JP2017052902A - インク、インク収容容器、インクジェット記録方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このため、水溶媒の顔料分散体及び疎水性溶媒のインクの両方の環境下で顔料の分散安定性を満たすことが求められている。
疎水性溶剤下での分散安定性が悪いと顔料粒子が凝集し、インクジェットヘッドのノズル孔をふさぎ、不吐出の要因となることがある。
(1)下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される構造単位を有する共重合体と、
酸価が15μmol/g以下の下記一般式(3)で表される顔料と、
水と
水溶性有機溶剤と
を含むインク。
酸価が15μmol/g以下の下記一般式(3)で表される顔料と、
水と
水溶性有機溶剤と
を含む。
以下、インクに用いる有機溶剤、水、色材、樹脂、添加剤等について説明する。
インクにおける前記共重合体の含有量は、顔料分散剤として使用する場合は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、質量比率が共重合体/顔料=0.1〜0.5であることが好ましい。顔料に対する分散剤の含有量質量比率が0.1以上であれば顔料を安定に分散でき、0.5以下であれば良好な吐出安定性を得ることができる。
また、共重合体の分散剤としての効果を損なわない範囲で、他の分散剤を併用してもよい。
上記「ペンダント中のL1を介して末端に存在するナフチル基」の記載から理解されるように、一般式(1)で表される構造単位は、典型的にはL1を介して垂下する末端ナフチル基や側鎖カルボキシル基のようなペンダント基を有する共重合体の主鎖であってよい。しかし、当然、一部が側鎖に含まれる場合を除外するものではない。
例えば、分枝構造を生成する副次的ラジカル重合反応を完全に排除するのが困難であることはよく知られている事実である。
一般式(2)で表される構造単位は、典型的にはL2を介して垂下する末端ビフェニル基のようなペンダント基を有する共重合体の主鎖であってよい。しかし、当然、一部が側鎖に含まれる場合を除外するものではない。
例えば、分枝構造を生成する副次的ラジカル重合反応を完全に排除するのが困難であることはよく知られている事実である。
分子量が5000以上であると共重合体の立体障害により分散安定性が向上する。
また、80000以下であると共重合体同士の絡まりが少なくなることにより粘度上昇がおきず、吐出安定性が向上する。
また、一般式(1)で表される構造単位及び一般式(2)で表される構造単位の両者を併用する場合には両者の合計が1質量%以上90質量%であることが好ましい。
親水性基の構造単位としては、アニオン性基を有する構造単位、カチオン性基を有する構造単位、ノニオン性基を有する構造単位を挙げることができる。
共重合体が異なる顔料粒子の表面上の酸性基部分に結合して顔料粒子を凝集させる架橋凝集を引き起こさないことから、親水性基としてはアニオン性基を有する構造単位か、ノニオン性基を有する構造単位であることが好ましい。
前記重合性の親水性モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸又はその塩、マレイン酸又はその塩、マレイン酸モノメチル、イタコン酸、イタコン酸モノメチル、フマル酸、4−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、或いはリン酸、ホスホン酸、アレンドロン酸又はエチドロン酸を含有した不飽和エチレンモノマー等のアニオン性不飽和エチレンモノマー;(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、N−ビニルアセトアミド、N−ビニルピロリドン、アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N−t−ブチルアクリルアミド、N−オクチルアクリルアミド、N−t−オクチルアクリルアミド等の非イオン性不飽和エチレンモノマー;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、メタクロイルコリンクロリド等のカチオン性不飽和エチレンモノマーなどが挙げられる。
前記その他の重合性モノマー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、重合性の疎水性モノマー、重合性界面活性剤などが挙げられる。
前記重合性の疎水性モノマーとしては、例えば、α−メチルスチレン、4−t−ブチルスチレン、4−クロロメチルスチレン等の芳香族環を有する不飽和エチレンモノマー;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸−n−ブチル、マレイン酸ジメチル、イタコン酸ジメチル、フマル酸ジメチル、(メタ)アクリル酸ラウリル(C12)、(メタ)アクリル酸トリデシル(C13)、(メタ)アクリル酸テトラデシル(C14)、(メタ)アクリル酸ペンタデシル(C15)、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル(C16)、(メタ)アクリル酸ヘプタデシル(C17)、(メタ)アクリル酸ノナデシル(C19)、(メタ)アクリル酸エイコシル(C20)、(メタ)アクリル酸ヘンイコシル(C21)、(メタ)アクリル酸ドコシル(C22)等の(メタ)アクリル酸アルキル;1−ヘプテン、3,3−ジメチル−1−ペンテン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ヘキセン、4−メチル−1−ヘキセン、5−メチル−1−ヘキセン、1−オクテン、3,3−ジメチル−1−ヘキセン、3,4−ジメチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、1−ノネン、3,5,5−トリメチル−1−ヘキセン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、1−ドコセン等のアルキル基を持つ不飽和エチレンモノマー、などが挙げられる。これらは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記アニオン性界面活性剤としては、硫酸アンモニウム塩基(−SO3 −NH4 +)などの硫酸塩基とアリル基(−CH2−CH=CH2)とを有する炭化水素化合物、硫酸アンモニウム塩基(−SO3 −NH4 +)などの硫酸塩基とメタクリル基〔−CO−C(CH3)=CH2〕とを有する炭化水素化合物、又は硫酸アンモニウム塩基(−SO3 −NH4 +)などの硫酸塩基と1−プロペニル基(−CH=CH2CH3)とを有する芳香族炭化水素化合物が挙げられる。その具体例としては、三洋化成社製のエレミノールJS−20、及びRS−300、第一工業製薬社製のアクアロンKH−10、アクアロンKH−1025、アクアロンKH−05、アクアロンHS−10、アクアロンHS−1025、アクアロンBC−0515、アクアロンBC−10、アクアロンBC−1025、アクアロンBC−20、及びアクアロンBC−2020などが挙げられる。
また、共重合体を構成する構造単位のモル比は、共重合体を合成する際に用いたモノマーのモル比により求めることができる。また、共重合体から、NMRにより求めることができる。
その後、ラジカル重合開始剤の存在下でモノマー(A−4)と少なくとも一種以上の親水性モノマーとを共重合させれば、本発明の共重合体が得られる。
ここで、モノマー(A−4)の重量平均分子量は、一般式(1)のL1が炭素数2〜18のアルキレン基、及びR3が水素原子またはメチル基であることから、357〜596である。
その後、ラジカル重合開始剤の存在下でモノマー(B−4)と少なくとも一種以上の親水性モノマーとを共重合させれば、本発明の共重合体が得られる。
ここで、モノマー(B−4)の重量平均分子量は、一般式(2)のL2が単結合または−(CH2)n−O−であり、nは2〜18の整数であり、R1が水素原子またはメチル基であることから、311〜594である。
前記連鎖移動剤の例としては、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、ドデシルメルカプタン、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。重合時間も特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、3〜48時間が好ましい。
色材としては比較的に安価に入手でき、色調に優れ広い色再現範囲をとることができるためC.I.ピグメントイエロー74のような前記一般式(3)で表される色材を使用する。
他の顔料種では、安価かつ色調に優れ広い色再現範囲をとることは難しい。
具体的には酸価が15μmol/g以下であることが好ましく、11μmol/g以下であることがより好ましい。
また、酸価0μmol/g以上であることが好ましい。
(1)顔料2gと0.01mol/Lのテトラブチルアンモニウムヒドロキシド溶液30mLを三角フラスコにとり密栓した後、20℃で超音波分散1時間行う。
(2)この分散液から、顔料を遠心分離して上澄み液10mLを、MIBK100mLで希釈する。
(3)(2)の希釈液を0.01mol/L過塩素酸MIBK溶液で逆滴定する。
(4)滴定量から、顔料表面の酸によって消費されたTBAHの量を求め、単位重量当たりの酸量を決定する。滴定量をμmol/gに換算したものを顔料の酸価とする。
インクにおける水の含有量は、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、インクの乾燥性及び吐出信頼性の点から、10質量%以上90質量%以下が好ましく、20質量%〜60質量%がより好ましい。
本発明に使用する有機溶剤としては特に制限されず、水溶性有機溶剤を用いることができる。例えば、多価アルコール類、多価アルコールアルキルエーテル類や多価アルコールアリールエーテル類などのエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類が挙げられる。
水溶性有機溶剤の具体例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−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、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、エチル−1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、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−2−イミダゾリジノン、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、3−メトキシ−N,N-ジメチルプロピオンアミド、3−ブトキシ−N,N-ジメチル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、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
湿潤剤として機能するだけでなく、良好な乾燥性を得られることから、沸点が250℃以下の有機溶剤を用いることが好ましい。
グリコールエーテル化合物の具体例としては、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などが挙げられる。
これらは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
溶解度パラメーターが8.0(cal/cm3)1/2以上15.0(cal/cm3)1/2以下の範囲にある水溶性有機溶剤の例としては以下のようなものがある。なお、()内の数値はSP値(単位:(cal/cm3)1/2)を示す。
トリプロピレングリコールジメチルエーテル(8.1)、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテルアセタート(9.2)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル(10.2)、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン(10.7)、3−メチル−1,3−ブタンジオール(12.1)、1,2−ヘキサンジオール(13.2)、2−ピロリドン(13.59)、エチレングリコール(14.2)などがある。
色材に、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを得ることが可能である。また、顔料と、その他水や分散剤などを混合して顔料分散体としたものに、水や有機溶剤などの材料を混合してインクを製造することも可能である。
前記顔料分散体は、水、顔料、顔料分散剤、必要に応じてその他の成分を分散し、粒径を調整して得られる。分散は分散機を用いると良い。
顔料分散体における顔料の粒径については特に制限はないが、顔料の分散安定性が良好となり、吐出安定性、画像濃度などの画像品質も高くなる点から、最大個数換算で最大頻度が20nm以上500nm以下が好ましく、20nm以上150nm以下がより好ましい。顔料の粒径は、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
前記顔料分散体における顔料の含有量は、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、良好な吐出安定性が得られ、また、画像濃度を高める点から、0.1質量%以上50質量%以下が好ましく、0.1質量%以上30質量%以下がより好ましい。
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。
インク中に含有する樹脂の種類としては、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、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、アクリルスチレン系樹脂、アクリルシリコーン系樹脂などが挙げられる。
これらの樹脂からなる樹脂粒子を用いても良い。樹脂粒子を、水を分散媒として分散した樹脂エマルションの状態で、色材や有機溶剤などの材料と混合してインクを得ることが可能である。前記樹脂粒子としては、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。また、これらは、1種を単独で用いても、2種類以上の樹脂粒子を組み合わせて用いてもよい。
前記体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(ナノトラック Wave−UT151、マイクロトラック・ベル株式会社製)を用いて測定することができる。
インクには、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤等を加えても良い。
界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤のいずれも使用可能である。
シリコーン系界面活性剤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。中でも高pHでも分解しないものが好ましく、例えば、側鎖変性ポリジメチルシロキサン、両末端変性ポリジメチルシロキサン、片末端変性ポリジメチルシロキサン、側鎖両末端変性ポリジメチルシロキサン等が挙げられ、変性基としてポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン基を有するものが、水系界面活性剤として良好な性質を示すので特に好ましい。また、前記シリコーン系界面活性剤として、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤を用いることもでき、例えば、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルシロキサンのSi部側鎖に導入した化合物等が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸化合物、パーフルオロアルキルカルボン酸化合物、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物が、起泡性が小さいので特に好ましい。前記パーフルオロアルキルスルホン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルカルボン酸化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルカルボン酸、パーフルオロアルキルカルボン酸塩等が挙げられる。前記パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物としては、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの硫酸エステル塩、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマーの塩等が挙げられる。これらフッ素系界面活性剤における塩の対イオンとしては、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3等が挙げられる。
両性界面活性剤としては、例えばラウリルアミノプロピオン酸塩、ラウリルジメチルベタイン、ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。
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アルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオキシエチレンプロピレンブロックポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、アセチレンアルコールのエチレンオキサイド付加物などが挙げられる。
ア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酢酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルサルフェートの塩、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。
このような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。市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越化学工業株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社、日本エマルジョン株式会社、共栄社化学などから入手できる。
上記のポリエーテル変性シリコーン系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、例えば、一般式(S−1)式で表わされる、ポリアルキレンオキシド構造をジメチルポリシロキサンのSi部側鎖に導入したものなどが挙げられる。
一般式(S−1)
上記のポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤としては、市販品を用いることができ、例えば、KF−618、KF−642、KF−643(信越化学工業株式会社)、EMALEX−SS−5602、SS−1906EX(日本エマルジョン株式会社)、FZ−2105、FZ−2118、FZ−2154、FZ−2161、FZ−2162、FZ−2163、FZ−2164(東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社)、BYK−33、BYK−387(ビックケミー株式会社)、TSF4440、TSF4452、TSF4453(東芝シリコン株式会社)などが挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、及びパーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物などが挙げられる。 これらの中でも、パーフルオロアルキルエーテル基を側鎖に有するポリオキシアルキレンエーテルポリマー化合物は起泡性が少ないため好ましく、特に一般式(F−1)及び一般式(F−2)で表わされるフッ素系界面活性剤が好ましい。
一般式(F−1)
一般式(F−2)
CnF2n+1−CH2CH(OH)CH2−O−(CH2CH2O)a−Y
上記一般式(F-2)で表される化合物において、YはH、又はCnF2n+1でnは1〜6の整数、又はCH2CH(OH)CH2−CnF2n+1でnは4〜6の整数、又はCpH2p+1でpは1〜19の整数である。aは4〜14の整数である。
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。
消泡剤としては、特に制限はなく、例えば、シリコーン系消泡剤、ポリエーテル系消泡剤、脂肪酸エステル系消泡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。これらの中でも、破泡効果に優れる点から、シリコーン系消泡剤が好ましい。
防腐防黴剤としては、特に制限はなく、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オンなどが挙げられる。
防錆剤としては、特に制限はなく、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウムなどが挙げられる。
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に制限はなく、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンなどが挙げられる。
インクの25℃での粘度は、印字濃度や文字品位が向上し、また、良好な吐出性が得られる点から、5mPa・s以上30mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上25mPa・s以下がより好ましい。ここで、粘度は、例えば回転式粘度計(東機産業社製RE−80L)を使用することができる。測定条件としては、25℃で、標準コーンローター(1°34’×R24)、サンプル液量1.2mL、回転数50rpm、3分間で測定可能である。
インクの表面張力としては、記録媒体上で好適にインクがレベリングされ、インクの乾燥時間が短縮される点から、25℃で、35mN/m以下が好ましく、32mN/m以下がより好ましい。
インクのpHとしては、接液する金属部材の腐食防止の観点から、7〜12が好ましく、8〜11がより好ましい。
前処理液は、凝集剤、有機溶剤、水を含有し、必要に応じて界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等を含有しても良い。
有機溶剤、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤は、インクに用いる材料と同様の材料を使用でき、その他、公知の処理液に用いられる材料を使用できる。
凝集剤の種類は特に限定されず、水溶性カチオンポリマー、酸、多価金属塩等が挙げられる。
後処理液は、透明な層を形成することが可能であれば、特に限定されない。後処理液は、有機溶剤、水、樹脂、界面活性剤、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤等、必要に応じて選択し、混合して得られる。また、後処理液は、記録媒体に形成された記録領域の全域に塗布しても良いし、インク像が形成された領域のみに塗布しても良い。
記録に用いる記録媒体としては、特に限定されないが、普通紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、汎用印刷紙等が挙げられる。
本発明のインク記録物は、記録媒体上に、本発明のインクを用いて形成された画像を有してなる。
インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法により記録して記録物とすることができる。
本発明のインクは、インクジェット記録方式による各種記録装置、例えば、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、立体造形装置などに好適に使用することができる。
本願において、記録装置、記録方法とは、記録媒体に対してインクや各種処理液等を吐出することが可能な装置、当該装置を用いて記録を行う方法である。記録媒体とは、インクや各種処理液が一時的にでも付着可能なものを意味する。
この記録装置には、インクを吐出するヘッド部分だけでなく、記録媒体の給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置と称される装置などを含むことができる。
記録装置、記録方法は、加熱工程に用いる加熱手段、乾燥工程に用いる乾燥手段を有しても良い。加熱手段、乾燥手段には、例えば、記録媒体の印字面や裏面を加熱、乾燥する手段が含まれる。加熱手段、乾燥手段としては、特に限定されないが、例えば、温風ヒーター、赤外線ヒーターを用いることができる。加熱、乾燥は、印字前、印字中、印字後などに行うことができる。
また、記録装置、記録方法は、インクによって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、幾何学模様などのパターン等を形成するもの、3次元像を造形するものも含まれる。
また、記録装置には、特に限定しない限り、吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、吐出ヘッドを移動させないライン型装置のいずれも含まれる。
更に、この記録装置には、卓上型だけでなく、A0サイズの記録媒体への印刷も可能とする広幅の記録装置や、例えばロール状に巻き取られた連続用紙を記録媒体として用いることが可能な連帳プリンタも含まれる。
記録装置の一例について図1乃至図2を参照して説明する。図1は同装置の斜視説明図である。図2はメインタンクの斜視説明図である。記録装置の一例としての画像形成装置400は、シリアル型画像形成装置である。画像形成装置400の外装401内に機構部420が設けられている。ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色用のメインタンク410(410k、410c、410m、410y)の各インク収容部411は、例えば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。インク収容部411は、例えば、プラスチックス製の収容容器ケース414内に収容される。これによりメインタンク410は、各色のインクカートリッジとして用いられる。
一方、装置本体のカバー401cを開いたときの開口の奥側にはカートリッジホルダ404が設けられている。カートリッジホルダ404には、メインタンク410が着脱自在に装着される。これにより、各色用の供給チューブ436を介して、メインタンク410の各インク排出口413と各色用の吐出ヘッド434とが連通し、吐出ヘッド434から記録媒体へインクを吐出可能となる。
前処理装置、後処理装置の一態様として、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)などのインクの場合と同様に、前処理液や、後処理液を有する液体収容部と液体吐出ヘッドを追加し、前処理液や、後処理液をインクジェット記録方式で吐出する態様がある。
前処理装置、後処理装置の他の態様として、インクジェット記録方式以外の、例えば、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法による前処理装置、後処理装置を設ける態様がある。
立体造形物を造形するための立体造形装置は、公知のものを使用することができ、特に限定されないが、例えば、インクの収容手段、供給手段、吐出手段や乾燥手段等を備えるものを使用することができる。立体造形物には、インクを重ね塗りするなどして得られる立体造形物が含まれる。また、記録媒体等の基材上にインクを付与した構造体を加工してなる成形加工品も含まれる。前記成形加工品は、例えば、シート状、フィルム状に形成された記録物や構造体に対して、加熱延伸や打ち抜き加工等の成形加工を施したものであり、例えば、自動車、OA機器、電気・電子機器、カメラ等のメーターや操作部のパネルなど、表面を加飾後に成形する用途に好適に使用される。
カラム恒温槽には島津製作所製CTO−20A、検出器には島津製作所製RID−10A、溶離液流路ポンプには島津製作所製LC−20AD、デガッサには島津製作所製DGU−20A、オートサンプラーには島津製作所製SIL−20Aを用いてGPC法によって測定した。カラムは東ソー株式会社製の水系SECカラムTSKgelG3000PWXL(排除限界分子量2×105)とTSKgelG5000PWXL(排除限界分子量2.5×106)とTSKgelG6000PWXL(排除限界分子量5×107)を接続したものを用いた。サンプルは溶離液で2g/100mLの濃度に調製し、測定に用いた。溶離液には酢酸、及び酢酸ナトリウムを各々0.5モル/リットルに調整した水溶液を使用した。カラム温度は40℃、流速は1.0mL/分で実施した。
標準サンプルとして分子量1,065、5,050、24,000、50,000、107,000、140,000、250,000、540,000、920,000の9種のポリエチレングリコールを用いて較正曲線を求め、その較正曲線を基に、共重合体の重量平均分子量を求めた。
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。
ポリエチレングリコールモノメタクリレート(n≒4.5)(日油社製)、及び製造例1で合成したモノマーM−1を用いて、製造例1と同様にして共重合体(重量平均分子量Mw:23000、数平均分子量Mn:9200)を得た。次に、得られた共重合体を、共重合体の濃度が20%となるようにイオン交換水に溶解して共重合体CP−2の水溶液を調製した。
ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド(東京化成社製)、及び製造例1で合成したモノマーM−1を用いて、製造例1と同様にして共重合体(重量平均分子量Mw:20000数平均分子量Mn:8000)を得た。次に、得られた共重合体を、共重合体の濃度が20%かつpH8.0がとなるように塩酸溶液に溶解して共重合体CP−3の水溶液を調製した。
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、製造例1と同様にして下記構造式(1−2)で表される構造を有するモノマーM−2を得た。
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、製造例1と同様にして下記構造式(1−3)で表される構造を有するモノマーM−3を得た。
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、製造例1と同様にして下記構造式(1−4)で表される構造を有するモノマーM−4を得た。
アクリル酸、及び製造例1で合成したモノマーM−1を225mLの乾燥メチルエチルケトンに溶解させた以外は製造例1と同様にして共重合体(重量平均分子量Mw:13000、数平均分子量Mn:5600)を得た。製造例1と同様にして共重合体の濃度が20%となるように共重合体CP−7の水溶液を調製した。
アクリル酸、及び製造例1で合成したモノマーM−1を60mLの乾燥メチルエチルケトンに溶解させた以外は製造例1と同様にして共重合体(重量平均分子量Mw:40000、数平均分子量Mn:16000)を得た。製造例1と同様にして共重合体の濃度が20%となるように共重合体CP−8の水溶液を調製した。
アクリル酸、及び製造例1−1で合成したモノマーM−1を45mLの乾燥メチルエチルケトンに溶解させた以外は製造例1と同様にして共重合体(重量平均分子量Mw:60000、数平均分子量Mn:24000)を得た。製造例1と同様にして共重合体の濃度が20%となるように共重合体CP−9の水溶液を調製した。
2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートに代えて、2−アクリロイルオキシエチルイソシアネートを用いた点以外は、製造例1と同様にして下記構造式(1−5)で表される構造を有するモノマーM−5を得た。
40.0g(235mmol)の2−フェニルフェノール(東京化成社製)、及び51.06g(282mmol)の6−ブロモ−1−ヘキサノール(東京化成社製)を600mLのメチルエチルケトンに溶解した。この溶液に97.4gの炭酸カルシウムを加え、8時間加熱還流した。室温まで冷却した後、ろ過し、ろ液を濃縮した。得られた薄茶色液体を塩化メチレンに溶解し、水洗した。有機相を単離し、硫酸マグネシウムで乾燥した後、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、105.3gの6−(2−フェニルフェノキシ)ヘキサン−1−オールを得た。
ポリエチレングリコールモノメタクリレート(n≒4.5)(日油社製)、及び製造例11で合成したモノマーM−6を用いて、表1に記載の比率で、製造例11と同様にして共重合体(重量平均分子量Mw:22000、数平均分子量Mn:9100)を得た。次に、得られた共重合体を、共重合体の濃度が20%となるようにイオン交換水に溶解して共重合体CP−12の水溶液を調製した。
アクリル酸、及び製造例11で合成したモノマーM−6を160mLの乾燥メチルエチルケトンに溶解させた以外は製造例11と同様にして共重合体(重量平均分子量Mw:13000、数平均分子量Mn:5500)を得た。製造例11と同様にして共重合体CP−13の水溶液を調製した。
アクリル酸、及び製造例11で合成したモノマーM−6を45mLの乾燥メチルエチルケトンに溶解させた以外は製造例11と同様にして共重合体(重量平均分子量Mw:40000、数平均分子量Mn:15900)を得た。製造例11と同様にして共重合体CP−14の水溶液を調製した。
アクリル酸、及び製造例11で合成したモノマーM−6を35mLの乾燥メチルエチルケトンに溶解させた以外は製造例11と同様にして共重合体(重量平均分子量Mw:60000、数平均分子量Mn:23900)を得た。製造例11と同様にして共重合体CP−15の水溶液を調製した。
(顔料分散体PD−1の調製)
製造例1で調製した25.0部の共重合体水溶液と20.0部のイエロー顔料(P.Y.74、クロモファインエロー6270AJC、大日精化製)とにイオン交換水54.0部を加えて合計100部となるようにし12時間攪拌した。得られた混合物を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)を用いて、周速10m/sで1時間循環分散した後、孔径1.2μmのメンブレンフィルターでろ過し、調整量のイオン交換水を加えて、顔料分散体PD−1(顔料固形分濃度:20%)を得た。
下記表3に記載の処方の材料を混合し、1時間攪拌した後、孔径1.2μmのメンブレンフィルターでろ過して、本発明の水性インクINK−1を得た。
(顔料分散体PD−2〜PD−19の調製)
下記表2に示す材料を用いて、実施例1と同様にして、顔料分散体PD−2〜PD−19を得た。
また、使用した顔料(ピグメントイエロー74)とその酸価は以下の通りである。
・クロモファインエロー6270AJC、大日精化製、酸価11μmol/g
・ファーストエロー531、大日精化製、酸価17μmol/g
・Ink JET Yellow 5GX-W、CLARIANT製、酸価25μmol/g
(インクの作製)
表3に記載の処方の材料を混合し、実施例1と同様にして、本発明の水性インクINK−2〜INK−22を得た。
製造例1におけるモノマーM−1を下記構造式(3)で表される構造を有するモノマーに代えた点以外は同様にして6.36gの共重合体RCP−1(重量平均分子量Mw:20000、数平均分子量Mn:8000)を得て、実施例1と同様にして共重合体RCP−1の水溶液を調製した。
次に、実施例1のインクの作製における顔料分散体PD−1の代わりに、比較顔料分散体RPD−1を用いた点以外は同様にして、比較水性インクRINK−1を得た。
実施例1の顔料分散体の調製における顔料の代わりに、表2に示す顔料を用いた点以外は同様にして、比較顔料分散体RPD−2およびRPD−3を得た。
次に、実施例1のインクの作製における顔料分散体PD−1の代わりに、比較顔料分散体RPD−2またはRPD−3を用いた点以外は同様にして、比較水性インクRINK−2およびRINK−3を得た。
各顔料分散体をガラス容器に充填して70℃で1週間保存し、保存前の顔料粒子径D90に対する保存後のD90粒径の変化率を下記式から求め、下記の基準で評価した。
〔評価基準〕
AA:D90の変化率が±3%以内
A:D90の変化率が±3%を超え、±5%以内
B:D90の変化率が±5%を超え、±10%以内
C:D90の変化率が10%を超え、±20%以内
D:D90の変化率が±20%を超え、±50%以内
E:D90の変化率が±30%を超える(評価不能)
各インクをインクカートリッジに充填して70℃で1週間保存し、分散体の場合と同様に保存前後のD90変化率を評価した。
顔料粒子径の測定には、マイクロトラックNanotracWave-UT151(日機装社製)を使用し、23℃で測定した。
各インクを、インクジェットプリンタ(IPSiO GX−e5500(リコー製))に充填してセットし、10分間連続印字を行ない、ヘッド面にインクが付着した状態で保湿キャップをしてプリンタを50℃60%RH環境下で1ヶ月間放置した後、クリーニングを実施して放置前と同等に復帰させた。この後、以下の条件で間欠印写試験を行ない吐出安定性を評価した。
即ち、印刷パターンチャートを20枚連続で印字した後、20分間印字を実施しない休止状態にし、これを50回繰り返し、累計で1000枚印写した後、もう1枚同じチャートを印写した時の5%チャートベタ部の筋、白抜け、噴射乱れの有無を目視により下記の基準で評価した。なお、印刷パターンは、紙面全面積中、各色の印字面積が5%であるチャートにおいて、各インクを100%dutyで印字した。印字条件は、記録密度600×300dpi、ワンパス印字とした。
[評価基準]
A:ベタ部にスジ、白抜け、噴射乱れが無い
B:ベタ部にスジ、白抜け、噴射乱れが若干認められる
C:ベタ部にスジ、白抜け、噴射乱れが認められる
D:ベタ部全域にわたってスジ、白抜け、噴射乱れが認められる
401 外装
401c カバー
404 カートリッジホルダ
410、410k、410c、410m、410y メインタンク
411 インク収容部
413 インク排出口
414 収容容器ケース
420 機構部
436 供給チューブ
434 吐出ヘッド
Claims (12)
- 下記一般式(1)又は下記一般式(2)で表される構造単位を有する共重合体と、
酸価が15μmol/g以下の下記一般式(3)で表される顔料と、
水と
水溶性有機溶剤と
を含むインク。
- 前記顔料の酸価が11μmol/g以下であることを特徴とする請求項1に記載のインク。
- 前記顔料が、ピグメントイエロー74であることを特徴とする請求項1又は2に記載のインク。
- 前記共重合体と前記顔料との質量比率が共重合体/顔料=0.1以上0.5以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のインク。
- 前記水溶性有機溶剤は、溶解度パラメーターが8.0(cal/cm3)1/2以上15.0(cal/cm3)1/2以下の水溶性有機溶剤を含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のインク。
- 70℃1週間の保存前後のD90粒子径変化率が5%以下であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のインク。
- 前記共重合体が、更に、ノニオン性基またはアニオン性基を有する構造単位を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のインク。
- L1が炭素数2以上12以下のアルキレン基であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のインク。
- 前記共重合体の重量平均分子量Mwが13000以上40000以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のインク。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のインクを容器中に収容してなることを特徴とするインク収容容器。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の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含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のインクを記録ヘッドから飛翔させて記録媒体に画像を記録するインク飛翔手段を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
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