JP6292330B2 - インク、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法、及び記録セット - Google Patents
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Description
印字直後に普通紙がバックカールするとインクジェットプリンタ中の紙搬送工程で、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である。
そこで、普通紙への印刷において写真や図等の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記録用インクの提供が望まれている。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ーに比べて一段と高い。
また、インク及びインクと反応する反応液を吐出する記録方法で、インクを記録するデータと同じデータをインク記録される反対面の記録用メディア上に反応液を吐出する記録方法が提案されている(特許文献2参照)。しかし、インクジェット記録装置の構成が複雑になることとインクとほぼ同等の組成で作製された反応液を同等量吐出しなければカール抑制できないことから、経済的に不利である。更に、ベタ印字に近い場合は紙両面に水分を多く含むため、紙の腰が無くなり紙搬送が困難になる。
本発明の記録用インクは、水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、及び着色剤を少なくとも含有する記録用インクであって、
前記水溶性有機溶剤として、温度23℃、湿度80%RHにおける平衡水分量が30質量%以上である多価アルコールの1種以上と、下記一般式(I)で表されるアミド化合物の少なくとも1種とを含有することを特徴とする。
本発明の記録用インクは、水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、及び着色剤を少なくとも含有する記録用インクであって、
前記水溶性有機溶剤として、下記一般式(I)で表されるアミド化合物の少なくとも1種と、下記構造式(i)で表されるアミド化合物とを含有することを特徴とする。
前記水溶性有機溶剤として、温度23℃、湿度80%RHにおける平衡水分量が30質量%以上である多価アルコールの1種以上と、上記一般式(I)で表されるアミド化合物の少なくとも1種とを含有する。
本発明の記録用インクは、第2の形態では、水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、及び着色剤を少なくとも含有する記録用インクであって、
前記水溶性有機溶剤として、上記一般式(I)で表されるアミド化合物の少なくとも1種と、上記構造式(i)で表されるアミド化合物とを含有する。
本発明の第1及び第2の形態に係る記録用インクにおいては、上記構成をすべて備えることにより、印字直後の普通紙のカール量低減が可能となり、普通紙に対する画像品質及び高速印字対応に優れ、かつ吐出安定性が良好であり、汎用印刷用紙における乾燥性に優れた画像記録が可能となる。
本発明の記録用インクは、水、水溶性有機溶剤、界面活性剤、及び着色剤を少なくとも含有し、浸透剤、水分散性樹脂、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
前記水溶性有機溶剤の第1の形態として、温度23℃、湿度80%RHにおける平衡水分量が30質量%以上である多価アルコールの1種以上と、下記一般式(I)で表されるアミド化合物の少なくとも1種とを含有する。
前記水溶性有機溶剤の第2の形態として、上記一般式(I)で表されるアミド化合物の少なくとも1種と、下記構造式(i)で表されるアミド化合物とを含有する。
また、親油基リッチな水溶性有機溶剤は表面張力が低いため、セルロース分子間へ先行浸透し、後述する図6(c)の(γ)の様に前記一般式(I)で表されるアミド化合物は、アミド基がセルロース分子の水酸基に水素結合し、セルロース分子部分に留まり、アルキル基部分の親油基がセルロース分子の水素結合をカバーし、揮発性の親水基リッチな溶剤である水の接触を阻害し、セルロース分子間の水素結合を切断し難くするのであると推定している。このモデルを端的に言えば、「セルロース分子の水素結合のカバー性」と言うことになる。
また、セルロース分子の水素結合をカバーし、水性の連続相(アルコールや水等)の接触を阻害しているものが、前記一般式(I)で表されるアミド化合物であり、補助的に効果を示す水溶性有機溶剤がアルキルアルカンジオール及びグリコールエーテル化合物と言う水溶性有機溶剤であることから、仮に水が揮発しても固形分の析出、固化、流動性の低下が起こり難く、即ち、インクの吐出安定性が維持されると推定している。
図6(a)は、エレメンタリーフィブリルの模式図である。植物繊維はフィブリルと呼ばれる糸状構造からなり、フィブリルは更に直径数nm〜20nm、長さ1μm〜数μmのミクロフィブリルからなり、ミクロフィブリルは更に数本〜数十本のエレメンタリーフィブリルからなる。
図6(b)は、セルロース分子の模式図である。エレメンタリーフィブリルは数十本の平行に配列しているセルロース分子からなる。このとき隣接するセルロース分子間では強固な水素結合が形成され、直径3nm〜4nm程度の束を形成する。
図6(c)は、2つのセルロース分子の間に生じた水素結合の態様(α)、(β)、(γ)を示すモデル図である。点線は水素結合を表し、Rは親油基を表す。水素結合(α)はセルロース分子間の通常の水素結合状態を示す。水素結合(β)はセルロース分子間の水素結合に水分子が介在し、更にその水分の蒸発によって水素結合の位置が変更された状態を示す。この現象を更に説明すると、水が紙に浸潤し、セルロース間の結合が切断されると、繊維が緩み伸長する(バックカール現象)。
ここで水が乾燥、移動によってその場から消失すると、繊維が縮み、切断された水素結合は再結合する。しかし、紙が製紙時に加えられるような圧力は当然加わらず、この乾燥過程では繊維が自由なゆるい状態位置で水素結合され、異なった紙形状、即ち、ファイスカールが生じる(ファイスカールとは、水性インク印字面側に紙が反る現象を言う)。水素結合(γ)はセルロースの水素結合に関与していない水酸基に対し、前記一般式(I)で表されるアミド化合物の親水基(アミド基)が介在し、更にセルロース分子間への水分子の進入を防止している状態を示す。
前記一般式(I)で表されるアミド化合物は、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。
上述したとおり、前記一般式(I)で表されるアミド化合物は、親水基と親油基のバランスが親油基リッチであり、分子内の水素結合可能な親水基である水酸基の割合が少ないため、セルロース分子間へ浸透しても、セルロース分子間の水素結合を切断し難いと推定され、これらの中でも、下記構造式(ii)で表されるアミド化合物、及び下記構造式(iii)で表されるアミド化合物が特に好ましい。
前記構造式(i)で表されるアミド化合物の前記記録用インクにおける含有量は、1質量%〜50質量%が好ましく、2質量%〜40質量%がより好ましい。前記含有量が、1質量%未満であると、インクの低粘度化に効果がなく吐出安定性が低下することがあり、50質量%を超えると、紙面上での乾燥性に劣り更に普通紙上の文字品位が低下することがある。
これらの中でも、2−メチル−1,3−プロパンジオール(bp214℃)、3−メチル−1,3−ブタンジオール(bp203℃)、3−メチル−1,5−ペンタンジオール(bp250℃)が好ましい。
前記アルキルアルカンジオールの前記記録用インクにおける含有量は、2質量%〜40質量%が好ましく、5質量%〜30質量%がより好ましい。前記含有量が、2質量%未満であると、カール抑制効果がなく画像品質向上効果も見られず、更に、汎用印刷用紙に対する乾燥性向上効果もなくなることがあり、40質量%を超えると、インク粘度が向上に吐出安定性が厳しくなることがある。
これら湿潤剤A、湿潤剤Bは、いずれも、温度23℃、相対湿度80%環境中の平衡水分量が30質量%以上の吸湿性が高い材料であり、ただし、湿潤剤Bは、湿潤剤Aよりも、蒸発性が比較的高いことも事実である。これらの中でも、グリセリン、1,3−ブタンジオールが特に好ましい。
前記湿潤剤Aと湿潤剤Bの組合せを用いる場合、湿潤剤Aと湿潤剤Bとの含有量比B/A(質量比)は、後述するその余の湿潤剤Cの量や浸透剤等の他の添加剤の種類や量にも少なからず依存するので一概には言えないが、例えば、10/90〜90/10の範囲であることが好ましい。
平衡水分量(%)=(有機溶剤に吸収した水分量/有機溶剤+有機溶剤に吸収した水分量)×100
前記多価アルコールを水溶性有機溶剤全体の50質量%以上用いた場合が吐出安定性確保やインク吐出装置の維持装置での廃インク固着防止に優れている。
本発明の記録用インクには、前記湿潤剤A、B以外にも、必要に応じて湿潤剤A、Bの一部に代えて、又は湿潤剤A、Bに加えて、その余の湿潤剤C(その余の湿潤剤Cは、例えば典型的には、23℃、80%RHでの平衡水分量が30質量%未満のもの)を併用することができる。
前記湿潤剤Cとしては、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、多価アルコールアリールエーテル類、含窒素複素環化合物、アミド類、アミン類、含硫黄化合物類、プロピレンカーボネート、炭酸エチレン、その他の湿潤剤、などが挙げられる。
前記多価アルコールアルキルエーテル類としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル(bp135℃)、エチレングリコールモノブチルエーテル(bp171℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(bp194℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテル(bp197℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(bp231℃)、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル(bp229℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(bp132℃)などが挙げられる。
前記多価アルコールアリールエーテル類としては、例えば、エチレングリコールモノフェニルエーテル(bp237℃)、エチレングリコールモノベンジルエーテルなどが挙げられる。
前記含窒素複素環化合物としては、例えば、2−ピロリドン(bp250℃、mp25.5℃、47〜48質量%)、N−メチル−2−ピロリドン(bp202℃)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(bp226℃)、ε−カプロラクタム(bp270℃)、γ−ブチロラクトン(bp204−205℃)などが挙げられる。
前記アミド類としては、例えば、ホルムアミド(bp210℃)、N−メチルホルムアミド(bp199−201℃)、N,N−ジメチルホルムアミド(bp153℃)、N,N−ジエチルホルムアミド(bp176−177℃)などが挙げられる。
前記アミン類としては、例えば、モノエタノールアミン(bp170℃)、ジエタノールアミン(bp268℃)、トリエタノールアミン(bp360℃)、N,N−ジメチルモノエタノールアミン(bp139℃)、N−メチルジエタノールアミン(bp243℃)、N−メチルエタノールアミン(bp159℃)、N−フェニルエタノールアミン(bp282−287℃)、3−アミノプロピルジエチルアミン(bp169℃)などが挙げられる。
前記含硫黄化合物類としては、例えば、ジメチルスルホキシド(bp139℃)、スルホラン(bp285℃)、チオジグリコール(bp282℃)などが挙げられる。
前記糖類の例としては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類(三糖類、四糖類を含む)、多糖類、などが挙げられる。
具体的には、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース、などが挙げられる。
ここで、多糖類とは広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロースなど自然界に広く存在する物質を含む意味に用いることとする。
また、これらの糖類の誘導体としては、前記した糖類の還元糖(例えば、糖アルコール(一般式:HOCH2(CHOH)nCH2OH(ただし、nは2〜5の整数を表す)で表わされる。)、酸化糖(例えば、アルドン酸、ウロン酸など)、アミノ酸、チオ酸などが挙げられる。これらの中でも、糖アルコールが好ましく、具体例としてはマルチトール、ソルビットなどが挙げられる。
顔料固形分が高いのに湿潤剤の配合量が少ないとノズルのインクメニスカス付近の水分蒸発が進み吐出不良をもたらすことがある。
前記一般式(I)で表されるアミド化合物、前記構造式(i)で表されるアミド化合物と、前記アルキルアルカンジオール化合物、及び前記湿潤剤A、B、Cを含む水溶性有機溶剤が、前記記録用インクにおける含有量の20質量%〜80質量%が好ましく、30質量%〜70質量%がより好ましい。前記含有量が、20質量%未満であると、カール抑制効果も見られず、吐出安定性低下及び維持装置での廃インク固着に厳しい状態になる。また、80質量%を超えると、記録用インクの粘度が非常に高くなりインク吐出装置で吐出し難くなることがある。また、紙面上での乾燥性に劣り、更に普通紙上の文字品位が低下することがある。
前記水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水等の純水、又は超純水を用いることができる。
前記水の前記記録用インクにおける含有量は、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。
前記着色剤が顔料である場合の特に好ましい形態としては、以下の第1〜第3の形態が挙げられる。
(1)第1形態では、前記着色剤は、表面に少なくとも1種の親水基を有し、分散剤の不存在下で水分散性を示す顔料分散体(以下、「自己分散性顔料」と称することもある)を含有する。
ここで、前記α−オレフィン−無水マレイン酸共重合体の重量平均分子量は、以下のようにして測定することができる。
<重量平均分子量の測定>
GPC(ゲル浸透クロマトグラフ)分析システムを用いて、共重合体の平均分子量を測定することができる。
まず、溶離液と同じテトラヒドロフランに共重合体を溶解し、GPCカラムとして、KF806L(THF用)を用いる。また、分子量標準物質として分子量がわかっている分子量が異なるポリスチレン三種類(分子量1,000、2,400、8,500)を測定し、検量線を作成する。
次に、共重合体をGPC測定し、結果として得られたSECクロマトグラム、微分分子量分布曲線と分子量標準物質で得られた検量線を反映させたグラフより、重量平均分子量を算出する。
前記黒色用のものとしては、例えば、ファーネスブラック、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等のカーボンブラック(C.I.ピグメントブラック7)類、銅、鉄(C.I.ピグメントブラック11)、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック(C.I.ピグメントブラック1)等の有機顔料などが挙げられる。
前記アニオン性親水基としては、例えば、−COOM、−SO3M、−PO3HM、−PO3M2、−SO2NH2、−SO2NHCOR(ただし、Mは、水素原子、アルカリ金属、アンモニウム又は有機アンモニウムを表す。Rは、炭素原子数1〜12のアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基又は置換基を有してもよいナフチル基を表す)等が挙げられる。これらの中でも、−COOM、−SO3Mがカラー顔料表面に結合されたものを用いることが好ましい。
また、前記親水基中における「M」は、アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、等が挙げられる。前記有機アンモニウムとしては、例えば、モノ乃至トリメチルアンモニウム、モノ乃至トリエチルアンモニウム、モノ乃至トリメタノールアンモニウムが挙げられる。前記アニオン性に帯電したカラー顔料を得る方法としては、カラー顔料表面に−COONaを導入する方法として、例えば、カラー顔料を次亜塩素酸ソーダで酸化処理する方法、スルホン化による方法、ジアゾニウム塩を反応させる方法が挙げられる。
前記カチオン性親水基としては、例えば、第4級アンモニウム基が好ましく、下記に挙げる第4級アンモニウム基がより好ましく、本発明においては、これらのいずれかがカーボンブラック表面に結合されたものが色材として好適である。
前記第2形態では、前記着色剤が顔料分散剤を含有することが好ましい。前記顔料分散剤としては、アニオン系界面活性剤及びHLB値10〜20のノニオン系界面活性剤のいずれかが好適である。
前記界面活性剤として、着色剤の種類や水溶性有機溶剤(湿潤剤)の組み合わせによって分散安定性を損なわず、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から選択される少なくとも1種が好適である。これらの中でも、シリコーン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤が特に好ましい。
更に好ましくは、下記構造式で表されるフッ素系界面活性剤である。
CF3CF2(CF2CF2)m−CH2CH2O(CH2CH2O)nH
ただし、前記構造式中、mは0〜10の整数を表す。nは1〜40の整数を表す。
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などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルリン酸エステル化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルリン酸エステル、パーフルオロアルキルリン酸エステルの塩、などが挙げられる。
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、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などが挙げられる。
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、例えば、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2、NH(CH2CH2OH)3などが挙げられる。
該市販品としては、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−151N(オムノバ社製)などが挙げられる。これらの中でも、良好な印字品質、特に発色性、紙に対する均染性が著しく向上する点から、DuPont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及びオムノバ社製のポリフォックスPF−151Nが特に好ましい。
(1)アニオン系フッ素系界面活性剤
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。
前記市販品としては、例えば、ビックケミー株式会社、信越シリコーン株式会社、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社などから容易に入手できる。
本発明の記録用インクは、浸透剤として、炭素数8〜11のポリオール化合物を少なくとも1種を含有することが好ましい。これらは、25℃の水中において0.2質量%〜5.0質量%の間の溶解度を有するものが好ましい。これらの中でも、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。
前記水分散性樹脂としては、造膜性(画像形成性)に優れ、かつ高撥水性、高耐水性、高耐候性を備えて、高耐水性で高画像濃度(高発色性)の画像記録に有用である。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が挙げられる。
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。
これらの中でも、ポリウレタン樹脂微粒子、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特に好ましい。なお、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、下記構造式で表され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、特に制限はなく、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。
前記単官能の(メタ)アクリル酸エステル単量体類としては、例えば、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n−アミルメタクリレート、イソアミルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、デシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウム塩、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、n−アミルアクリレート、イソアミルアクリレート、n−へキシルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、オクチルアクリレート、デシルアクリレート、ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、シクロへキシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート、グリシジルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、アクリロキシエチルトリメチルアンモニウム塩などが挙げられる。
前記アリル化合物単量体類としては、例えば、アリルスルホン酸又はその塩、アリルアミン、アリルクロライド、ジアリルアミン、ジアリルジメチルアンモニウム塩などが挙げられる。
前記オレフィン単量体類としては、例えば、エチレン、プロピレンなどが挙げられる。
前記ジエン単量体類としては、例えば、ブタジエン、クロロプレンなどが挙げられる。
前記不飽和炭素を持つオリゴマー類としては、例えば、メタクリロイル基を持つスチレンオリゴマー、メタクリロイル基を持つスチレン−アクリロニトリルオリゴマー、メタクリロイル基を持つメチルメタクリレートオリゴマー、メタクリロイル基を持つジメチルシロキサンオリゴマー、アクリロイル基を持つポリエステルオリゴマーなどが挙げられる。
また、粒径が数十μmになるとインクジェットヘッドのノズル口より大きくなるため使用できない。ノズル口より小さくとも粒子径の大きな粒子がインク中に存在すると吐出性を悪化させる。そこで、インク吐出性を阻害させないために平均粒子径(D50)は200nm以下がより好ましく、150nm以下が更に好ましい。
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、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。
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−プロパンジオールなどが挙げられる。
前記アルカリ金属元素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、水酸化カリウムなどが挙げられる。
前記アンモニウムの水酸化物としては、例えば、水酸化アンモニウム、第4級アンモニウム水酸化物、第4級ホスホニウム水酸化物などが挙げられる。
前記アルカリ金属の炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。
前記フェノール系酸化防止剤(ヒンダードフェノール系酸化防止剤を含む)としては、例えば、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェノール、ステアリル−β−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[β−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]2,4,8,10−テトライキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−tert−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンなどが挙げられる。
前記アミン系酸化防止剤としては、例えば、フェニル−β−ナフチルアミン、α−ナフチルアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、フェノチアジン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾール、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,4−ジメチル−6−tert−ブチル−フェノール、ブチルヒドロキシアニソール、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、テトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ジヒドロキフェニル)プロピオネート]メタン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタンなどが挙げられる。
前記硫黄系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ラウリルステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチル3,3’−チオジプロピオネート、ジステアリルβ,β’−チオジプロピオネート、2−メルカプトベンゾイミダゾール、ジラウリルサルファイドなどが挙げられる。
前記リン系酸化防止剤としては、トリフェニルフォスファイト、オクタデシルフォスファイト、トリイソデシルフォスファイト、トリラウリルトリチオフォスファイト、トリノニルフェニルフォスファイトなどが挙げられる。
前記ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、例えば、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノンなどが挙げられる。
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、例えば、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−オクチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−4’−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
前記サリチレート系紫外線吸収剤としては、例えば、フェニルサリチレート、p−tert−ブチルフェニルサリチレート、p−オクチルフェニルサリチレートなどが挙げられる。
前記シアノアクリレート系紫外線吸収剤としては、例えば、エチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、メチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレート、ブチル−2−シアノ−3−メチル−3−(p−メトキシフェニル)アクリレートなどが挙げられる。
前記ニッケル錯塩系紫外線吸収剤としては、例えば、ニッケルビス(オクチルフェニル)サルファイド、2,2’−チオビス(4−tert−オクチルフェレート)−n−ブチルアミンニッケル(II)、2,2’−チオビス(4−tert−オクチルフェレート)−2−エチルヘキシルアミンニッケル(II)、2,2’−チオビス(4−tert−オクチルフェレート)トリエタノールアミンニッケル(II)などが挙げられる。
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。
前記記録用インクの表面張力としては、25℃で、35mN/m以下が好ましく、32mN/m以下がより好ましい。前記表面張力が、35mN/mを超えると、記録用メディア上のインクのレベリングが起こりにくく、乾燥時間の長時間化を招くことがある。
前記記録用インクのpHとしては、例えば、7〜12が好ましく、接液する金属部材の腐食防止の観点から8〜11がより好ましい。
本発明で用いられるインクメディアセットは、本発明の前記記録用インクと、記録用メディアとを組み合わせてなる。
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、汎用印刷用紙などが好適に使用可能である。
これらの中でも、印刷画像のような非常に綺麗なインク記録物を得るためには、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工された塗工層とを有してなり、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の該記録用メディアへの転移量が1mL/m2〜10mL/m2であり、かつ接触時間400msにおける純水の該記録用メディアへの転移量が3mL/m2〜25mL/m2の記録用メディアが用いられる。
前記動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の該記録用メディアへの転移量は2mL/m2〜10mL/m2がより好ましく、接触時間400msにおける純水の該記録用メディアへの転移量は3mL/m2〜20mL/m2がより好ましい。
前記接触時間100msでの前記インク及び純水の転移量が少なすぎると、ビーディング(濃度ムラ)が発生しやすくなることがあり、多すぎると、記録後のインクドット径が所望の径よりも小さくなりすぎることがある。
前記接触時間400msでの前記インク及び純水の転移量が少なすぎると、乾燥性が不十分であるため、拍車痕が発生しやすくなることがあり、多すぎると、乾燥後の画像部の光沢が低くなりやすくなることがある。
前記支持体としては、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、木材繊維主体の紙、木材繊維及び合成繊維を主体とした不織布のようなシート状物質などが挙げられる。
(1)離解は、古紙をパルパーにて機械力と薬品で処理して繊維状にほぐし、印刷インキを繊維より剥離する。
(2)除塵は、古紙に含まれる異物(プラスチックなど)及びゴミをスクリーン、クリーナー等により除去する。
(3)脱墨は、繊維より界面活性剤を用いて剥離された印刷インキをフローテーション法、又は洗浄法で系外に除去する。
(4)漂白は、酸化作用や還元作用を用いて、繊維の白色度を高める。
前記古紙パルプを混合する場合、全パルプ中の古紙パルプの混合比率は、記録後のカール対策から40%以下が好ましい。
前記塗工層は、顔料及びバインダー(結着剤)を含有してなり、更に必要に応じて、界面活性剤、その他の成分を含有してなる。
前記無機顔料としては、例えば、カオリン、タルク、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、非晶質シリカ、チタンホワイト、炭酸マグネシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クロライトなどが挙げられる。これらの中でも、カオリンは光沢発現性に優れており、オフセット印刷用の用紙に近い風合いとすることができる点から特に好ましい。
前記カオリンには、デラミネーテッドカオリン、焼成カオリン、表面改質等によるエンジニアードカオリン等があるが、光沢発現性を考慮すると、粒子径が2μm以下の割合が80質量%以上の粒子径分布を有するカオリンが、カオリン全体の50質量%以上を占めていることが好ましい。
前記カオリンの添加量は、前記バインダー100質量部に対し50質量部以上が好ましい。前記添加量が、50質量部未満であると、光沢度において十分な効果が得られないことがある。前記添加量の上限は、特に制限はないが、カオリンの流動性、特に高せん断力下での増粘性を考慮すると、塗工適性の点から、90質量部以下がより好ましい。
前記有機顔料の添加量は、前記塗工層の全顔料100質量部に対し2質量部〜20質量部が好ましい。前記有機顔料は、光沢発現性に優れていることと、その比重が無機顔料と比べて小さいことから、嵩高く、高光沢で、表面被覆性の良好な塗工層を得ることができる。前記添加量が2質量部未満であると、前記効果がなく、20質量部を超えると、塗工液の流動性が悪化し、塗工操業性の低下に繋がることと、コスト面からも経済的ではない。
前記有機顔料には、その形態において、密実型、中空型、ドーナツ型等があるが、光沢発現性、表面被覆性及び塗工液の流動性のバランスを鑑み、平均粒子径(D50)は0.2μm〜3.0μmが好ましく、より好ましくは空隙率40%以上の中空型が採用される。
前記水性樹脂としては、水溶性樹脂及び水分散性樹脂の少なくともいずれかを好適に用いられる。前記水溶性樹脂としては、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、ポリビニルアルコール、アニオン変性ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、アセタール変性ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコールの変性物;ポリウレタン;ポリビニルピロリドン及びポリビニルピロリドンと酢酸ビニルの共重合体、ビニルピロリドンとジメチルアミノエチル・メタクリル酸の共重合体、四級化したビニルピロリドンとジメチルアミノエチル・メタクリル酸の共重合体、ビニルピロリドンとメタクリルアミドプロピル塩化トリメチルアンモニウムの共重合体等のポリビニルピロリドンの変性物;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロース;カチオン化ヒドロキシエチルセルロース等のセルロースの変性物;ポリエステル、ポリアクリル酸(エステル)、メラミン樹脂、又はこれらの変性物、ポリエステルとポリウレタンの共重合体等の合成樹脂;ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリルアミド、酸化澱粉、燐酸エステル化澱粉、自家変性澱粉、カチオン化澱粉、又は各種変性澱粉、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸ソーダ、アルギン酸ソーダなどが挙げられる。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。
これらの中でも、インク吸収性の観点から、ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール、アセタール変性ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエステルとポリウレタンの共重合体が特に好ましい。
前記水性樹脂の添加量は、前記顔料100質量部に対し、2質量部〜100質量部が好ましく、3質量部〜50質量部がより好ましい。前記水性樹脂の添加量は記録用メディアの吸液特性が所望の範囲に入るように決定される。
これらの中でも、ジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物、ポリアリルアミン塩酸塩等の低分子量のカチオン性有機化合物と他の比較的高分子量のカチオン性有機化合物、例えば、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)等とを組み合わせて使用するのが好ましい。併用により、単独使用の場合よりも画像濃度を向上させ、フェザリングが更に低減される。
ここで、前記コロイド滴定法によるカチオン当量の測定に当たっては、カチオン性有機化合物を固形分0.1質量%となるように蒸留水で希釈し、pH調整は行わないものとする。
前記多価アルコールとしては、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、グリセロール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリット、ソルビトール、ショ糖などが挙げられる。また、エチレンオキサイド付加物については、水溶性を維持できる範囲で、エチレンオキサイドの一部をプロピレンオキサイドあるいはブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドに置換したものも有効である。置換率は50%以下が好ましい。前記非イオン活性剤のHLB(親水性/親油性比)は4〜15が好ましく、7〜13がより好ましい。
前記塗工層液の付着量は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、固形分で、0.5g/m2〜20g/m2が好ましく、1g/m2〜15g/m2がより好ましい。
前記含浸又は塗布の後、必要に応じて乾燥させてもよく、この場合の乾燥の温度としては、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、100℃〜250℃程度が好ましい。
市販の印刷用塗工紙とは、キャストコート紙、いわゆるアート紙(A0サイズ、A1サイズ)、A2サイズコート紙、A3サイズコート紙、B2サイズコート紙、軽量コート紙、微塗工紙といった商業印刷・出版印刷に用いられている塗工紙のことであり、オフセット印刷、グラビア印刷等に用いられるものである。
具体的には、オーロラコート、スペースDX(日本製紙株式会社製)、PODグロスコート(王子製紙株式会社製)などが挙げられる。
本発明のインクカートリッジは、本発明の前記記録用インクを容器中に収容してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材等を有してなる。
次に、インクカートリッジについて、図1及び図2を参照して説明する。ここで、図1は、本発明のインクカートリッジ201を示す概略図であり、図2は、図1のインクカートリッジの変形例を示す概略図である。
図1に示すように、インク注入口242から本発明の前記記録用インクがインク袋241内に充填され、排気した後、該インク注入口242は融着により閉じられる。使用時には、ゴム部材からなるインク排出口243に、図3で後述するインクジェット記録装置本体101の針が刺されて、前記インクが装置本体101に供給される。
インク袋241は、透気性のない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。このインク袋241は、図2に示すように、通常、プラスチックス製のカートリッジケース244内に収容され、各種インクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いられるようになっている。
本発明のインクカートリッジ201は、本発明の前記記録用インクを収容し、各種インクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いることができ、また、後述する本発明のインクジェット記録装置に着脱可能に装着して用いるのが特に好ましい。
本発明のインクジェット記録方法は、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、制御工程等を含んでなる。
本発明のインクジェット記録装置は、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。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明のインクジェット記録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。
前記インク飛翔工程は、前記本発明の記録用インクに、刺激(エネルギー)を印加し、該記録用インクを飛翔させて記録用メディアに画像を形成する工程である。
前記インク飛翔手段は、前記本発明の記録用インクに、刺激(エネルギー)を印加し、該記録用インクを飛翔させて記録用メディアに画像を形成する手段である。該インク飛翔手段としては、特に制限はなく、例えば、インク吐出用の各種のノズルなどが挙げられる。
前記記録用メディアとしては、前記インクメディアセットにおける記録用メディアを用いることができる。
本発明においては、前記インクジェットヘッドの液室部、流体抵抗部、振動板、及びノズル部材の少なくとも一部がシリコーン及びニッケルの少なくともいずれかを含む材料から形成されることが好ましい。
また、前記インクジェットノズルのノズル直径は、30μm以下が好ましく、1μm〜20μmがより好ましい。
なお、前記制御手段としては、前記各手段の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。
キャリッジ133には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色の記録用インク滴を吐出する4個のインクジェット記録用ヘッドからなる記録ヘッド134を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
記録ヘッド134を構成するインクジェット記録用ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。
一方、給紙トレイ102の用紙積載部(圧板)141上に積載した用紙142を給紙するための給紙部として、用紙積載部141から用紙142を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ143)、及び給紙コロ143に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド144を備え、この分離パッド144は給紙コロ143側に付勢されている。
この給紙部から給紙された用紙142を記録ヘッド134の下方側で搬送するための搬送部として、用紙142を静電吸着して搬送するための搬送ベルト151と、給紙部からガイド145を介して送られる用紙142を搬送ベルト151との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ152と、略鉛直上方に送られる用紙142を略90°方向転換させて搬送ベルト151上に倣わせるための搬送ガイド153と、押さえ部材154で搬送ベルト151側に付勢された先端加圧コロ155とが備えられる。また、搬送ベルト151表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ156が備えられている。
搬送ベルト151は、無端状ベルトであり、搬送ローラ157とテンションローラ158との間に張架されて、ベルト搬送方向に周回可能である。この搬送ベルト151は、例えば、抵抗制御を行っていない厚み40μm程度の樹脂材、例えば、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体(ETFE)で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層(中抵抗層、アース層)とを有している。搬送ベルト151の裏側には、記録ヘッド134による印写領域に対応してガイド部材161が配置されている。なお、記録ヘッド134で記録された用紙142を排紙するための排紙部として、搬送ベルト151から用紙142を分離するための分離爪171と、排紙ローラ172及び排紙コロ173とが備えられており、排紙ローラ172の下方に排紙トレイ103が配されている。
このインクジェット記録装置においては、給紙部から用紙142が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙142は、ガイド145で案内され、搬送ベルト151とカウンタローラ152との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド153で案内されて先端加圧コロ155で搬送ベルト151に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
このとき、帯電ローラ156によって搬送ベルト157が帯電されており、用紙142は、搬送ベルト151に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ133を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド134を駆動することにより、停止している用紙142にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙142を所定量搬送後、次行の記録を行う。記録終了信号又は用紙142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142を排紙トレイ103に排紙する。
そして、サブタンク135内の記録用インクの残量ニヤエンドが検知されると、インクカートリッジ201から所要量の記録用インクがサブタンク135に補給される。
本発明の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された記録物は、本発明のインク記録物である。
本発明のインク記録物は、記録用メディア上に、本発明の前記記録用インクを用いて形成された画像を有してなる。
また、本発明のインク記録物は、前記インクメディアセットにおける記録用メディア上に、本発明の前記記録用インクを用いて形成された画像を有してなる。
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。
攪拌装置、熱電対、及び窒素ガス導入管を備えた300mLのセパラブルフラスコに、N,N−ジメチルアクリルアミド19.828g、及び1−ブタノール14.824gを入れ、窒素ガスを導入しながら攪拌した。
次に、ナトリウムt−ブトキシド0.338gを加え、35℃で4時間反応を行った。
加熱終了後、リン酸150mgを加え、溶液を均一にした後、3時間放置した。溶液を濾過して、析出物を除去し、更にエバポレーターで未反応物を除いた。収量は30.5g(収率88%)であった。
得られた物質の1H−NMRを測定したところ、0.95ppm(3H)、1.3〜1.5ppm(4H)、2.4ppm(2H)、2.9ppm(6H)、3.4ppm(2H)及び3.7ppm(2H)を観測した。その結果、下記の構造式(ii)で表される化合物であることが分かった。
攪拌装置、熱電対、及び窒素ガス導入管を備えた300mLのセパラブルフラスコに、N,N−ジメチルアクリルアミド19.828g、及び1−ヘキサノール20.434gを入れ、窒素ガスを導入しながら攪拌した。
次に、ナトリウムt−ブトキシド0.338gを加え、35℃で4時間反応を行った。加熱終了後、リン酸150mgを加え、溶液を均一にした後、3時間放置した。溶液を濾過して、析出物を除去し、更にエバポレーターで未反応物を除いた。収量は37.4g(収率93%)であった。
得られた物質の1H−NMRを測定したところ、0.95ppm(3H)、1.3〜1.5ppm(8H)、2.4ppm(2H)、2.9ppm(6H)、3.4ppm(2H)、及び3.7ppm(2H)を観測した。その結果、下記の構造式(iii)で表される化合物であることが分かった。
−水溶性高分子化合物水溶液Aの調製−
・α−オレフィン−無水マレイン酸共重合体(星光PMC株式会社製、T−YP112、オレフィン鎖:炭素数20〜24(前記一般式(A)のRが炭素数18〜22のアルキル基)、酸価190mgKOH/g、重量平均分子量=10,000)・・・10.0質量部
・1規定のLiOH水溶液(前記一般式(A)で表されるα−オレフィン−無水マレイン酸共重合体の酸価の1.2倍量)・・・17.34質量部
・イオン交換水・・・72.66質量部
−表面処理ブラック顔料分散液の調製−
CTAB比表面積が150m2/g、DBP吸油量100mL/100gのカーボンブラック90gを、2.5規定の硫酸ナトリウム溶液3,000mLに添加し、温度60℃、速度300rpmで攪拌し、10時間反応させて酸化処理を行った。この反応液を濾過し、濾別したカーボンブラックを水酸化ナトリウム溶液で中和し、限外濾過を行った。
得られたカーボンブラックを水洗し、乾燥させて、固形分30質量%となるよう純水中に分散させ、充分に撹拌してブラック顔料分散液を得た。このブラック顔料分散液における顔料分散体の平均粒子径(D50)を測定したところ103nmであった。なお、平均粒子径(D50)の測定は、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)を用いた。
−マゼンタ顔料含有ポリマー微粒子分散液の調製−
<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。
前記ポリマー溶液Aを28g、C.I.ピグメントレッド122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、エバポレーターを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15質量%含有、固形分20質量%のマゼンタ顔料含有ポリマー微粒子分散液を得た。
得られたマゼンタ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の平均粒子径(D50)を測定したところ127nmであった。なお、平均粒子径(D50)の測定は、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)を用いた。
−シアン顔料含有ポリマー微粒子分散液の調製−
調製例3において、顔料としてのC.I.ピグメントレッド122をフタロシアニン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3)に代えた以外は、調製例3と同様にして、シアン顔料含有ポリマー微粒子分散液を調製した。
得られたシアン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、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)で測定した平均粒子径(D50)は93nmであった。
−イエロー顔料含有ポリマー微粒子分散液の調製−
調製例3において、顔料としてのC.I.ピグメントレッド122をモノアゾイエロー顔料(C.I.ピグメントイエロー74)に代えた以外は、調製例3と同様にして、イエロー顔料含有ポリマー微粒子分散液を調製した。
得られたイエロー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、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)で測定した平均粒子径(D50)は76nm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液の調製−
製造例3において、顔料としてのC.I.ピグメントレッド122をカーボンブラック(デグサ社製、FW100)に代えた以外は、調製例3と同様にして、カーボンブラック顔料含有ポリマー微粒子分散液を調製した。
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、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)で測定した平均粒子径(D50)は104nmであった。
−イエロー顔料界面活性剤分散液の調製−
・モノアゾイエロー顔料(C.I.ピグメントイエロー74、大日精化工業株式会社製)・・30.0質量部
・ポリオキシエチレンスチレンフェニルエーテル(ノニオン系界面活性剤、第一工業製薬株式会社製、ノイゲンEA−177、HLB値=15.7)・・・10.0質量部
・イオン交換水・・・60.0質量部
次に、一次顔料分散体に水溶性高分子化合物水溶液として、水溶性ポリウレタン樹脂(タケラックW−5661、三井武田ケミカル株式会社製、有効成分35.2質量%、酸価40mgKOH/g、分子量18,000)を4.26質量部添加し、充分に撹拌してイエロー顔料界面活性剤分散液を得た。得られたイエロー顔料界面活性剤分散液における顔料分散体の平均粒子径(D50)を測定したところ62nmであった。なお、前記平均粒子径(D50)の測定は、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)を用いた。
−マゼンタ顔料界面活性剤分散液の調製−
・キナクリドン顔料(C.I.ピグメントレッド122、大日精化工業株式会社製)・・30.0質量部
・ポリオキシエチレン−β−ナフチルエーテル(ノニオン系界面活性剤、竹本油脂株式会社製、RT−100、HLB値=18.5)・・・10.0質量部
・イオン交換水・・・60.0質量部
次に、一次顔料分散体に水溶性スチレン−(メタ)アクリル共重合体(JC−05、星光PMC株式会社製、有効成分21質量%、酸価170mgKOH/g、重量平均分子量16,000)7.14質量部を添加し、充分に撹拌してマゼンタ顔料界面活性剤分散液を得た。得られたマゼンタ顔料界面活性剤分散液における顔料分散体の平均粒子径(D50)を測定したところ83nmであった。なお、前記平均粒子径(D50)の測定は、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)を用いた。
−シアン顔料界面活性剤分散液Aの調製−
・フタロシアニン顔料(C.I.ピグメントブルー15:3、大日精化工業株式会社製)・・30.0質量部
・ポリオキシエチレンスチレンフェニルエーテル(ノニオン系界面活性剤、第一工業製薬株式会社製、ノイゲンEA−177、HLB値=15.7)・・・10.0質量部
・イオン交換水・・・60.0質量部
次に、一次顔料分散体に前記調製例1の水溶性高分子化合物水溶液Aを7.51質量部と、水溶性ポリエステル樹脂(ニチゴポリエスターW−0030、日本合成化学工業株式会社製、有効成分29.9質量%、酸価100mgKOH/g、重量平均分子量7,000)を2.51質量部添加し、充分に撹拌してシアン顔料界面活性剤分散液Aを得た。この得られたシアン顔料界面活性剤分散液Aにおける顔料分散体の平均粒子径(D50)を測定したところ78nmであった。なお、前記平均粒子径(D50)の測定は、粒度分布測定装置(日機装株式会社製、ナノトラックUPA−EX150)を用いた。
−記録用インクの作製−
各記録用インクの製造は、以下の手順で行った。
まず、下記表1〜表5に示す、水溶性有機溶剤、浸透剤、界面活性剤、防カビ剤、及び水を混合し、1時間撹拌を行い均一に混合した。この混合液に対して水分散性樹脂を添加して1時間撹拌し、顔料分散液、消泡剤を添加し、1時間撹拌した。この分散液を平均孔径0.8μm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、粗大粒子やごみを除去して、実施例5〜9、参考例1〜4、参考例10〜15及び比較例1〜7の各記録用インクを作製した。
*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ROY6312、固形分37.2質量%、平均粒子径171nm、最低造膜温度(MFT)=20℃
*ポリウレタンエマルジョン:DIC社製、ハイドランAPX−101H、固形分45質量%、平均粒子径160nm、最低造膜温度(MFT)=20℃
*塩化ビニル系エマルジョン:日信化学工業株式会社製、ビニブラン603、固形分49.8質量%、平均粒子径150nm、最低造膜温度(MFT)=63℃
*KF−643:ポリエーテル変性シリコーン化合物(信越化学工業株式会社製、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%)
*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)
*KM−72F:自己乳化型シリコーン消泡剤(信越シリコーン株式会社製、成分100質量%)
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、インク温度25℃で測定した。
インクの表面張力は、全自動表面張力計(CBVP−Z、協和界面科学株式会社製)を使用して、インク温度25℃で測定した。
インクのpHは、pHメーター(HM−30R、TOA−DKK社製)を使用して、インク温度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、記録用メディアに同じ付着量のインクが付くように設定を行った。
Microsoft Word2000(Microsoft社製)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。なお、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。
〔評価基準〕
○: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
Microsoft Word2000(Microsoft社製)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(X−Rite社製)にて測色し、下記評価基準により判定し、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの4色のうち最も悪い評価を表7に示した。なお、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。
〔評価基準〕
◎:Black:1.20以上、Yellow:0.80以上、Magenta:1.00以上、又はCyan:1.00以上
○:Black:1.10以上1.20未満、Yellow:0.70以上0.80未満、Magenta:0.90以上1.00未満、又はCyan:0.90以上1.00未満
×:Black:1.10未満、Yellow:0.70未満、Magenta:0.90未満、又はCyan0.90未満
画像濃度と同様のチャートを、MyPaper(株式会社リコー製)に打ち出し、印字面の「■」部をX−Rite939(X−Rite社製)にて測定し、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。標準色(Japan color ver.2)の彩度の値(イエロー:91.34、マゼンタ:74.55、シアン:62.82)に対する測定した彩度の値との比率を算出し、下記の評価基準にしたがって発色性を判定し、イエロー、マゼンタ、シアンの3色のうち最も悪い評価を表7に示した。
〔評価基準〕
(1)イエローについて、◎:0.9以上、○:0.8以上0.9未満、×:0.8未満
(2)マゼンタについて、◎:0.8以上、○:0.75以上0.8未満、×:0.75未満
(3)シアンについて、◎:0.85以上、○:0.8以上0.85未満、×:0.8未満
下記図7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秒間以内)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7参照)
図7は、試作ラインヘッド印字装置の内部構造を示す概略図である。
画像記録装置Aにおいて、給紙トレイ1は、圧板2と、記録紙3を給紙する給紙回転体4がベース5に取り付けられている構成である。
圧板2はベース5に取り付けられた回転軸aを中心に回転可能で、圧板ばね6により、給紙回転体4に付勢される。
この給紙回転体4と対向する圧板2の部位には、記録紙3の重送を防止するため、人工皮等の摩擦係数の大きい材質からなる分離パッド(不図示)が設けられている。
また、圧板2と給紙回転体4の当接を解除するリリースカム(不図示)が設けられている。
上記構成において、待機状態ではリリースカムが圧板2を所定位置まで押し下げている。これにより、圧板2と給紙回転体4の当接は解除される。
この状態で、搬送ローラ7からの駆動力がギア等により給紙回転体4及びリリースカムに伝達されると、リリースカムが圧板2から離れて圧板2は上昇し、給紙回転体4と記録紙3が当接する。
そして、給紙回転体4の回転に伴い、記録紙3はピックアップされ給紙が開始されて、分離爪(不図示)によって1枚ずつ分離される。
給紙回転体4は、搬送ガイド8、9を経由して記録紙3をプラテン10に送り込むべく回転する。
記録紙3は搬送ガイド8、9の間を通過して搬送ローラ7まで導かれ、この搬送ローラ7とピンチローラ11とによりプラテン10まで搬送される。
その後、再び記録紙3と給紙回転体4との当接を解除した待機状態となって搬送ローラ7からの駆動力が切られる。
手差し給紙用の給紙回転体12は、手差しトレイ13上に搭載された記録紙3を、コンピュータの記録命令信号に従って給紙し、搬送ローラ7へ搬送するものである。
プラテン10まで搬送された記録紙3は、ラインヘッド14の下を通過する。
ここで、記録紙搬送の速度と液滴吐出のタイミングは、電気的回路(不図示)で制御された信号に基づき調整され、これにより所望の画像を形成する。
(2)評価メディア:MyPaper(PPC用紙)株式会社リコー製
(3)印字条件:記録密度は300×600dpi、印字面積は526.3cm2/A4サイズ、インク吐出付着量は5.6g/m2
(4)評価環境:23℃±0.5℃、50%±5%RH
(5)カール量測定:印字直後(印字装置より排出後10秒間以内)と、1日間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サイズの記録用メディアの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、その直径を測定した。
〔評価基準〕
◎:10mm未満
○:10mm以上40mm未満
△:40mm以上
×:筒状
市販の用紙(商品名;オーロラコート、坪量=104.7g/m2、日本製紙株式会社製)
−記録用紙(2)−
王子製紙株式会社製、PODグロスコート、坪量=100g/m2
−記録用紙(3)−
日本製紙株式会社製、スペースDX(グラビア紙)、坪量=56.5g/m2
−記録用紙(4)−
市販のインクジェット用マットコート紙(商品名;スーパーファイン専用紙、セイコーエプソン株式会社製)
−記録用紙(5)−
透明ポリエステルフィルム(商品名:ルミラーU10、厚み100μm、TORAY社製)
<動的走査吸液計による純水の転移量の測定>
前記記録用紙(1)〜(5)について、動的走査吸液計(型式:KS350D、協和精工株式会社製)を用いて、純水の吸収曲線を測定した。吸収曲線は転移量(mL/m2)と接触時間の平方根√(ms)でプロットして一定の傾きを持つ直線とし、内挿により一定時間後の転移量の値を測定した。
参考例3の記録用インク(ブラック)を用いて、インクジェット記録装置(IPSiO GXe−5500、株式会社リコー製)により、記録用紙(1)〜(5)のA4サイズ用紙の面積5%を黒ベタ画像にて塗りつぶすチャートを、各記録用紙を各評価毎に1枚ずつ打ち出し、その後出力した黒ベタ画像について、以下のようにして、画像品質(ビーディング、拍車汚れ、光沢度)、及び乾燥性の評価を実施した。結果を表9に示す。
得られた黒ベタ部のビーディング(濃度ムラ)の程度を目視で評価した。ランク評価は5段階見本(ランク1:不良〜ランク5:良好)を用いて行った。
得られた黒ベタ部から地肌部への拍車によるオフセット汚れの程度を目視により、下記基準で評価した。
〔評価基準〕
ランク1:拍車オフセット汚れがはっきり見える
ランク2:拍車オフセット汚れが若干見える
ランク3:拍車オフセット汚れがかすかに見えるが実用上問題なし
ランク4:拍車オフセット汚れが肉眼では殆ど認識できない
ランク5:拍車オフセット汚れが全くなし
得られた黒ベタ部の入射角60度での光沢度を、光沢度計(BYK Gardener社製、4501)を用いて測定した。
印字排出60秒間後、黒ベタ部に濾紙を押し当て、濾紙への転写汚れの程度を目視により観察し、下記基準で判定した。
〔評価基準〕
○:転写汚れなし
△:わずかな転写汚れあり
×:転写汚れあり
更に、汎用印刷用紙(支持体と該支持体の少なくとも一方の面に塗工された塗工層とを有してなり、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の転移量が1mL/m2〜10mL/m2であり、かつ接触時間400msにおける純水の記録用メディアへの転移量が3mL/m2〜25mL/m2であるようなインク吸収性の低い記録用メディア)を使用した場合において、高品位な画像形成が可能である。
本発明のインクジェット記録装置及びインクジェット記録方法は、インクジェット記録方式による各種記録に適用することができ、例えば、インクジェット記録用プリンタ、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、などに特に好適に適用することができる。
2 圧板
3 記録紙
4 給紙回転体
5 ベース
6 圧板ばね
7 搬送ローラ
8 搬送ガイド
9 搬送ガイド
10 プラテン
11 ピンチローラ
12 手差し給紙用の給紙回転体
13 手差しトレイ
14 ラインヘッド
101 装置本体
102 給紙トレイ
103 排紙トレイ
104 インクカートリッジ装填部
111 上カバー
112 前面
115 前カバー
131 ガイドロッド
132 ステー
133 キャリッジ
134 記録ヘッド
135 サブタンク
141 用紙載置部
142 用紙
144 分離パッド
151 搬送ベルト
152 再度カウンタローラ
156 帯電ローラ
157 搬送ローラ
158 デンションローラ
171 分離爪
172 排紙ローラ
173 排紙コロ
181 両面給紙ユニット
201 インクカートリッジ
241 インク袋
242 インク注入口
243 インク排出口
244 カートリッジ外装
A 画像記録装置
a 回転軸
Claims (17)
- 水、水溶性有機溶剤、及び着色剤を少なくとも含有し、
前記水溶性有機溶剤として、温度23℃、湿度80%RHにおける平衡水分量が30質量%以上である多価アルコールの1種以上と、下記一般式(I)で表されるアミド化合物の少なくとも1種と、炭素数3〜5のアルカンジオールを主鎖とし、炭素数1〜2のアルキルを分岐鎖に持つアルキルアルカンジオールを1種以上と、を含有することを特徴とするインク。
- 前記アルキルアルカンジオールの含有量が、2質量%〜40質量%である請求項1に記載のインク。
- 前記水溶性有機溶剤として、下記一般式(I)で表されるアミド化合物の少なくとも1種と、下記構造式(i)で表されるアミド化合物とを含有する請求項1から2のいずれかに記載のインク。
- 前記一般式(I)で示されるアミド化合物が、下記構造式(ii)及び構造式(iii)のいずれかで表されるアミド化合物である請求項1から3のいずれかに記載のインク。
- 前記アルキルアルカンジオールが、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、及び3−メチル−1,5−ペンタンジオールから選択される少なくとも1種である請求項1から4のいずれかに記載のインク。
- 前記多価アルコールが、グリセリン及び1,3−ブタンジオールの少なくともいずれかである請求項1から2及び4から5のいずれかに記載のインク。
- 前記水溶性有機溶剤の含有量が、20質量%〜80質量%である請求項1から6のいずれかに記載のインク。
- 前記着色剤が、表面に少なくとも1種の親水基を有し、分散剤の不存在下で水分散性を示す顔料分散体、顔料、顔料分散剤、及び高分子分散安定化剤を含有する顔料分散体、及び顔料を含有する水不溶性ビニルポリマー粒子の水分散体のいずれかを含有する請求項1から7のいずれかに記載のインク。
- 更に界面活性剤を含有する請求項1から8のいずれかに記載のインク。
- 更に浸透剤を含有し、該浸透剤が炭素数8〜11のポリオール化合物の少なくとも1種を含有する請求項1から9のいずれかに記載のインク。
- 前記炭素数8〜11のポリオール化合物が、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールのいずれかである請求項10に記載のインク。
- 25℃における粘度が5mPa・s〜25mPa・sである請求項1から11のいずれかに記載のインク。
- 前記多価アルコールの含有量が、水溶性有機溶剤全体に対して、50質量%以上である請求項1から12のいずれかに記載のインク。
- セルロースを含有する普通紙の印刷に用いるインクであって、
前記インクが、請求項1から13のいずれかに記載のインクであることを特徴とするインク。 - インクに刺激を印加し、前記インクを飛翔させて記録用メディア上に画像を記録するインク飛翔手段と、
請求項14に記載のインクと、
セルロースを含有する普通紙と、を有することを特徴とするインクジェット記録装置。 - インクに刺激を印加し、前記インクを飛翔させて記録用メディア上に画像を記録するインク飛翔工程を含み、
前記インクが、請求項14に記載のインクであり、
前記記録用メディアが、セルロースを含有する普通紙であることを特徴とするインクジェット記録方法。 - 記録用メディアと、インクと、を有し、
前記記録用メディアが、セルロースを含有する普通紙であり、
前記インクが、請求項14に記載のインクであることを特徴とする記録セット。
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