JP3885086B2 - インクジェット用ブラックインク、インクセット、インクジェット記録方法、インクカートリッジ、記録ユニット及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
一般式(IV)
以下、本発明にかかるインクジェット用ブラックインク(以下、単にインクと呼ぶこともある)を構成する成分等について詳細に述べる。
本発明のインクに用いられる色材は、下記一般式(I)で表される化合物又はその塩である。
一般式(IV)
本発明において用いられる色材の検証には、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いた下記(1)〜(3)の検証方法が適用できる。
(1)ピークの保持時間
(2)(1)のピークにおける最大吸収波長
(3)(1)のピークにおけるマススペクトルのM/Z(posi、nega)
・カラム:Symmetry C18 2.1mm×150mm
・カラム温度:40℃
・流速:0.2ml/min
・PDA:210nm〜700nm
・移動相及びグラジエント条件:表1
・イオン化法
・ESI キャピラリ電圧 3.5kV
脱溶媒ガス 300℃
イオン源温度 120℃
・検出器 posi 40V 200−1500amu/0.9sec
nega 40V 200−1500amu/0.9sec
〔保湿性含窒素化合物〕
本発明のインクは、少なくとも1種の保湿性含窒素化合物を含有することを特徴とする。本発明における、保湿性含窒素化合物とは、保湿性の高い窒素化合物である。保湿性含窒素化合物の具体例は、尿素、エチレン尿素等の尿素誘導体類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン等のピロリドン類が挙げられる。中でも特に、エチレン尿素及び2−ピロリドンが好ましい。
本発明のインクにおいては、上記した保湿性含窒素化合物の他に、これらを添加することによる効果が得られ、且つ本発明の目的効果を損なわない範囲で、水、或いは水と各種の水溶性有機溶剤との混合溶媒を使用することができる。水溶性有機溶剤は、水溶性であれば特に制限はなく、アルコール、多価アルコール、ポリグリコール、グリコールエーテル、含硫黄極性溶媒等が挙げられる。これらの水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量に対して10.0質量%以下であることが好ましい。これは、一般式(I)の色材と保湿性含窒素化合物を併用することで得られる効果を十分に発揮させるためである。又、水は脱イオン水(イオン交換水)を使用することが好ましい。水の含有量は、インク全質量に対して10.0質量%〜90.0質量%であることが好ましい。
更に、本発明においては必要に応じて、界面活性剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤、及び、水溶性ポリマーなど、種々の添加剤を含有させてもよい。
保湿性含窒素化合物の分解速度は、温度が高いほど、大きいことが知られている。本発明者らの検討の結果、温度60℃で10日保存した場合における上記保湿性含窒素化合物の分解が、通常のユーザーの使用期間に起こり得る上記保湿性含窒素化合物の分解に相当することがわかった。このため、温度60℃、10日保存後のpHを9.5以下、より好ましくは9.0以下にすれば、通常のユーザーの使用環境下においても、一般式(I)で表される化合物又はその塩の分解を抑えることができる。
本発明のインクは、他のインクと組み合わせてインクセットとした場合においても好ましく使用することができる。本発明におけるインクセットは、本発明のインクを、シアンインク、マゼンタインク、イエローインク、ブラックインク等の他のインクと共に用いる状態ことである。尚、インクセットとして組み合わせることのできる他のインクについての限定は特にない。又、本発明におけるインクセットとは、インクタンクが複数一体になっているインクタンク自体は無論のこと、単独のインクタンクを複数組み合わせて使用する場合も含み、更に、前記インクタンク及び記録ヘッドを一体としたものも含まれる。
本発明のインクを用いて画像を形成する際に用いる記録媒体は、インクを付与して記録を行う記録媒体であれば何れのものでも使用することができる。
AlO3−n(OH)2n・mH2O
(上記式中、nは1、2又は3の整数の何れかを表し、mは0〜10、好ましくは0〜5の値を表す。但し、mとnは同時には0にはならない。mH2Oは、多くの場合mH2O結晶格子の形成に関与しない脱離可能な水相をも表すものである為、mは整数又は整数でない値を取ることもできる。又この種の材料を加熱するとmは0の値に達することがありうる。)
本発明にかかるインクは、インクをインクジェット方法で吐出する工程を有するインクジェット記録方法に用いることが特に好適である。インクジェット記録方法は、インクに力学的エネルギーを作用させてインクを吐出させる記録方法、及びインクに熱エネルギーを作用させてインクを吐出させる記録方法等がある。特に、本発明においては、熱エネルギーを利用するインクジェット記録方法を好ましく用いることができる。
本発明にかかるインクを用いて記録を行うのに好適なインクカートリッジは、これらのインクを収容するインク収容部を備えたインクカートリッジが挙げられる。本発明においては、インクセットを構成する各インクの各液室からの蒸発量の差が、実質的に等しいインクカートリッジを好ましく用いることができる。インクセットを構成する各インクの各液室からの蒸発量の差が、実質的に等しいとは、例えば、各液室に水を含有させて各液室からの蒸発速度を測定した場合に、蒸発速度の差が1%程度以下となることをいう。
本発明にかかるインクを用いて記録を行うのに好適な記録ユニットは、これらのインクを収容するインク収容部と、記録ヘッドとを備えた記録ユニットが挙げられる。特に、前記記録ヘッドが、記録信号に対応した熱エネルギーをインクに作用させ、前記エネルギーによりインク液滴を発生させる記録ユニットが挙げられる。
本発明にかかるインクを用いて記録を行うのに好適な記録装置は、これらのインクが収容されるインク収容部を有する記録ヘッドの室内のインクに、記録信号に対応した熱エネルギーを与え、前記エネルギーによりインク液滴を発生させる装置が挙げられる。
ヘッドカートリッジH1000の構成について説明する。ヘッドカートリッジH1000は、記録ヘッドH1001と、インクタンクH1900を搭載する手段、及びインクタンクH1900から記録ヘッドにインクを供給するための手段を有しており、キャリッジM4000に対して着脱可能に搭載される。
(例示化合物1の調製)
下記式(A)の化合物を、水酸化ナトリウムを添加した水に加えて溶解し、更に亜硝酸ナトリウム水溶液を添加し、ジアゾ化を行った。このジアゾ混濁液を、6−アミノ−1−ヒドロキシナフタレン−3、5−ジスルホン酸のアルカリ水溶液に滴下してカップリング反応を行い、塩化ナトリウムで塩析した後、濾過、洗浄を行った。次いで、前記化合物を、水酸化ナトリウムを添加した水に加えて溶解し、塩酸、亜硝酸ナトリウムを添加してジアゾ化を行った。このジアゾ混濁液に、8−アミノ−1−ヒドロキシナフタレン−3,6−ジスルホン酸を添加し、炭酸ナトリウムを添加して、終夜攪拌し反応液Aを得た。次に、1−アミノ−2−ベンゼンスルホン酸を、水酸化ナトリウムを添加した水に加えて溶解し、更に亜硝酸ナトリウム水溶液を添加し、ジアゾ化を行った。このジアゾ混濁液を、6−アミノ−1−ヒドロキシナフタレン−3−スルホン酸のアルカリ水溶液に滴下してカップリング反応を行い、塩化ナトリウムで塩析した後、濾過、洗浄を行った。次いで、前記化合物を、水酸化ナトリウムを添加した水に加えて溶解し、塩酸、亜硝酸ナトリウムを添加してジアゾ化を行った。このジアゾ混濁液を上記反応液(A)に添加してカップリング反応を行い、塩化ナトリウムで塩析した後、濾過、洗浄を行うことにより、例示化合物1を得た。
下記式(B)の化合物を、炭酸ナトリウムを添加した水に加えて溶解し、更に塩酸、亜硝酸ナトリウムを添加し、ジアゾ化を行った。このジアゾ混濁液に、6−フェニルアミノ−1−ヒドロキシナフタレン−3−スルホン酸水溶液を添加し、炭酸ナトリウムの存在下で溶解し、溶液(B)を得た。次に、2−アミノスルホン酸を、水酸化ナトリウムの存在下で溶解し、塩酸、亜硝酸ナトリウムを添加して、ジアゾ化を行った。次に、6−アミノ−1−ヒドロキシナフタレン−3−スルホン酸を、水酸化ナトリウムの存在下で溶解し、無水酢酸を添加し、アセチル化を行った。ここに上記ジアゾ混濁液を炭酸ナトリウムの存在下で滴下して、カップリング反応を行い、反応液(B)を得た。この反応液(B)に、水酸化ナトリウム、次いで塩化ナトリウムを添加して塩析を行い、させ、化合物を得た。この化合物を水酸化ナトリウムの存在下で、水に溶解させ、塩酸、亜硝酸ナトリウムを添加し、ジアゾ化を行った。このジアゾ混濁液に、炭酸ナトリウムの存在下で、溶液(B)を滴下し、カップリング反応を完結させ、反応液を得た。この反応液を塩化ナトリウムで塩析した後、濾過を行うことにより化合物(B)を得た。N,N−ジメチルホルムアミドに、2−ニトロ−4−クレゾール、トルエン、水酸化カリウムを添加し、トルエンとの共沸により水を留去し、プロパンスルトンを滴下した後、水酸化ナトリウムを添加し、これを濃縮後、オートクレーブにて、パラジウムカーボンを添加し、水素ガスを封入し溶液を得た。これを、塩酸、亜硝酸ナトリウム添加することでジアゾ化を行い、上記反応液(B)を滴下し、水酸化ナトリウムの存在下でカップリング反応を完結させ、反応液を得た。この反応液を塩酸、亜硝酸ナトリウム添加によりジアゾ化を行い、このジアゾ混濁液を上記化合物(B)を溶解した水溶液に添加し、カップリング反応を完結させた。これを塩化ナトリウムにより塩析した後、濾過、洗浄を行うことにより、例示化合物2を得た。
下記表3に示した各成分を混合し、十分撹拌した後、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターにて加圧濾過を行い、ブラックインク1〜9を調製した。
又、ブラックインク1〜9を以下に示す基準で、pH(初期)、pH(保存後)の測定を行った。pHの評価結果を表3に示す。
インクのpHを、pHメーターを用いて測定した。pH(初期)の基準は以下の通りである。
A:pHが9.0以下
B:pHが9.0を超え、9.5以下
C:pHが9.5を超える
(B)pH(保存後)
インクをテフロン(登録商標)ジャーに入れて温度60℃で10日間保存した。保存後のpHを、pHメーターを用いて測定した。pH(保存後)の基準は以下の通りである。
A:pHが9.0以下
B:pHが9.0を超え、9.5以下
C:pHが9.5を超える
上記で得られたブラックインク1〜9を、発熱素子をインク吐出のエネルギー源とするオンデマンド式インクジェット記録装置である、インクジェットプリンタ(キヤノン製 PIXUS 950i改造機)にそれぞれ搭載し、下記の評価項目について評価を行った。
前記プリンタにインクを充填して、インクジェット用光沢記録媒体PR101(キヤノン製)に100%dutyの印字を行った後、24時間乾燥させて、その後の画像について画像濃度の測定を行った。尚、測定には分光光度計(Spectorolino;Gretag Macbeth製)を用いた。画像濃度の基準は以下の通りである。評価結果を表4に示す。
A:画像濃度が2.1以上
B:画像濃度が1.9以上、2.1未満
C:画像濃度が1.9未満
前記プリンタにインクを充填して、インクジェット用光沢記録媒体PR101(キヤノン製)に100%dutyの印字を行った後、24時間乾燥させて、その後の画像についてC*の測定を行った。尚、測定には分光光度計(Spectorolino;Gretag Macbeth製)を用いた。色味の基準は以下の通りである。評価結果を表4に示す。
A:C*が10未満
B:C*が10以上20未満
C:C*が20以上
記録ヘッド部にインクを充填した後、記録ヘッド部を取り外し、吐出口を環境雰囲気下に曝し、温度35℃、湿度10%の環境で2週間放置を行った。その後、再度記録ヘッドをプリンタ本体に装着し、固着回復性についての評価を行った。固着回復性の基準は以下の通りである。評価結果を表4に示す。
A:ヘッド装着後、吸引2回以内で全ノズルが問題なく吐出可能に回復する
B:ヘッド装着後、吸引3回以上、4回以内に全ノズルが問題なく吐出可能に回復する
C:ヘッド装着後、吸引5回以上行っても一部、吐出できないノズルが存在する
インクをテフロン(登録商標)ジャーに入れ、温度60℃の環境で10日間保存した。保存前後にインクの吸光度スペクトルを測定し、その最大吸光度におけるピーク強度の残存率を算出した。尚、最大吸光度におけるピーク強度の測定には、分光光度計(商品名:U−3300;日立製作所製)を用い、380nm〜780nmの範囲で測定した。又、インクは純水で2000倍に希釈して測定を行った。保存安定性の基準は以下の通りである。評価結果を表4に示す。
A:最大吸光度におけるピーク強度の残存率が99%以上
B:最大吸光度におけるピーク強度の残存率が95%以上99%未満
C:最大吸光度におけるピーク強度の残存率が95%未満
インクセットが同一キャップでキャッピングされた場合、キャップ内はインクセットを構成する各インクの揮発成分で満たされることから、本発明のブラックインクに他のインクの揮発成分が混入することが想定される。このため、以下のモデル実験を行った。
(1)銅フタロシアニンテトラスルホン酸テトラナトリウム塩(式(C))の合成
式(C)
式(D)
式(E)
氷水中に、(2)で得られた銅フタロシアニンテトラスルホン酸クロライド(式(D))のウェットケーキを加え、攪拌を行って懸濁させ、更に、アンモニア水、(3)で得られた化合物X(式(E))を添加して、反応を行った。これに、水、塩化ナトリウムを加えて、結晶を析出させた。得られた結晶を濾過し、塩化ナトリウム水溶液で洗浄し、再度濾過を行った後、洗浄、乾燥させて、青色結晶として色材Aを得た。
キシレン中で、下記式(F)で表される化合物、炭酸ナトリウム、ベンゾイル酢酸エチルエステルとを反応させ、反応物を濾過、洗浄した。これを、N,N−ジメチルホルムアミド中で、メタアミノアセトアニリド、酢酸銅、炭酸ナトリウムを順次添加して反応を行い、反応物を濾過、洗浄した。更に、これを、発煙硫酸中でスルホン化を行った後、濾過、洗浄し、これを、水酸化ナトリウムの存在下で、シアヌルクロライドと縮合反応を行った。この反応液中に、アンスラニル酸を添加し、水酸化ナトリウムの存在下で縮合反応を行った。これを濾過、洗浄を行うことにより、下記の色材Bを得た。
下記表5に示した各成分を混合し、十分撹拌した後、ポアサイズ0.2μmのメンブランフィルターにて加圧濾過を行い、シアンインク1、2及びマゼンタインク1、2を調製した。
参考例3のインクセットを構成する各インクを、それぞれ50mlのビーカーに入れ、前記ビーカーをポリプロピレン製の容器に入れ、密封した。更に、前記ポリプロピレン製の容器を、温度24℃の環境で1ヶ月放置した。その後、参考例3のインクセットを構成するブラックインクを、インクジェットプリンタ(キヤノン製 PIXUS 950i改造機)に充填して、インクジェット用光沢記録媒体PR101(キヤノン製)の記録媒体に100%dutyの印字を行った。同様の操作を、比較例4のインクセットについても行った。
M2060 給紙トレイ
M2080 給紙ローラ
M3000 ピンチローラホルダ
M3030 ペーパーガイドフラッパー
M3040 プラテン
M3060 搬送ローラ
M3070 ピンチローラ
M3110 排紙ローラ
M3120 拍車
M3160 排紙トレイ
M4000 キャリッジ
M5000 ポンプ
M5010 キャップ
E0002 LFモータ
E0014 電気基板
H1000 ヘッドカートリッジ
H1001 記録ヘッド
H1100 第1の記録素子基板
H1101 第2の記録素子基板
H1200 第1のプレート
H1201 インク供給口
H1300 電気配線基板
H1301 外部信号入力端子
H1400 第2のプレート
H1500 タンクホルダー
H1501 インク流路
H1600 流路形成部材
H1700 フィルタ
H1800 シールゴム
H1900 インクタンク
H2000 イエローノズル列
H2100 マゼンタノズル列
H2200 シアンノズル列
H2300 淡シアンノズル列
H2400 ブラックノズル列
H2500 グリーンノズル列
H2600 淡マゼンタノズル列
1001 記録ヘッド
1100 記録素子基板
1200 インク供給口
1300 電気配線テープ
1400 インク供給部材
1500 インク吸収体
1501 インク吸収体
1502 インク吸収体
1503 インク吸収体
1600 蓋部材
1700 係合部
Claims (11)
- 少なくとも下記一般式(I)で表される化合物又はその塩を含有するインクジェット用ブラックインクであって、
該インクジェット用ブラックインクは、更に、少なくとも1種の保湿性含窒素化合物を含有し、
且つ、インクのpHが9.0以下であり、そのインクを温度60℃の環境で10日間保存した後のインクのpHが、9.0以下であり、
前記保湿性含窒素化合物が、エチレン尿素又は2−ピロリドンであることを特徴とするインクジェット用ブラックインク。
一般式(I)
- 更に、下記一般式(II)で表される化合物又はその塩を含有する請求項1に記載のインクジェット用ブラックインク。
一般式(II)
- 更に、下記一般式(III)で表される化合物と下記一般式(IV)で表される化合物との縮合染料又はその塩、並びに、前記縮合染料又はその塩の還元によって得られる染料(縮合後又は還元後の染料の対イオンは、水素イオン、アルカリ金属イオン、有機アミンのカチオン、又はアンモニウムイオンである)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1又は2に記載のインクジェット用ブラックインク。
一般式(III)
一般式(IV)
- 更に、pH緩衝剤を含有する請求項1〜3の何れか1項に記載のインクジェット用ブラックインク。
- 複数のインクを有するインクセットにおいて、ブラックインクとして請求項1〜4の何れか1項に記載のインクジェット用ブラックインクを含むことを特徴とするインクセット。
- 前記ブラックインクをキャッピングするキャップと同一キャップでキャッピングされる他のインクが、揮発性塩基を含まない請求項5に記載のインクセット。
- 前記揮発性塩基が、アンモニアである請求項6に記載のインクセット。
- インクをインクジェット方法で吐出する工程を有するインクジェット記録方法において、前記インクが、請求項1〜4の何れか1項に記載のインクジェット用ブラックインクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
- インクを収容するインク収容部を備えたインクカートリッジにおいて、前記インクが、請求項1〜4の何れか1項に記載のインクジェット用ブラックインクであることを特徴とするインクカートリッジ。
- インクを収容するインク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドとを備えた記録ユニットにおいて、前記インクが、請求項1〜4の何れか1項に記載のインクジェット用ブラックインクであることを特徴とする記録ユニット。
- インクを収容するインク収容部と、インクを吐出するための記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置において、前記インクが、請求項1〜4の何れか1項に記載のインクジェット用ブラックインクであることを特徴とするインクジェット記録装置。
Priority Applications (10)
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