JP5578772B2 - インクジェット用インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジ及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Description
(式(1)中、nは3以上27以下の数値であり、mは16以上31以下の数値である。)
本発明者らは、吐出口より吐出されたインク滴の曲がりの発生により、インクの記録媒体への着弾点がずれるという現象の原因について考察した。その結果、上記現象を引き起こす主たる原因は、下記の点にあると推論した。すなわち、インク中に含有されている樹脂が、フェイス面(記録ヘッドにおける、インクを吐出するための吐出口を有する面)に付着すること、そしてフェイス面の撥水性が低下する(以下「濡れ性が低下する」と言う場合がある)ことであるという結論に至った。そこで、本発明者らは、上記推測を検証するために、インクがフェイス面に付着してから該フェイス面の撥水性が低下するまでに起きている現象について考察した。その結果、フェイス面では以下の現象が起こっていることが判明した。
(式(2)中、n1+n2は3以上27以下の数値であり、mは16以上31以下の数値である。)
(式(1)中、nは3以上27以下の数値であり、mは16以上31以下の数値である。)
本発明のインクを構成する他の成分としては、水又は水及び水溶性有機溶剤を含有する水性媒体を挙げることができる。インク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として3.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤は、具体的には、以下のものを用いることができる。
本発明のインクに用いることができる色材は、カーボンブラックや有機顔料などの水不溶性色材(以下、単に「顔料」と言うことがある)であることが好ましい。顔料は、その分散方式にかかわらず用いることができる。例えば、分散剤を用いる樹脂分散タイプの顔料(樹脂分散型顔料)や、水不溶性色材そのものの分散性を高め、分散剤などを用いることなく分散可能とした顔料を用いることができる。例えば、マイクロカプセル型顔料、顔料粒子の表面に親水性基を導入した自己分散タイプの顔料(自己分散型顔料)、顔料粒子の表面に高分子を含む有機基を化学的に結合した顔料(ポリマー結合型自己分散型顔料)を用いることができる。勿論、これらの分散方法の異なる顔料を組み合わせて用いることもできる。インク中の水不溶性色材の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、0.1質量%以上15.0質量%以下、さらには1.0質量%以上10.0質量%以下であることが好ましい。
ブラックインクに用いる顔料は、カーボンブラックであることが好ましい。カーボンブラックは、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などのカーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックは、具体的には、以下のものを用いることができる。
カラーインクに用いる顔料は、有機顔料であることが好ましい。有機顔料は、具体的には、以下のものを用いることができる。
トルイジンレッド、トルイジンマルーン、ハンザイエロー、ベンジジンイエロー、ピラゾロンレッドなどの水不溶性アゾ顔料。リトールレッド、ヘリオボルドー、ピグメントスカーレット、パーマネントレッド2Bなどの水溶性アゾ顔料。アリザリン、インダントロン、チオインジゴマルーンなどの建染染料からの誘導体。フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーンなどのフタロシアニン系顔料。キナクリドンレッド、キナクリドンマゼンタなどのキナクリドン系顔料。ペリレンレッド、ペリレンスカーレットなどのペリレン系顔料。イソインドリノンイエロー、イソインドリノンオレンジなどのイソインドリノン系顔料。ベンズイミダゾロンイエロー、ベンズイミダゾロンオレンジ、ベンズイミダゾロンレッドなどのイミダゾロン系顔料。ピランスロンレッド、ピランスロンオレンジなどのピランスロン系顔料。インジゴ系顔料。縮合アゾ系顔料。チオインジゴ系顔料。フラバンスロンイエロー、アシルアミドイエロー、キノフタロンイエロー、ニッケルアゾイエロー、銅アゾメチンイエロー、ペリノンオレンジ、アンスロンオレンジ、ジアンスラキノニルレッド、ジオキサジンバイオレットなど。
C.I.ピグメントイエロー:12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、97、109、110、117、120、125、128。137、138、147、148、150、151、153、154、166、168、180、185など。C.I.ピグメントオレンジ:16、36、43、51、55、59、61、71など。C.I.ピグメントレッド:9、48、49、52、53、57、97、122、123、149、168、175、176、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227。228、238、240、254、255、272など。C.I.ピグメントバイオレット:19、23、29、30、37、40、50など。C.I.ピグメントブルー:15、15:1、15:3、15:4、15:6、22、60、64など。C.I.ピグメントグリーン:7、36など。C.I.ピグメントブラウン:23、25、26など。
上記した水不溶性色材をインク中に分散するための分散剤として樹脂分散剤を用いる場合には、これまでに述べた特性を有する樹脂を用いるとよい。すなわち、本発明では、酸価が100mgKOH/g以上220mgKOH/g以下、重量平均分子量が3,000以上10,000以下である樹脂を含有することが必要となる。より好適には、インクを構成する水性媒体中に、このような特性を有する樹脂により顔料が分散されてなるインクであることが好ましい。分散剤としては、具体的には、下記に挙げる単量体を重合して得た共重合体などを用いることができる。
本発明のインクは、保湿性維持のために、尿素、尿素誘導体、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなど、固体の保湿性化合物を含有してなるものであってもよい。保湿性化合物のインク中の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として0.1質量%以上20.0質量%以下、さらには3.0質量%以上10.0質量%以下であることが好ましい。
次に、インクジェット記録装置の一例について以下に説明する。先ず、熱エネルギーを利用したインクジェット方式やインクジェット記録装置の主要部である記録ヘッドの構成の一例を図7及び図8に示す。図7は、インク流路に沿った記録ヘッド13の断面図であり、図8は、図7のA−B線での切断面図である。記録ヘッド13はインクを通す流路(ノズル)14を有するガラス、セラミック、シリコン又はプラスチック板などと発熱素子基板15とを接着して得られる。
カーボンブラック10部、グリセリン6部、スチレン−アクリル酸メチル−アクリル酸共重合体10部及び水74部を、サンドミル(金田理化工業製)を用いて1,500rpmで5時間分散して分散体を得た。なお、カーボンブラックは、比表面積が220m2/g、DBP吸油量が130ml/100gのものを用いた。また、分散剤として用いたスチレン−アクリル酸メチル−アクリル酸共重合体は、共重合(質量)比が61:26:13、重量平均分子量が3,000、酸価が100mgKOH/gのランダム共重合体である。スチレン−アクリル酸メチル−アクリル酸共重合体は、予め、水及び上記の酸価と当量の水酸化カリウムを加えて80℃で撹拌して水溶液としたものを用いた。サンドミルには0.6mm径のジルコニアビーズを用い、ポット内の充填率は70%とした。さらに上記で得られた分散液を5,000rpmで10分間遠心分離を行い、凝集成分を除去した。その後、顔料10%、樹脂3%になるように調整して、顔料分散液1を得た。
表2及び表3に示す各成分を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズ1.2μmのポリプロピレンフィルター(ポール製)にて加圧ろ過を行い、実施例5、9、14、参考例1〜4、6〜8、10〜13、及び比較例1〜17のインクを調製した。なお、表2及び表3に記載した、スチレン−アクリル酸メチル−アクリル酸共重合体は、各インクに用いた各顔料分散液中のスチレン−アクリル酸メチル−アクリル酸共重合体と同じものである。
<動的表面張力の測定>
上記で得られた、実施例5、9、14、参考例1〜4、6〜8、10〜13、及び比較例1〜17のインクについて、最大泡圧法により測定を行う装置(BP−D4;協和界面化学製)を用いて、寿命時間50m秒におけるインクの動的表面張力を測定した。動的表面張力の測定は25℃において行った。結果を表4に示した。
上記で得られた、実施例5、9、14、参考例1〜4、6〜8、10〜13、及び比較例1〜17のインクを、インクジェット記録装置(PIXUS 850i;キヤノン製)を改造したものにそれぞれ搭載した。その後、PPC用紙オフィスプランナー(キヤノン製)に、18cm×24cmのベタ画像を、デフォルトモードで10枚連続して記録を行い、その後にPIXUS850iのノズルチェックパターンを記録した。なお、連続して記録を行う際には、3枚に1回の割合で前記インクジェット記録装置のワイパーブレードにより、記録ヘッド表面(フェイス面)のクリーニング動作を行った。その後、吐出口の周辺を目視で確認し、フェイス面の状態を評価した。フェイス面の状態の評価基準は下記の通りである。評価結果を表4に示した。
AA:吐出口の周辺にインクが見られない。
A:吐出口の周辺にインクがほとんど見られない。
B:吐出口の周辺にインクが多少存在するが、実際の使用上問題ない。
C:吐出口の周辺に帯状に液膜が存在する。
A:ノズルチェックパターンに乱れがない。
B:ノズルチェックパターンに若干の乱れがあるが、不吐出はない。
C:ノズルチェックパターンに不吐出や乱れがはっきりと確認される。
上記で得られた実施例5、9、14、参考例1〜4、6〜8、10〜13、及び比較例1〜17のインクを、インクジェット記録装置(PIXUS 850i;キヤノン製)を改造したものにそれぞれ搭載した。その後、PPC用紙オフィスプランナー(キヤノン製)に、MSゴシック体で14ポイントの文字及び2cm×2cmのベタ画像をそれぞれ記録した。その後、記録した部分を指で擦り、文字及びベタ画像の状態を目視で確認し、画像の耐擦過性を評価した。耐擦過性の評価基準は下記の通りである。結果を表4に示した。
A:文字及びベタ画像に共に汚れがない。
B:文字に汚れはないが、ベタ画像に汚れがある。
C:文字及びベタ画像に共に汚れがある。
14:ノズル
15:発熱素子基板
16:保護層
17−1、17−2:電極
18:発熱抵抗体層
19:蓄熱層
20:基板
21:インク
22:吐出オリフィス(微細孔)
23:メニスカス
24:インク滴
25:記録媒体
26:マルチノズル
27:ガラス板
28:発熱ヘッド
40:インク袋
42:栓
44:インク吸収体
45:インクカートリッジ
51:給紙部
52:紙送りローラー
53:排紙ローラー
61:ブレード
62:キャップ
63:インク吸収体
64:吐出回復部
65:記録ヘッド
66:キャリッジ
67:ガイド軸
68:モーター
69:ベルト
70:記録ユニット
71:記録ヘッド部
72:大気連通口
80:インク流路
81:オリフィスプレート
82:振動板
83:圧電素子
84:基板
85:吐出口
Claims (7)
- 顔料、樹脂及び界面活性剤を含有するインクジェット用インクであって、
前記樹脂は、スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン、ビニルナフタレン誘導体、及びα,β−エチレン性不飽和カルボン酸の脂肪族アルコールエステルから選択される少なくとも1つの単量体に由来するユニットと、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマール酸、フマール酸誘導体、ビニルピロリドン、アクリルアミド、及びアクリルアミド誘導体から選択される少なくとも1つの単量体に由来するユニットとを有するブロック共重合体であり、
前記樹脂は、その酸価が100mgKOH/g以上220mgKOH/g以下であり、その重量平均分子量が3,000以上10,000以下であり、
前記樹脂のインク中における含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、2.0質量%以上3.5質量%未満であり、
前記界面活性剤は、そのインク中における含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、0.10質量%以上0.35質量%以下であり、かつ、下記式(1)で表される構造を有することを特徴とするインクジェット用インク。
(式(1)中、nは3以上27以下の数値であり、mは16以上31以下の数値である。) - 最大泡圧法による、寿命時間50m秒における25℃での前記インクの動的表面張力が、50mN/m以下である請求項1に記載のインクジェット用インク。
- 前記樹脂のインク中における含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、2.5質量%以上3.5質量%未満である請求項1又は2に記載のインクジェット用インク。
- 前記顔料が、その酸価が100mgKOH/g以上220mgKOH/g以下であり、その重量平均分子量が3,000以上10,000以下である樹脂によってインクに分散されている請求項1乃至3のいずれか1項に記載のインクジェット用インク。
- インクをインクジェット方式で吐出して記録媒体に記録を行う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乃至4のいずれか1項に記載のインクジェット用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。
- インクを収容してい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乃至4のいずれか1項に記載のインクジェット用インクであることを特徴とするインクカートリッジ。
- インクを収容しているインク収容部と、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乃至4のいずれか1項に記載のインクジェット用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。
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