JP6039213B2 - インク、インクカートリッジ及びインクジェット記録方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明のインクを構成する成分について説明する。
(顔料)
本発明のインクを構成する色材は、粒子表面に直接又は他の原子団を介してアニオン性基が結合している、自己分散型のモノアゾ顔料である。モノアゾ顔料の粒子表面と、官能基(アニオン性基が直接結合している場合はアニオン性基、アニオン性基が他の原子団を介して結合している場合は他の原子団及びアニオン性基)とは、共有結合により結合している。
本発明のインクには、前記モノアゾ顔料に加えて、酸価が100mgKOH/g以上160mgKOH/g以下である樹脂を含有させることを要す。先に述べた通り、この樹脂は前記自己分散型のモノアゾ顔料やその凝集物の分散を補助する作用を期待して使用するものである。本発明において使用する樹脂は、水溶性であることが好ましい。本発明において「樹脂が水溶性であること」とは、前記樹脂を酸価と当量のアルカリで中和した場合に、その粒子径を測定しうる粒子を形成しないものであることを意味する。このような条件を満たす樹脂を、本発明においては水溶性樹脂として記載する。
本発明のインクには、水、又は水及び水溶性有機溶剤の混合溶媒を水性媒体として含有させることが好ましい。水としては、脱イオン水やイオン交換水を用いることが好ましい。特に、本発明のインクは、水性媒体として少なくとも水を含有する水性インクとすることが好ましい。インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、50.0質量%以上95.0質量%以下であることが好ましい。また、水溶性有機溶剤としては、従来、例えば、インクジェット用のインクに一般的に使用される公知のものをいずれも用いることができ、1種又は2種以上の水溶性有機溶剤を用いることができる。具体的には、1価又は多価のアルコール類、アルキレン基の炭素数が1〜4程度のアルキレングリコール類、平均分子量200〜2,000程度のポリエチレングリコール類、グリコールエーテル類、含窒素化合物類など、25℃で液体のものが挙げられる。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。
本発明は、自己分散型のモノアゾ顔料を含有するインクによって記録される画像の発色性を向上し、かつ、インクの吐出安定性を高いレベルで確保することを目的とする。画像の発色性を高めるためには、インクの表面張力が高いほうが有利であり、目安として、表面張力が36mN/m以上であることが好ましい。一方、あまり表面張力が高すぎると、画像の定着性などが低下しやすくなる場合があるため、インクの表面張力は40mN/m以下であることが好ましい。インクの表面張力の調整は、浸透剤として作用する物質、具体的には、界面活性剤や、1,2−アルカンジオール及びグリコールエーテルなどの水溶性有機溶剤を用いて行うことが好ましい。
本発明のインクには、上記成分以外にも必要に応じて、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、尿素、エチレン尿素などの常温で固体の有機化合物を含有させてもよい。また、上記の成分の他に、さらに必要に応じて、pH調整剤、消泡剤、防錆剤、防腐剤、防カビ剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤などの種々の添加剤をインクに含有させてもよい。
本発明のインクカートリッジは、インクと、このインクを収容するインク収容部とを有し、前記インク収容部に、上記で説明した本発明のインクが収容されてなるものである。インクカートリッジの構造としては、インク収容部が、液体のインクを収容するインク収容室、及び負圧によりその内部にインクを保持する負圧発生部材を収容する負圧発生部材収容室で構成されるものが挙げられる。又は、液体のインクを収容するインク収容室を持たず、収容量の全量を負圧発生部材により保持する構成のインク収容部であるインクカートリッジであってもよい。さらには、インク収容部と記録ヘッドとを有するように構成された形態のインクカートリッジとしてもよい。
本発明のインクジェット記録方法は、インクジェット方式の記録ヘッドにより上記で説明した本発明のインクを吐出して、記録媒体に画像を記録する方法である。本発明においては、インクを吐出する方式として、インクに熱エネルギーを付与する方式を利用するインクジェット記録方法を採用する。本発明のインクを用いること以外、インクジェット記録方法の工程は公知のものとすればよい。
先ず、表1の上段に示す各単量体(単位:部)を用いて、常法により共重合させ、水溶性の樹脂1〜9をそれぞれ合成した。得られた各樹脂をそれぞれに用い、下記のようにして、各樹脂水溶液を調製した。具体的には、10.0%の水酸化ナトリウム水溶液を用い、樹脂中の全ての酸性基を中和し、さらに、イオン交換水を加えて、樹脂(固形分)の含有量が10.0%である樹脂水溶液1〜9を得た。表1の下段に樹脂の特性を示す。
(モノアゾ顔料の表面電荷量)
先ず、モノアゾ顔料の表面電荷量を測定する方法を説明する。顔料分散液中の自己分散顔料の表面電荷量は、流動電位滴定ユニット(PCD−500)を搭載した電位差自動滴定装置AT−510(京都電子工業製)を用い、滴定試薬としてメチルグリコールキトサンを用いた電位差滴定により測定した。
5.5gの水に5gの濃塩酸を溶かした溶液に、5℃に冷却した状態で1.0gのp−アミノ安息香酸を加えた。次に、この溶液の入った容器をアイスバスに入れて液を撹拌することにより溶液を常に10℃以下に保った状態とし、これに5℃の水9gに1.2gの亜硝酸ナトリウムを溶かした溶液を加えた。この溶液をさらに15分間撹拌後、比表面積が65.5m2/gのC.I.ピグメントイエロー74(モノアゾ顔料)6gを撹拌下で加えた。その後、さらに15分間撹拌した。得られたスラリーをろ紙(標準用濾紙No.2;アドバンテック製)でろ過した後、粒子を十分に水洗し、110℃のオーブンで乾燥させ、顔料粒子の表面に−C6H3−(COONa)2基が結合している顔料Aを調製した。得られた顔料Aに水を加えて、顔料の含有量が10.0%となるように分散して顔料分散液1を調製した。顔料分散液1中の顔料1の表面電荷量は5.9×10-2mmol/gであった。
p−アミノ安息香酸及び亜硝酸ナトリウムの使用量を変更した以外は、顔料分散液1と同様の手順により、顔料2、3、6、7の含有量が10.0%である顔料分散液2、3、6、7をそれぞれ調製した。各顔料分散液中の顔料の表面電荷量はそれぞれ、顔料2が7.9×10-2mmol/g、顔料3が9.8×10-2mmol/g、顔料6が5.2×10-2mmol/g、顔料7が10.5×10-2mmol/gであった。
C.I.ピグメントイエロー74をC.I.ピグメントイエロー1(モノアゾ顔料)に変更した以外は、顔料分散液1と同様の手順により、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液4を調製した。顔料分散液4中の顔料4の表面電荷量は7.9×10-2mmol/gであった。
C.I.ピグメントイエロー74をC.I.ピグメントレッド269(モノアゾ顔料)に変更した以外は、顔料分散液1と同様の手順により、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液5を調製した。顔料分散液5中の顔料5の表面電荷量は7.9×10-2mmol/gであった。
特許文献2の記載を参考に、以下の方法で樹脂結合型自己分散顔料を調製した。C.I.ピグメントイエロー74(モノアゾ顔料)500g、アミノフェニル(2−スルホエチル)スルホン(APSES)45g、及び蒸留水900gを反応器に仕込んだ。そして、55℃、回転数300rpmで20分間撹拌した。この混合物に、25%の亜硝酸ナトリウム水溶液40gを15分間かけて添加し、さらに蒸留水50gを加えた。そして、60℃で2時間反応させた。反応物を蒸留水で希釈しながら取り出し、固形分の含有量が15.0%となるように調整した。この後、遠心分離により不純物を除去し、分散液Aを得た。この分散液A中には、APSESが結合した顔料が含まれていた。
比表面積が65.5m2/gのC.I.ピグメントイエロー74(モノアゾ顔料)10.0部、酸価と当量の水酸化カリウムで中和した樹脂3(固形分)の10.0%水溶液20.0部、及びイオン交換水50.0部を混合した。次に、この混合物をバッチ式縦型サンドミル(アイメックス製)に仕込み、0.3mm径のジルコニアビーズ150部を充填して、水冷しながら、12時間分散させた。その後、遠心分離処理を行って粗大粒子を除去した後、水を加えて、顔料の含有量が10.0%、樹脂の含有量が2.0%となるように分散して顔料分散液9を調製した。顔料分散液9中の顔料9の重量平均粒子径は120nmであった。なお、顔料9は顔料粒子の表面に吸着している樹脂によって分散されているものであり、自己分散顔料ではない。
C.I.ピグメントイエロー74をC.I.ピグメントイエロー1(モノアゾ顔料)に変更した以外は、顔料分散液9と同様の手順により、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液10を調製した。顔料分散液10中の顔料10の重量平均粒子径は130nmであった。なお、顔料10は顔料粒子の表面に吸着している樹脂によって分散されているものであり、自己分散顔料ではない。
C.I.ピグメントイエロー74をC.I.ピグメントレッド269(モノアゾ顔料)に変更した以外は、顔料分散液9と同様の手順により、顔料の含有量が10.0%である顔料分散液11を調製した。顔料分散液11中の顔料11の重量平均粒子径は120nmであった。なお、顔料11は顔料粒子の表面に吸着している樹脂によって分散されているものであり、自己分散顔料ではない。
スルホン酸基により分散されている自己分散型のC.I.ピグメントイエロー74(モノアゾ顔料)を含有する、市販の顔料分散体(商品名:Cab−O−Jet270Y;キャボット製)を顔料分散液12として用いた。顔料分散液12中の顔料の含有量は10.0%であり、顔料12の表面電荷量は13.1×10-2mmol/gであった。
表2の上段に示す各成分(単位:%)を混合し、十分に撹拌した後、ポアサイズ1.0μmのミクロフィルター(富士フイルム製)にて加圧ろ過を行い、実施例、比較例及び参考例の各インクを調製した。なお、アセチレノールE100(商品名)は川研ファインケミカル製の界面活性剤であり、グリフィン法によるHLB値は13.3である。表2の下段に、自動表面張力計(商品名:CBVP−Z型;協和界面科学製)を用いて、白金プレート法により測定した各インクの表面張力[mN/m]、樹脂の含有量[%]及び顔料の含有量[%]、樹脂の含有量/顔料の含有量の値[倍]も示した。
上記で得られた各インクを、それぞれインクカートリッジに充填し、熱エネルギーの作用によりインクを吐出させる記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置(商品名:PIXUS Pro9500;キヤノン製)に搭載した。この記録装置は解像度が600dpi×600dpiであり、1/600inch×1/600inchの単位領域に1滴あたり3.5pLのインク滴を6滴付与する条件で、各評価に用いるベタ画像を記録した。この際のプリンタドライバの設定は、用紙の種類:普通紙、印刷品質:標準、色調整:自動とし、記録媒体としては普通紙(商品名:PB PAPER GF−500;キヤノン製)を用いた。
上記の条件で、それぞれのインクで5cm×5cmのベタ画像を記録した。得られた画像を温度23℃、相対湿度55%で24時間乾燥させた後、分光光度計(商品名:Spectrolino;Gretag Macbeth製)を用いて、光源:D50、視野:2°の条件でベタ画像の光学濃度を測定し、画像の発色性の評価を行った。発色性の評価基準は以下の通りである。評価結果を表3に示す。本発明においては、下記の評価基準でAを許容できるレベル、B及びCを許容できないレベルとした。
A:光学濃度が基準値より0.05以上高かった。
B:光学濃度が基準値より高かったが、基準値を上回る程度は0.05未満であった。
C:基準値(同種の顔料を含有する参考例のインクを使用した画像)、又は、基準値と同等以下であった。
上記の条件で、A4サイズの記録媒体に19cm×26cmのベタ画像を300枚分記録した。その後、インクジェット記録装置から記録ヘッドを取り外し、インク流路の内部を光学顕微鏡で観察した。吐出安定性はインク流路に生じた堆積物により低下するので、析出物の発生の状態により吐出安定性の評価を行った。吐出安定性の評価基準は以下の通りである。評価結果を表3に示す。本発明においては、下記の評価基準でA及びBを許容できるレベル、Cを許容できないレベルとした。
A:堆積物がほとんど生じていなかった。
B:堆積物がわずかに生じていた。
C:堆積物がインク流路の全体にわたって生じていた。
Claims (12)
- モノアゾ顔料及び樹脂を含有してなり、かつ、熱エネルギーの作用により記録ヘッドから吐出されるインクジェット記録方式に用いられるインクジェット用のインクであって、
前記モノアゾ顔料が、粒子表面に直接又は他の原子団を介してアニオン性基が結合している自己分散顔料であり、かつ、その表面電荷量が5.9×10-2mmol/g以上9.8×10-2mmol/g以下であり、
前記樹脂の酸価が、100mgKOH/g以上160mgKOH/g以下であり、
前記インク中の、前記樹脂の含有量(質量%)が、前記モノアゾ顔料の含有量(質量%)に対する質量比率で、0.05倍以上0.25倍以下であることを特徴とするインク。 - 前記インクが、さらに水溶性有機溶剤を含有し、前記水溶性有機溶剤が含窒素化合物を含む請求項1に記載のインク。
- 前記インク中の、前記水溶性有機溶剤の含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、30.0質量%以下である請求項2に記載のインク。
- 前記インク中の、前記水溶性有機溶剤の含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、16.5質量%以下である請求項2又は3に記載のインク。
- 前記樹脂が、親水性ユニット及び疎水性ユニットを有し、
前記疎水性ユニットが、スチレンに由来するユニットを含む請求項1乃至4のいずれか1項に記載のインク。 - 前記インク中の前記モノアゾ顔料の含有量(質量%)が、インク全質量を基準として、2.5質量%以上10.0質量%以下である請求項1乃至5のいずれか1項に記載のインク。
- 前記他の原子団(−R−)が、炭素原子数1乃至12の直鎖又は分岐のアルキレン基、アリーレン基、アミド基、スルホン基、カルボニル基、エステル基、エーテル基、及び、これらの基を組み合わせた基からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1乃至6のいずれか1項に記載のインク。
- 前記モノアゾ顔料の種類が、C.I.ピグメントイエロー1、C.I.ピグメントイエロー74、及び、C.I.ピグメントレッド269から選ばれる少なくとも1種である請求項1乃至7のいずれか1項に記載のインク。
- 前記モノアゾ顔料の種類が、C.I.ピグメントイエロー74である請求項1乃至8のいずれか1項に記載のインク。
- 前記インクの25℃における表面張力が、36mN/m以上40mN/m以下である請求項1乃至9のいずれか1項に記載のインク。
- インクと、前記インクを収容するインク収容部とを有するインクカートリッジであって、
前記インクが、請求項1乃至10のいずれか1項に記載のインクであることを特徴とするインクカートリッジ。 - 熱エネルギーの作用によりインクジェット方式の記録ヘッドからインクを吐出させて記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、
前記インクが、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の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。
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