは、よりバランスのよい吐出安定性を得るために、インク中に界面活性剤を含有することが好ましい。中でもノニオン界面活性剤を含有することが好ましい。ノニオン界面活性剤の中でもポリオキシエチレンアルキルエーテル、アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物が特に好ましい。これらのノニオン系界面活性剤のHLB値(Hydrophile−Lipophile Balance)は、10以上である。こうして併用される界面活性剤の含有量は、好ましくはインク中に0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、さらに好ましくは0.3質量%以上である。また、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下である。
また、本発明にかかるインクは、所望の物性値を有するインクとするために、上記した成分の他に必要に応じて、添加剤として、粘度調整剤、消泡剤、防腐剤、防カビ剤、酸化防止剤、浸透剤等を添加することができる。
本発明に使用するインクの表面張力は、34mN/m以下である。このインクの表面張力は、32mN/m以下であることが好ましく、30mN/m以下であることがより好ましい。
本発明の記録方法においては、1回に付与するインクを、0.5pl以上、6.0pl以下の定量とする。好ましくは1.0pl以上であり、より好ましくは1.5pl以上である。また、好ましくは5.0pl以下であり、より好ましくは4.5pl以下である。0.5pl未満の場合は、画像の定着性、耐水性に劣る場合があるので好ましくない。6.0plを越えると、2ポイント(1ポイント≒0.35mm)から5ポイント程度の小さな文字を印刷した場合に、文字太りによって文字がつぶれる場合がある。
次に、本発明に関するインクジェット記録装置について説明する。本発明に好適な装置としては、0.5pl以上6pl以下の定量のインクを付与する記録ヘッドを搭載したものである。本願発明のインクジェット記録装置の記録ヘッドは、インクに熱エネルギーを作用させて付与させる記録ヘッドであることが好ましい。このような記録ヘッドは、圧電素子を用いてインクを吐出させる記録ヘッドに比べてノズルの高密度化に適している。さらに、インクを定量とすることに優れているので、インクの浸透深さのばらつきを抑え、記録画像の均一性を良好とする点で優れている。
<自己分散顔料分散体Aの製造>
比表面積が220m2/gでDBP吸油量が160ml/100gのカーボンブラック500gを、イオン交換水3750gに加え、攪拌しながら50℃まで昇温した。その後0.5mmのジルコニアビーズを用いたビーズミルにより、粉砕しながら次亜塩素酸ナトリウム(有効塩素濃度12%)4500gの水溶液を50℃で3時間かけて滴下した。その後30分粉砕し、自己分散カーボンブラックが含まれている反応液を得た。反応液を分別後、アンモニア水で中和し、限外ろ過装置で電導度が1.5mS/cmになるまで脱塩した。自己分散カーボンブラックの濃度が10%となるように調整後、プレフィルター及び1μmフィルターの併用系で濾過して自己分散顔料分散体Aを得た。
比表面積が320m2/gでDBP吸油量が110ml/100gのカーボンブラックを使用した以外は、自己分散顔料分散体Aの製造と同様の処理を行ない自己分散顔料分散体Bを得た。
以下の全構成成分を合計100部とし、3時間混合後、pHを水酸化ナトリウムにより8.5に調整し、0.45μmのフィルターを用いて濾過した。
・C.I.ダイレクトイエロー86:2部
・グリセリン:10部
・ジエチレングリコール:10部
・イソプロピルアルコール:2部
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物
(商品名:オルフィンE1010、日信化学工業製):1部
・水:残部
次に本発明の実施例及び比較例のインクの調製例について説明する。水はイオン交換水を用いた。
(インク1の調製)
以下の全構成成分を合計100部とし、2時間混合後、アンモニア水によりpH8.5とし、2.5μmのフィルターを用いてろ過して、本発明の実施例のインク1を得た。表面張力は、29mN/m、自己分散顔料の粒径は140nmであった。
・自己分散顔料分散体A:40部
・グリセリン(親疎水度係数 0.11):16部
・1,6−ヘキサンジオール(親疎水度係数 0.76):4部
・安息香酸アンモニウム:0.3部
・イソプロピルアルコール:1部
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物
(商品名:オルフィンE1010、日信化学工業製、HLB値10以上):1部
・トリエチレングリコールモノブチルエーテル:0.5部
・水:残部
<実施例2>
(インク2の調製)
以下の全構成成分を合計100部とし、2時間混合後、アンモニア水によりpH8.5とし、2.5μmのフィルターを用いてろ過して本発明の実施例のインク2を得た。表面張力は、29mN/m、自己分散顔料の粒径は140nmであった。
・自己分散顔料分散体A:40部
・グリセリン(親疎水度係数 0.11):8部
・トリメチロールプロパン(親疎水度係数 0.31):8部
・1,2−ヘキサンジオール(親疎水度係数 0.97):4部
・フタル酸2アンモニウム:0.5部
・イソプロピルアルコール:1部
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物
(商品名:オルフィンE1010、日信化学工業製、HLB値10以上):1部
・トリエチレングリコールモノブチルエーテル:0.5部
・水:残部
<実施例3>
(インク3の調製)
以下の全構成成分を合計100部とし、2時間混合後、アンモニア水によりpH8.5とし、2.5μmのフィルターを用いてろ過して、本発明の実施例のインク3を得た。表面張力は、29mN/m、自己分散顔料の粒径は120nmであった。
・自己分散顔料分散体B:40部
・トリメチロールプロパン(親疎水度係数 0.31):10部
・1,2−ペンタンジオール(親疎水度係数 0.93):10部
・イソプロピルアルコール:1部
・酢酸アンモニウム:0.4部
・アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物
(商品名:オルフィンE1010、日信化学工業製、HLB値10以上):1部
・トリエチレングリコールモノブチルエーテル:0.5部
・水:残部
<実施例4>
(インク4の調製)
自己分散顔料分散体Aの代わりに自己分散顔料分散体Bを用いた以外は、インク1の調製と同様な処理をして本発明の実施例のインク4を得た。表面張力は、29mN/m、自己分散顔料の粒径は120nmであった。
(インク5の調製)
自己分散顔料分散体Aの代わりに自己分散顔料分散体Bを用いた以外は、インク2の調製と同様な処理をして本発明の実施例のインク5を得た。表面張力は、29mN/m、自己分散顔料の粒径は120nmであった。
(インク6の調製)
アセチレングリコールのエチレンオキサイド付加物の含有量を1部より0.1部に代えた以外は、インク4の調製と同様な処理をして比較例のインク6を得た。表面張力は、36mN/m、自己分散顔料の粒径は115nmであった。
(インク7の調製)
フタル酸2アンモニウムを添加しなかった以外は、インク5の調製と同様な処理をして比較例のインク7を得た。表面張力は、29mN/m、自己分散顔料の粒径は115nmであった。
(インク8の調製)
1,6−ヘキサンジオールをトリエチレングリコール(親疎水度係数 0.07)に代えた以外は、インク4の調製と同様な処理をして比較例のインク8を得た。表面張力は、29mN/m、自己分散顔料の粒径は125nmであった。
記録媒体:PPC/BJ共用紙オフィスプランナー紙(普通紙。キヤノンマーケティングジャパン製。)
プリンタA:F930(キヤノン製。記録ヘッド;6吐出口列、各512ノズル。インク量4.0pl(定量)。基本マトリクスの解像度;1200dpi(横)×1200dpi(縦)。)
画像形成方法:インク1〜8は、プリンタのブラックインクヘッド部に搭載し、評価検討用インクYは、イエローインクヘッド部に搭載してベタ画像を印刷した。ベタ部分の形成に際し、インクの付与は、4回に分割し、1回あたり0.3μl/cm2の等量で合計付与量は、1.2μl/cm2とした。
ベタ部のO.D.を濃度計(マクベスRD915:マクベス社製)にて測定した。
A:1.40以上であった
B:1.35以上、1.40未満であった。
C:1.30以上、1.35未満であった。
D:1.30未満であった。
ベタ部を印字後、10秒後にシルボン紙を押し付け、転写する度合いを下記の評価基準にて目視で評価した。
A:転写は認められない。
B:転写が僅かに認められる。
C:転写がはっきりと認められる。
ベタ部に対して、ブラックヘッドと同条件にてイエローヘッドより評価検討用インクYの同一ベタ印字画像を隣接して印字して、その境界部の様子を目視にて観察した。
A:ブリーディングは認められない。
B:ブリーディングが僅かに認められるが許容範囲である。
C:ブリーディングが認められる。
D:ブリーディングが多く認められる。
(小文字印字)
漢字の小文字印字の尖鋭度について下記の評価基準にて目視で評価した。
A:複雑な文字でも表現できる。
B:複雑な文字について、僅かに輪郭が乱れるが許容範囲である。
C:複雑な文字については、十分に表現できない。
D:単純な文字でも乱れる場合がある。
(均一性)
ベタ部の白抜けの発生の程度について下記の評価基準にて目視で評価した。
A:白抜けは認められない。
B:白抜けが僅かに認められる。
C:白抜けがはっきりと認められる。
Claims (10)
- さらに式(A)で定義される親疎水度係数が0.25以下の水溶性物質を含有する請求項1に記載のインクジェット記録用インク。
- さらに式(A)で定義される親疎水度係数が0.26以上、0.37未満の水溶性物質を含有する請求項1または2に記載のインクジェット記録用インク。
- 前記自己分散顔料の平均粒子径が60nm以上、145nm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インク。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクを、0.5pl以上、6.0pl以下の定量で普通紙へ付与することで画像を形成するインクジェット画像形成方法であって、
前記画像を形成するための基本マトリクス中に、80%デューティー以上で且つインクの総付与量が5.0μl/cm2以下となる部分を有する画像を形成する際に、インクの付与を複数回の分割回数に分割し、且つ分割されたそれぞれの回のインクの付与量が0.7μl/cm2以下であることを特徴とするインクジェット画像形成方法。 - 前記基本マトリクスの解像度が600dpi以上、4800dpi以下である請求項5に記載のインクジェット画像形成方法。
- 前記分割回数が2回以上、8回以下である請求項5または6に記載のインクジェット画像形成方法。
- 前記インクの付与を熱エネルギーの作用により行なうことを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載のインクジェット画像形成方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェット記録用インクを、0.5pl以上、6.0pl以下の定量で普通紙へ付与することによって画像を形成する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置であって、
前記画像を形成するための基本マトリクス中に、80%デューティー以上で且つインクの総付与量が5.0μl/cm2以下となる部分を有する画像を形成する際に、インクの付与を複数回の分割回数に分割し、且つ分割されたそれぞれの回のインクの付与量を0.7μl/cm2以下とする制御機構を有することを特徴とするインクジェット記録装置。 - 前記記録ヘッドが、熱エネルギーの作用によりインクの付与を行なう記録ヘッドであることを特徴とする請求項9に記載のインクジェット記録装置。
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