JP2015078343A - インクジェット記録用インク、画像形成方法、画像形成装置及び画像形成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】着色剤、有機溶剤、界面活性剤及び水を含有するインクジェット記録用インクにおいて、有機溶剤が、溶解性パラメーター(SP値)11.8〜14.0の範囲である多価アルコール又は3−アルキル3−ヒドロキシメチルオキセタン化合物をインク全体の30〜70質量%を単独で含有するもので、着色剤がカルボン酸やリン酸の4級アンモニウム塩などの官能基を持つ水分散性顔料であるインクジェット記録用インク。
【選択図】図1
Description
しかし、普通紙へ印刷において写真や図等インク付着量の多い場合、印刷直後普通紙がバックカール(バックカールとは、印字面と反対側に紙が反る現象を言う。)し易い。
印字直後に普通紙が機内でバックカールすると、インクジェットプリンタ内の紙搬送工程で、紙搬送不良が生じる。特に、高速印刷や両面印刷時に紙がバックカールしていると、紙搬送は非常に困難になる。
そこで、普通紙への印刷において写真や図等インク付着量の多い場合もできるだけ、バックカールが少ないインクジェット用インクが望まれている。
特に、ラインヘッド搭載の高速インクジェットプリンタでは、そのニーズがシリアルプリンタに比べて一段と高い。
また、カール抑制させたインクの副作用として発生し易い吐出信頼性の低下を向上させる公知技術としては、多価アルコールをある一定量以上添加する方法が、特許文献5(特開2009−019198号公報)、特許文献6(特開2010−084116号公報)に提案されている。
(2)「前記有機溶剤の溶解性パラメーター(SP値)11.8〜14.0の範囲である多価アルコールが、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオールより選ばれたものであることを特徴とする前記(1)に記載のインクジェット記録用インク。」
(3)「前記水分散性着色剤が、ブラック顔料、シアン顔料、マゼンタ顔料、イエロー顔料又はそれらの混合物であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載のインクジェット記録用インク。」
(4)「前記(1)乃至(3)のいずれかに記載のインクジェット記録用インクを熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種の刺激で印加し、該記録用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含むことを特徴とする画像形成方法。」
(5)「前記(1)乃至(3)のいずれかに記載のインクジェット記録用インクを熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種の刺激で印加し、該記録用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ことを特徴とする画像形成装置。」
(6)「記録用メディア上に、前記(1)乃至(3)のいずれかに記載のインクジェット記録用インクを用いて形成された画像を有してなることを特徴とする画像形成物。」
先に説明したように、本発明は、有機溶剤として溶解性パラメーター(SP値)11.8〜14.0の範囲である多価アルコール又は前記一般式(I)で示される前記オキセタン化合物をインク全体の30〜70質量%を単独で含有すること、着色剤として官能基を持つ水分散性着色剤を含有し該官能基が-COOM、-SO3M、-PO3HM、-PO3M2、-CONM2、-SO3NM2、-NH-C6H4-COOM、−NH-C6H4-SO3M、−NH-C6H4-PO3HM、−NH-C6H4-PO3M2、−NH-C6H4-CONM2、−NH-C6H-4SO3NM2(但し、Mはカウンターイオンを表す)の中より選ばれた少なくとも一つを含有するものであり該カウンターイオンMが四級アンモニムイオンであること、を特徴点として有する。以下これら特徴点につき、順次、詳細かつ具体的に説明する。
知られているように、溶解度パラメーター(SP値)は分子凝集エネルギーの平方根と定義される。具体的には次の計算式(1)で表される。実務上は1cm3の液体が蒸発するために必要な蒸発熱の平方根(cal/cm3)1/2から計算される。
−有機溶剤−
本発明のインクジェット用インクには、有機溶剤として、溶解性パラメーター(SP値)が11.8〜14.0の範囲である多価アルコール又は上記一般式(I)で示されるオキセタン化合物を用いることにより、本発明の課題である印字後のバックカール量の低減が可能となる。
3-メチル-1,3-ブタンジオール(SP値:12.05)、1,2−ブタンジオール(SP値:12.75)、1,3−ブタンジオール(SP値:12.75)、1,4-ブタンジオール(SP値:12.95)、2,3−ブタンジオール(SP値:12.55)、1,2−プロパンジオール(SP値:13.48)、1,3−プロパンジオール(SP値:13.72)、1,2−ヘキサンジオール(SP値:11.80)、1,6−ヘキサンジオール(SP値:11.95)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール(SP値:11.80)、トリエチレングリコール(SP値:12.12)、ジエチレングリコール(SP値:13.02)が挙げられる。
前記含有量が30質量%未満であるとカール抑制効果がなく、70質量%を超えると画像品質が低下したり、インク粘度が著しく向上し吐出安定性が厳しくなることがある。
上記有機溶剤と混合して使用される浸透剤としては、炭素数8〜11の非湿潤剤性ポリオール化合物又はグリコールエーテル化合物を少なくとも1種を含有することが好ましい。ここで、非湿潤剤性とは、25℃の水中において0.2〜5.0質量%の間の溶解度を有することを意味する。これらの浸透剤の中でも、一般式(II)で表される1,3−ジオール化合物が好ましく、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℃)]が特に好ましい。
次に本発明に使用される水分散性着色剤について説明する。
前記に記載した少なくとも親水基を持つ水分散性着色剤は、顔料表面に少なくとも一つの親水性官能基が−COOM、−SO3M、−PO3HM、−PO3M2、−CONM2、−SO3NM2、−NH−C6H4−COOM、−NH−C6H4−SO3M、−NH−C6H4−PO3HM、−NH−C6H4−PO3M2、−NH−C6H4−CONM2、−NH−C6H−4SO3NM2の中より選ばれた少なくとも一つ含有し、且つ、カウンターイオンMが四級アンモニムイオンである水分散性着色剤、分散剤の不存在下でも水分散性を示す顔料である。一般的には、「自己分散性顔料」と称することが多い。
種々のカーボンブラック(Pigment Black 7)、たとえばチャンネルブラック、ファーネスブラック、ガスブラック、ランプブラックを含み、たとえば、Regal(登録商標)、Black Pearls(登録商標)、Elftex(登録商標)、Monarch(登録商標)、Mogul(登録商標)およびVulcan (登録商標)の商標でCabot Corporationから入手し得るカーボンブラック(たとえば、Black Pearls(登録商標) 2000、Black Pearls (登録商標)1400、Black Pearls(登録商標) 1300、Black Pearls(登録商標) 1100、Black Pearls(登録商標) 1000、Black Pearls(登録商標) 900、Black Pearls(登録商標) 880、Black Pearls(登録商標) 800、Black Pearls(登録商標) 700、Black Pearls(登録商標) 570、Black Pearls(登録商標) L、Elftex(登録商標) 8、Monarch(登録商標) 1400、Monarch(登録商標) 1300、Monarch (登録商標)1100、Monarch(登録商標) 1000、Monarch(登録商標) 900、Monarch(登録商標) 880、Monarch(登録商標) 800、Monarch(登録商標) 700、Regal(登録商標) 660、Mogul(登録商標) L、Regal(登録商標) 330、Regal(登録商標) 400及びVulcan(登録商標) P)、SENSIJET BlackSDP100(SENSIENT)、SENSIJET BlackSDP1000(SENSIENT)、SENSIJET BlackSDP2000(SENSIENT)等のカーボンブラックが挙げられる。
例えば、表面処理した顔料としては、イオン性を有するものが好ましく、アニオン性に帯電したものが好適である。
前記アニオン性官能基としては、前記の−COOM、−SO3M、−PO3HM、-PO3M2、−CONM2、−SO3NM2、−NH−C6H4−COOM、−NH−C6H4−SO3M、−NH−C6H4−PO3HM、−NH−C6H4−PO3M2、−NH−C6H4−CONM2、−NH−C6H−4SO3NM2であり、カウンターイオンMは四級アンモニムイオンを表す。
本発明では、前記官能基及び前記四級アンモニウムイオン等を備える水分散性着色剤を
使用したことで、水の含有率が高い状態のインク中においても、水分が蒸発した後の状態である、有機溶剤の含有率が高い状態のインク中においても、水分散性着色剤の分散を、安定した状態に保つことができる。
顔料は、好ましくは約10m2/g〜約1500m2/g、もっと好ましくは約20m2/g〜約600m2/g、そして最も好ましくは約50m2/g〜約300m2/gの表面積を有する。
所望の表面積が所望の適用のために利用が容易ではない場合、顔料を比較的小さい粒径にするために、所望であれば顔料は一般的なサイズ減少または粉砕処理(例えば、ボールミル粉砕、又はジェットミル粉砕、又は超音波処理)をすれば良い。
前記水分散性着色剤の体積平均粒径(D50)は、インク中において10〜200nmが好ましい。
前記水分散性着色剤の前記インクジェット記録用インクにおける含有量は、固形分で1〜15質量%が好ましく、2〜10質量%がより好ましい。前記含有量が1質量%未満であると、インクの発色性及び画像濃度が低くなってしまうことがあり、15質量%を超えると、インクが増粘して吐出性が悪くなってしまうことがあり、更に経済的にも好ましくない。
本発明のインクは、水分散性樹脂を含有しても良い。例えば、縮合系合成樹脂、付加系合成樹脂、天然高分子化合物などを用いることが可能である。水分散性樹脂を用いると、造膜性(画像形成性)、高撥水性、高耐水性、高耐候性に優れ、好適に高耐水性で高画像濃度(高発色性)の画像記録を行うことができ、好ましい。また、水分散性樹脂は、樹脂粒子として用いることが好ましい。
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。
この中でも、特にアクリル−シリコーン樹脂微粒子及びフッ素系樹脂微粒子が好ましい。また、前記水分散性樹脂を2種類以上併用することは全く問題ない。
前記フルオロオレフィン単位としては、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−CF2CF2−、−CF2CF(CF3)−、−CF2CFCl−などが挙げられる。
前記ビニルエーテル単位としては、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、下記表1に示すビニルエーテル単位を有する化合物などが挙げられる。
このようなフッ素系樹脂微粒子としては、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、大日本インキ化学工業株式会社製のフルオネートFEM−500、FEM−600、ディックガードF−52S、F−90、F−90M、F−90N,アクアフランTE−5A;旭硝子株式会社製のルミフロンFE4300、FE4500、FE4400、アサヒガードAG−7105、AG−950、AG−7600、AG−7000、AG−1100などが挙げられる。
前記水分散性樹脂は、ホモポリマーとして使用されてもよく、また、コポリマーして使用して複合系樹脂として用いてもよく、単相構造型及びコアシェル型、パワーフィード型エマルジョンのいずれのものも使用できる。
また、インクの吐出性を良好にするため、平均粒子径(D50)は200nm以下が好ましく、150nm以下が更に好ましい。
界面活性剤としては、水分散性着色剤、水溶性有機溶剤と共に用いても、分散安定性を損なわない物を用いることが好ましい。表面張力が低く、浸透性、レベリング性の高いものが好ましく、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤が好適に用いられる。これらの中でも、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、アセチレングリコール又はアセチレンアルコール系界面活性剤が特に好ましい。
これら界面活性剤は、1種を単独、又は2種以上を混合して用いることができる。
上記のフッ素系界面活性剤としては市販品を使用してもよい。この市販品としては、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、F−1405、F−474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製);ゾニール(Zonyl)TBS、FSP、FSA、FSN−100、FSN、FSO−100、FSO、FS−300、UR(いずれも、DuPont社製);FT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW(いずれも、株式会社ネオス社製)、ポリフォックスPF−136A,PF−156A、PF−151N、PF−154、PF−159(オムノバ社製)、ユニダインDSN-403N(ダイキン工業株式会社製)などが挙げられ、これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する浸透性、濡れ性、均染性が著しく向上する点から、Du Pont社製のFS−300、株式会社ネオス製のFT−110、FT−250、FT−251、FT−400S、FT−150、FT−400SW、オムノバ社製のポリフォックスPF−151N及びダイキン工業株式会社製のユニダインDSN-403Nが特に好ましい。
440、サーフィノールSE(日信化学工業株式会社)、オルフィンE1004、オルフィンE1010、オルフィンEXP.4001、オルフィンEXP.4200、オルフィンEXP.4051F、オルフィンEXP.4123(日信化学工業株式会社)などが挙げられる。
上記のノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレン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、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アミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、などが挙げられる。
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、pH調整剤、抑泡剤(消泡剤)、防腐防黴剤、キレート試薬、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。
本発明において、前記抑泡剤は、インクジェット用インクに微量添加することによって、その発泡を抑えるために用いられる場合がある。
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プロパンジオール等が挙げられる。
本発明の画像形成方法に用いられるインクジェット記録用インクは、水分散性着色剤、有機溶剤、水分散性樹脂、界面活性剤、浸透剤及び水、更に必要に応じてその他の成分を水性媒体中に分散又は溶解し、更に必要に応じて攪拌混合して製造する。この攪拌混合は、例えば、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシェイカー、超音波分散機等により行うことができ、攪拌混合は通常の攪拌羽を用いた攪拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等で行うことができる。
本発明のインクジェット記録用インクの物性としては、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、粘度、表面張力等が以下の範囲であることが好ましい。
ここで、前記粘度は、例えば、粘度計(RE−550L、東機産業株式会社製)を使用して、25℃で測定することができる。
前記のインクジェット記録用インクをインクカートリッジ等の容器中に収容して使用しても良い。
前記記録用メディアとしては、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、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙などが挙げられる。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。
前記インク記録物は、高画質で滲みがなく、経時安定性に優れ、各種の印字乃至画像の記録された資料等として各種用途に好適に使用することができる。
本発明実施形態の画像形成方法は、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。本実施形態の画像形成装置は、インク飛翔手段を少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば、刺激発生手段、制御手段等を有してなる。本実施形態の画像形成方法は、本発明の画像形成装置により好適に実施することができ、前記インク飛翔工程は前記インク飛翔手段により好適に行うことができる。また、前記その他の工程は、前記その他の手段により好適に行うことができる。
これらの図に示すシリアル型画像形成装置は、左右の側板201A,201Bに横架したガイド部材である主従のガイドロッド231,232でキャリッジ233を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向(キャリッジ主走査方向)に移動走査する。
このサブタンク235には各色の供給チューブ236を介して、各色のインクカートリッジ210から各色のインクが補充供給される。
また、この搬送ベルト251の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ256を備えている。
この帯電ローラ256は、搬送ベルト251の表層に接触し、搬送ベルト251の回動に従動して回転するように配置されている。
この搬送ベルト251は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ252が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
この両面ユニット271は搬送ベルト251の逆方向回転で戻される用紙242を取り込んで反転させて再度カウンタローラ246と搬送ベルト251との間に給紙する。
また、この両面ユニット271の上面は手差しトレイ272となっている。
このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト251上に用紙242が給送されると、用紙242が搬送ベルト251に吸着され、搬送ベルト251の周回移動によって用紙242が副走査方向に搬送される。
記録終了信号又は用紙242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242を排紙トレイ203に排紙する。
次に、図3を参照してライン型画像形成装置の一例を説明する。
この図に示す画像形成装置は、フルライン型ヘッドを備えたライン型画像形成装置であり、装置本体401の内部に画像形成部402及び用紙を搬送する搬送機構403等を有し、装置本体401の一方側に多数枚の用紙405を積載可能な給紙トレイ404を備え、この給紙トレイ404から給紙される用紙405を取り込み、副走査搬送機構403によって用紙405を搬送しながら画像形成部402によって所要の画像を記録した後、装置本体401の他方側に装着された排紙トレイ406に用紙405を排紙する。
これらのライン型ヘッド410y,410m,410c,410kは図示しないヘッドホルダに取り付けられている。
なお、ライン型ヘッドとしては、各色の液滴を吐出する複数のノズル列を所定間隔で配置した1つのヘッドを用いることもできるし、ヘッドと液体カートリッジを別体としたものを用いることもできる。
このように構成したライン型画像形成装置においても、搬送ベルト425を帯電させて用紙405を送り込むことによって、静電力で用紙405が搬送ベルト425に吸着されて、搬送ベルト425の周回移動によって搬送され、画像形成部402によって画像が形成されて、排紙トレイ406に排紙される。
本発明の画像形成方法におけるインク飛翔工程は、上記のインクジェット記録用インクに、刺激(エネルギー)を印加し、上記記録用メディア上に、インクジェット記録用インクを飛翔させて画像を形成する工程である。このインク飛翔工程において印刷用紙にインクジェット記録用インクを飛翔させて印刷用紙に画像を形成する方法としては、公知のあらゆるインクジェット記録方法を適用できる。このような方法としては、ヘッドを走査する方式のインクジェット記録方法や、ライン化されたヘッドを用いることにより、ある枚葉の印刷用紙において、画像記録を行うインクジェット記録方法が挙げられる。
<インクジェット記録用インクの調整>
(調製例1)
−表面改質ブラック顔料分散体Iの調製−
Cabot Corporation製Black Pearls(登録商標)1000(BET表面積343m2/gおよびDBPA105mL/100gを有するカーボンブラック)100gとスルファニル酸_100ミリモルおよびイオン交換水1Lを室温環境下Silversonミキサー(6000rpm)で混合した。得られるスラリーのpHが4より高い場合は、硝酸100ミリモルを添加する。30分後に、少量のイオン交換水に溶解された亜硝酸ナトリウム(100ミリモル)を上記混合物にゆっくりと添加する。さらに、撹拌しながら60℃に加温し、1時間反応させた。カーボンブラックにスルファニル酸を付加した改質顔料が生成できる。次いで、10%テトラブチルアンモニウムヒドロキシド溶液(メタノール溶液)でpHを9に調整することにより、30分後に改質顔料分散体は得られる。少なくとも1つのスルファニル酸基またはスルファニル酸テトラブチルアンモニウム塩と結合した顔料を含んだ分散体とイオン交換水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、さらに超音波分散を行って顔料固形分を20%に濃縮した改質顔料分散体が得た。表面処理レベルは0.75mmol/gであり、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)で測定された体積平均粒径(D50)は120nmであった。
−表面改質ブラック顔料分散体IIの調製−
ProcessAll 4HV ミキサー(4L)に、Cabot Corporation製Black Pearls(登録商標)880(BET表面積220m2/gおよびDBPA105mL/100gを有するカーボンブラック)500gにイオン交換水1Lおよび4-アミノ安息香酸_1モルを添加する。次いで、混合物を10分間、60℃に加温しながら300rpmで強く混合した。これに20%亜硝酸ナトリウム水性溶液[4−アミノ安息香酸に基づき1モル当量]を15分間掛けて添加した。60℃に加温しながら、三時間混合撹拌した。上記反応物をイオン交換水750mLで希釈しながら取り出す。次いで、10%テトラブチルアンモニウムヒドロキシド溶液(メタノール溶液)でpHを9に調整することにより、30分後に改質顔料分散体は得られる。少なくとも1つのアミノ安息香酸基またはアミノ安息香酸テトラブチルアンモニウム塩と結合した顔料を含んだ分散体得られた改質顔料分散体とイオン交換水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、さらに超音波分散を行って顔料固形分を20%に濃縮した改質顔料分散体が得た。表面処理レベルは0.5mmol/gであり、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)で測定された体積平均粒径(D50)は104nmであった。
−表面改質ブラック顔料分散体IIIの調製−
ProcessAll 4HV ミキサー(4L)に、Cabot Corporation製Black Pearls(登録商標)880(BET表面積220m2/gおよびDBPA105mL/100gを有するカーボンブラック)500gにイオン交換水1Lおよび4-アミノ安息香酸175ミリモルを添加する。次いで、混合物を10分間、60℃に加温しながら300rpmで強く混合した。これに20%亜硝酸ナトリウム水性溶液[4−アミノ安息香酸に基づき175ミリモル当量]を15分間掛けて添加した。60℃に加温しながら、三時間混合撹拌した。上記反応物をイオン交換水750mLで希釈しながら取り出す。次いで、10%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液でpHを9に調整することにより、30分後に改質顔料分散体は得られる。少なくとも1つのアミノ安息香酸基またはアミノ安息香酸テトラエチルアンモニウム塩と結合した顔料を含んだ分散体得られた改質顔料分散体とイオン交換水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、さらに超音波分散を行って顔料固形分を20%に濃縮した改質顔料分散体が得た。表面処理レベルは0.35mmol/gであり、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)で測定された体積平均粒径(D50)は114nmであった。
−表面改質ブラック顔料分散体IVの調製−
自己分散型カーボンブラックAqua-Black162(東海カーボン社製、顔料固形分19.2%)顔料分散体1kgを0.1NHCl水溶液で酸析する。次いで、40%ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド溶液(メタノール溶液)でpHを9に調整することにより、30分後に改質顔料分散体は得られる。少なくとも1つのカルボン酸基またはカルボン酸ベンジルトリメチルアンモニウム塩と結合した顔料を含んだ分散体得られた改質顔料分散体とイオン交換水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、さらに超音波分散を行って顔料固形分を20%に濃縮した改質顔料分散体が得た。体積平均粒径(D50)を粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)により測定したところ100nmであった。
−表面改質ブラック顔料分散体Vの調製−
SENSIENT製SENSIJET Black SDP2000(SENSIENT社製、顔料固形分14.5%)顔料分散体1kgを0.1NHCl水溶液で酸析する。次いで、10%テトラブチルアンモニウムヒドロキシド溶液(メタノール溶液)でpHを9に調整することにより、30分後に改質顔料分散体は得られる。少なくとも1つのカルボン酸基、スルフォン酸基またはカルボン酸テトラブチルアンモニウム塩、スルフォン酸テトラブチルアンモニウム塩と結合した顔料を含んだ分散体得られた改質顔料分散体とイオン交換水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、さらに超音波分散を行って顔料固形分を20%に濃縮した改質顔料分散体が得た。体積平均粒径(D50)を粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)により測定したところ120nmであった。
−表面改質マゼンタ顔料分散体Iの調製−
SENSIENT製SMART Magenta 3122BA(Pigment Red 122表面処理分散体、顔料固形分14.5%)顔料分散体1kgを0.1N HCl水溶液で酸析する。次いで、10%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液でpHを9に調整することにより、30分後に改質顔料分散体は得られる。少なくとも1つのアミノ安息香酸基またはアミノ安息香酸テトラエチルアンモニウム塩と結合した顔料を含んだ分散体得られた改質顔料分散体とイオン交換水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、さらに超音波分散を行って顔料固形分を20%に濃縮した改質顔料分散体が得た。体積平均粒径(D50)を粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)により測定したところ104nmであった。
−表面改質シアン顔料分散体Iの調製−
SENSIENT製SMART Cyan 3154BA(Pigment Blue 15:4表面処理分散体、顔料固形分14.5%)顔料分散体1kgを0.1N HCl水溶液で酸析する。次いで、40%ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド溶液(メタノール溶液)でpHを9に調整することにより、30分後に改質顔料分散体は得られる。少なくとも1つのアミノ安息香酸基またはアミノ安息香酸ベンジルトリメチルアンモニウム塩と結合した顔料を含んだ分散体得られた改質顔料分散体とイオン交換水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、さらに超音波分散を行って顔料固形分を20%に濃縮した改質顔料分散体が得た。体積平均粒径(D50)を粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)により測定したところ116nmであった。
−表面改質イエロー顔料分散体Iの調製−
SENSIENT製SMART Yellow 3074BA(Pigment Yellow 74表面処理分散体、顔料固形分14.5%)顔料分散体1kgを0.1NHCl水溶液で酸析する。次いで、10%テトラブチルアンモニウムヒドロキシド溶液(メタノール溶液)でpHを9に調整することにより、30分後に改質顔料分散体は得られる。少なくとも1つのアミノ安息香酸基またはアミノ安息香酸テトラブチルアンモニウム塩と結合した顔料を含んだ分散体得られた改質顔料分散体とイオン交換水を用いて透析膜を用いた限外濾過を行い、さらに超音波分散を行って顔料固形分を20%に濃縮した改質顔料分散体が得た。体積平均粒径(D50)を粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)により測定したところ145nmであった。
<カーボンブラック顔料含有ポリマー微粒子分散体の調製>
−ポリマー溶液Aの調製−
機械式攪拌機、温度計、窒素ガス導入管、還流管、及び滴下ロートを備えた1Lのフラスコ内を充分に窒素ガス置換した後、スチレン11.2g、アクリル酸2.8g、ラウリルメタクリレート12.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート4.0g、スチレンマクロマー4.0g、及びメルカプトエタノール0.4gを混合し、65℃に昇温した。次に、スチレン100.8g、アクリル酸25.2g、ラウリルメタクリレート108.0g、ポリエチレングリコールメタクリレート36.0g、ヒドロキシルエチルメタク」リレート60.0g、スチレンマクロマー36.0g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスメチルバレロニトリル2.4g、及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を2.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。滴下後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8g及びメチルエチルケトン18gの混合溶液を0.5時間かけて、フラスコ内に滴下した。65℃で1時間熟成した後、アゾビスメチルバレロニトリル0.8gを添加し、更に1時間熟成した。反応終了後、フラスコ内にメチルエチルケトン364gを添加し、濃度が50質量%のポリマー溶液Aを800g得た。
ポリマー溶液Aを28gと、C.I.カーボンブラック(デグサ社製、FW100)を42g、1mol/Lの水酸化カリウム水溶液13.6g、メチルエチルケトン20g、及びイオン交換水13.6gを十分に攪拌した後、ロールミルを用いて混練した。得られたペーストを純水200gに投入し、充分に攪拌した後、エバポレータ用いてメチルエチルケトン及び水を留去し、更に粗大粒子を除くためにこの分散液を平均孔径5.0μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、顔料固形分15質量%、固形分濃度20質量%のカーボンブラック顔料含有ポリマー微粒子分散液が得られた。
カーボンブラック顔料含有ポリマー微粒子分散液におけるポリマー微粒子について、体積平均粒径(D50)を粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)により測定したところ104nmであった。
−インクジェット記録用インクの作製−
まず、下記表3に示すように、水溶性有機溶剤(湿潤剤)、浸透剤、界面活性剤、防カビ剤、及び水を混合し、1時間攪拌を行い均一に混合した。また、混合液によっては水分散性樹脂を添加して1時間撹拌し、水分散性着色剤(顔料分散体)、消泡剤、及びpH調整剤を添加し、1時間攪拌した。このインクジェット記録用インクを平均孔径1.2μmのポリビニリデンフロライドメンブランフィルターにて加圧濾過し、粗大粒子及びごみを除去して、実施例1のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例2のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例2のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例3のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例3のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例4のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例4のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例5のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例5のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例6のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例6のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例7のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例7のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例8のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例8のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例9のインク処方を用いた他は、実施例1
と同様に処理し、実施例9のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例10のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例10のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例11のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例11のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例12のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例12のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の実施例13のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、実施例13のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の比較例1のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、比較例1のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の比較例2のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、比較例2のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の比較例3のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、比較例3のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の比較例4のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、比較例4のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の比較例5のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、比較例5のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の比較例6のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、比較例6のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の比較例7のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、比較例7のインクジェット記録用インクを作製した。
実施例1のインク処方に代えて、表3の比較例8のインク処方を用いた他は、実施例1と同様に処理し、比較例8のインクジェット記録用インクを作製した。
*SENSIJET SMART Magenta 3122BA :SENSIENT社製(表面処理顔料分散体)
*SENSIJET SMART Cyan 3154BA :SENSIENT社製(表面処理顔料分散体)
*SENSIJET SMART Yellow 3074BA :SENSIENT社製(表面処理顔料分散体)
*SENSIJET Black SDP2000 :SENSIENT社製(表面処理顔料分散体)
*アクリル-シリコーン樹脂エマルジョン:昭和高分子株式会社製、ポリゾールROY6
312、固形分39.9質量%、平均粒子径171nm、最低造膜温度(MFT)=20℃
*フッ素樹脂エマルジョンA:旭硝子株式会社製、ルミフロンFE4300、固形分50質量%、平均粒子径150nm、MFT=30℃
*KF−643:ポリエーテル変性シリコーン化合物(信越化学工業社製、有効成分100質量%)
*ゾニールFS−300:ポリオキシエチレンパーフロロアルキルエーテル(Dupont社製、成分40質量%)
*サーフィノール104E:アセチレングリコール系化合物(日信化学工業社製、有効成分50質量%、エチレングリコール含有)
*ソフタノールEP−7025:ポリオキシアルキレンアルキルエーテル (日本触媒株式会社製、成分100質量%)
*Proxel GXL:1,2−benzisothiazolin−3−oneを主成分とした防カビ剤(アビシア社製、成分20質量%、ジプロピレングリコール含有)
インクの粘度は、粘度計(RE−550L、東機産業株式会社製)を使用して、25℃で測定した。
インクのpHは、pHメータ計(HM-30R型、TOA-DKK株式会社製)を使用して、25℃で測定した。
本発明インクの動的表面張力は、最大泡圧法による表面寿命1500ms時の動的表面張力をSITA_DynoTester(SITA社製)を使用して、25℃で測定した。
実施例及び比較例のインクを、33mm口径のガラス製シャーレに、小数点4桁まで測定可能な精密上皿電子天秤で2.5g秤量採取した。次いで、温度23±0.5℃、湿度15±5%のESPEC製恒温恒湿器(ModelPL−3KP)に常圧にて保管し、30分間毎に個々のサンプルを取り出して質量とインク残さ粘度を測定し、これを5時間まで測定を行う。次に、水分蒸発率と水分蒸発時のインク残さ粘度をグラフ化し、水分蒸発率30%の粘度を読み取る。(水分蒸発率30%時の粘度 :100mPa・s以上は、吐出信頼性不良)
上記インク残さは、粘度計(RE−550L、東機産業株式会社製)を使用して、25℃で測定した。
23±0.5℃、50±5%RHに調整された環境条件下、インクジェット記録装置(IPSiO GXe−5500、株式会社リコー製)を用い、インクの吐出量が均しくなるようにピエゾ素子の駆動電圧を変動させ、記録用メディア(リコー社製MyPaper)に同じ付着量のインクが付くように設定した。次に、インクジェット記録装置の印字モードを
「普通紙_はやい」に設定し、画像を形成した。
Microsoft Word2000にて作成した64point文字「■」の記載のあるチャートをMyPaper(株式会社リコー製)に打ち出し、印字面の「■」部をX−Rite939にて測色し、下記評価基準により判定した。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」と改変したモードを使用した。
◎:Black:1.25以上、Yellow:0.8以上、Magenta:1.00以上、Cyan:1.05以上
○:Black:1.20以上1.25未満、Yellow:0.75以上0.8未満、Magenta:0.95以上1.00未満、Cyan:1.0以上1.05未満
△:Black:1.15以上1.20未満、Yellow:0.70以上0.75未満
、Magenta:0.90以上0.95未満、Cyan:0.95以上1.00未満
×:Black:1.15未満、Yellow:0.70未満、Magenta:0.9
5未満、Cyan0.95未満
下記図3に示した試作ラインヘッド印字装置を用い、下記印字条件によりベタ印字を行い、印字直後(印字装置より排出後10秒以内)のバックカール(平らな机に印字面を下側に置いた時のカール)と平らな机に印字面を下側にして1日間放置した後のカール高さを評価した。
(1)評価プリンタ:試作ラインヘッド印字装置(図3参照)
(2)評価メディア:MyPaper(PPC用紙)株式会社リコー製
(3)印字条件:記録密度⇒300×600dpi、印字面積⇒526.3cm2/A4、インク吐出付着量⇒5.6g/m2
(4)評価環境:23±0.5℃、50±5%RH
(5)カール測定:印字直後(印字装置より排出後10秒以内)と一日放置した後のカール高さを平らな机にカール面を上側して静かに置き、A4サイズ記録メディアの4隅の高さをJIS_1級スケールで測定し、4点測定値を平均化した。また、カールが大き過ぎて筒状になった場合は、直径を測定した。
下記4段階とした。
◎:10mm未満
○:10mm以上40mm未満
△:40mm以上
×:筒状
Microsoft Word2000にて作成した一色当りA4サイズ用紙の面積5%をベタ画像にて塗りつぶすチャートを連続200枚、MyPaper(株式会社リコー製)に打ち出し、打ち出し後の各ノズルの吐出乱れから評価した。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」と改変したモードを使用した。
○:吐出乱れなし
△:若干吐出乱れあり
×:吐出乱れあり、もしくは吐出しない部分あり
前記粘度計を用い、保存前の粘度と、密封した容器中で70℃、7日間保存後に測定した粘度から保存安定度を次式に従って求め、以下の評価基準に基づいて評価した。
インク保存安定性(%)=〔(保存後の粘度)/(保存前の粘度)〕×100
○:100±10%以内。
△:100±10超〜20%未満。
×:100±20%以上。
温度28±0.5℃、湿度15±5%に調整された環境下、インクジェットプリンタ(IPSiO GXe−5500、株式会社リコー製)を用い、インクの吐出量が均しくなるようにピエゾ素子の駆動電圧を変動させ後、ヘッドクリーニング操作を1時間毎に連続10回実施し、この操作を10時間合計ヘッドクリーニング100回実施したのち、12時間放置後維持装置のワイパー部及びワイパークリーナー部のインク固着性を目視で判定した。
△:わずかにインク固着あり
×:インク固着あり
201A、201B 左右の側板
202 給紙トレイ
203 排紙トレイ
210 インクカートリッジ
231,232 ガイドロッド
233 キャリッジ
234a,234b 記録ヘッド
235a,235b ヘッドタンク
236 供給チューブ
241 用紙積載部(圧板)
242 用紙
243 半月コロ(給紙コロ)
244 分離パッド
245 ガイド部材
246 カウンタローラ
247 搬送ガイド部材
248 押さえ部材
249 先端加圧コロ
251 搬送ベルト
252 搬送ローラ
253 テンションローラ
256 帯電ローラ
261 分離爪
262 排紙ローラ
263 排紙コロ
271 両面ユニット
288 インク回収ユニット(空吐出受け)
289 開口部
(図3について)
401 装置本体
402 画像形成部
403 搬送機構
404 給紙トレイ
405 用紙
406 排紙トレイ
410y,410m,410c,410k ライン型ヘッド
421 給紙コロ
422 用紙供給ローラ
423 駆動ローラ
424 従動ローラ
425 搬送ベルト
426 帯電ローラ
427 ガイド部材(プラテンプレート)
428 記録液拭き取り部材(ここでは、クリーニングローラ)
429 除電ローラ
430 用紙押さえ
431 排紙ローラ
Claims (6)
- 着色剤、有機溶剤、界面活性剤及び水を含有するインクジェット記録用インクにおいて、前記有機溶剤が、溶解性パラメーター(SP値)11.8〜14.0の範囲である多価アルコール又は下記一般式(I)で示されるオキセタン化合物をインク全体の30〜70質量%を単独で含有するものであり、前記着色剤が官能基を持つ水分散性顔料であり、該官能基が-COOM、-SO3M、-PO3HM、-PO3M2、-CONM2、-SO3NM2、-NH-C6H4-COOM、−NH-C6H4-SO3M、−NH-C6H4-PO3HM、−NH-C6H4-PO3M2、−NH-C6H4-CONM2、−NH-C6H-4SO3NM2(但し、Mはカウンターイオンを表す)の中より選ばれた少なくとも一つを含有し、且つ、該カウンターイオンMが四級アンモニムイオンであることを特徴とするインクジェット記録用インク。
- 前記有機溶剤の溶解性パラメーター(SP値)11.8〜14.0の範囲である多価アルコールが、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、3-メチル-1,3-ブタンジオール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオールより選ばれたものであることを特徴とする請求項1に記載のインクジェット記録用インク。
- 前記水分散性顔料が、ブラック顔料、シアン顔料、マゼンタ顔料、イエロー顔料又はそれらの混合物であることを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェット記録用インク。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のインクジェット記録用インクを熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種の刺激で印加し、該記録用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含むことを特徴とする画像形成方法。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のインクジェット記録用インクを熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種の刺激で印加し、該記録用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ことを特徴とする画像形成装置。
- 記録用メディア上に、請求項1乃至3のいずれかに記載のインクジェット記録用インクを用いて形成された画像を有してなることを特徴とする画像形成物。
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