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JP5224092B2 - 記録用インク、並びにインクメディアセット、インクカートリッジ、インク記録物、インクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法 - Google Patents

記録用インク、並びにインクメディアセット、インクカートリッジ、インク記録物、インクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法 Download PDF

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Description

本発明は、インクジェット記録に好適な記録用インク、並びに該記録用インクを用いたインクメディアセット、インクカートリッジ、インク記録物、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関する。
インクジェット記録方法は、インクの小液滴を飛翔させ、紙等の記録媒体に付着させて印刷を行う方法である。このインクジェット記録方法に用いるインクとしては、一般に、各種の染料や顔料の着色剤を水、又は水と高沸点有機溶剤とに溶解乃至分散させ、更に、保湿性を維持するため高沸点有機溶剤からなる湿潤剤を多く含有させたものを用いている。このような高沸点有機溶剤からなる湿潤剤は、その低揮発(蒸発)性や保水能力からノズルの乾燥防止に寄与する。しかし、インクの浸透速度の速い紙、例えば、普通紙に印字する際には、湿潤剤が蒸発しにくいため、裏抜けが多くなるという欠点がある。
一方、オフセット印刷用の塗工紙(以下、「コート紙」と称することもある)などの、液体吸収能力の小さな紙の場合、湿潤剤量が多い従来のインクでは、塗工紙の表面に付与されたインクの塗工紙内部への浸透が遅いために、ベタ部などのインク量の多い部分においてビーディング、ブリードが発生しやすく、しかも湿潤剤が蒸発しにくいため、乾燥に多くの時間がかかり、拍車によるオフセット汚れや搬送系の汚れ、排紙スタック部における用紙の汚れや貼り付き等が発生しやすく実用的でない。
そこで、印刷用塗工紙でもビーディングが発生しにくく、乾燥が速く、画像濃度も高く、普通紙においても高画質であり、しかも長期停止時においてもノズルの目詰まりの生じないインクジェット記録方法の提供が望まれている。
例えば、特許文献1には、湿潤剤の含有量を極端に少なくしたインクジェットインクが提案されている。この提案によれば、普通紙を用いても裏抜けのない高画像濃度の画質が得られる。しかし、この提案では、インク中に樹脂が含まれていないため、特に、顔料インクを使用する場合には、画像の定着性が劣るものである。また、オフセット用塗工紙へ印字する際の乾燥速度の向上については開示も示唆もされていない。
また、特許文献2には、速乾性の染料インクについて提案されている。しかし、この提案の実施例では、湿潤剤が着色剤の6倍以上と多く含まれており、樹脂の添加がなく、紙も上質紙を用いており、極めて吸液しにくい印刷用塗工紙は対象としていない。
また、特許文献3には、通電発熱方式のインクジェットに関する速乾性インクが提案されている。しかし、この提案でも、樹脂の添加がなく、電解質をかなり多く含み、画像の定着性に劣り、また、ピエゾ方式のインクジェットとは本質的に異なる飛翔方式を採用しているものである。
また、特許文献4及び特許文献5には、マイクロカプセル型顔料と印刷用紙との組み合わせについて提案されている。しかし、これらの提案では、通常のインク組成であるため、乾燥性を向上させるためには、マイクロ波による加熱が必要となる。
また、特許文献6には、ワックス微粒子と樹脂微粒子を含むインクが提案されている。この提案では、ワックス微粒子が湿潤性を付与できる点から湿潤剤の代わりに用いられている。しかし、前記湿潤性のあるワックス微粒子は定着や乾燥の点で劣る傾向がある。
また、特許文献7には、樹脂エマルジョンと高分子分散剤と顔料とを含むインクが提案されている。この提案のインクでは、湿潤剤の含有量は少ないが、全固形分濃度が少ないため、十分な画像濃度や発色が得られないという問題がある。
また、特許文献8では、フィルム等の非多孔質記録媒体に適したインクとして、水性液体ビクル、該液体ビヒクル中に分散している、酸官能化ポリマーコロイド粒子、及びポリマーの結合している顔料着色剤を含んでなるインク樹脂エマルジョンと、高分子分散剤と、顔料とを含むインクが提案されている。しかし、この提案の実施例では、高沸点の湿潤剤(水溶性有機溶媒)が固体成分の約3.5倍と多く含まれており、通常の環境における記録後の放置による乾燥では、乾燥が遅いため、ヒートガンによる加熱乾燥が必要となる。
また、特許文献9(特開2003−201427号公報)には、互いに相反する、ノズルの目詰り防止という課題と記録後の被記録媒体上での早期乾燥という課題の双方を同時に解決するため、ノズルの目詰り防止に有効なグリセリンの含有量(X)と、記録画像の乾燥に有効な高揮発性溶媒としてのイソプロパノールの含有量(Y)と、1≦X≦40、1≦Y≦20、5≦X+Y≦50の範囲に特定した顔料インクが記載されているが、この技術は、着色料量と、固体成分量と、沸点280℃以上の高沸点水溶性有機溶媒との3者の比、及び、含有量、含有率の調節を勘案して、液体吸収能力の低い、印刷用塗工紙に印字しても、ビーディングが発生しにくく、乾燥速度に問題がなく、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が得られる記録用インクを開示するものでなく、特許文献10(特開平07−292302号公報)には、非塗工紙に印字したときの印字物の濃度向上、印字物の耐摩耗性(耐擦過性)向上の目的で、25℃における記録液に占める不揮発成分(樹脂、ワックスを含む)と、色材成分との重量割合との差を0.1〜10の範囲にしてなるインクジェット用インクが開示されており、特許文献11(特開平05−230409号公報)には、染料と、これを溶解させるための溶媒とを必須成分とし、さらに、インクの表面張力を低下させて被記録媒体に対するインクの濡れ性を向上させて速乾性を発揮させるためのフッ素系界面活性剤と、該フッ素系界面活性剤のインク中における溶解性を向上させるための多量の有機溶剤を含み、25℃における表面張力及び20℃におけるインク粘度を低下させて、インク中の成分の均一分散性の高速印字に対応したインクの周波数応答性を改善し、小滴のインクを吐出できるようにすることが記載されており、特許文献12(特開平04−018462号公報)には、水性媒体中に、顔料、及びマイクロエマルジョンを含み、マイクロエマルジョンの平均粒径が50nm以下で、かつ、その含有量がインク全体量の0.5〜10重量%として、非塗工紙に印字したときの印字物の濃度を高くし、印字物の耐摩耗性(耐擦過性)を改善することが記載されているが、これらは、非塗工紙に適用可能であり、かつ、塗工紙にも満足裡に適用可能で、着色料量と、固体成分量と、沸点280℃以上の高沸点水溶性有機溶媒との3者の比、及び、含有量、含有率を考慮して、液体吸収能力の低い、印刷用塗工紙に印字しても、ビーディングが発生しにくく、乾燥速度に問題がなく、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が得られる記録用インクとすることを開示したものではない。
したがって従来のインクジェット記録用インクにおいては、オフセット印刷用コート紙等の印刷用塗工紙のように液体吸収性が劣る記録用メディアへの適用は考慮されておらず、インクの浸透を向上させるために固体成分との比に着目することにより水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分(主体は湿潤剤)の量を絞り、しかも、印字中や短期停止時においてインクの吐出曲がりや不吐出、さらに長期間停止時においてノズルの目詰まり等のトラブルを回避できる範囲とするという技術は提供されていないのが現状である。
特開2004−115551号公報 特公昭60−34992号公報 特開平8−109343号公報 特開2002−67473号公報 特開2002−69346号公報 特開2002−301857号公報 特開平6−171072号公報 特開2005−220352号公報 特開2003−201427号公報 特開平07−292302号公報 特開平05−230409号公報 特開平04−018462号公報
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであり、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、液体吸収能力の小さな塗工紙に印字しても、ビーディングが発生しにくく、乾燥速度に問題がなく、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が得られる記録用インク、並びに該記録用インクを用いたインクメディアセット、インクカートリッジ、インク記録物、印字中や短期停止時においてインクの吐出曲がり(噴射曲がりとも云う)や不吐出、さらに長期間停止時においてもノズルの目詰まりの生じないインクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法を提供することを目的とする。
前記課題は、以下の本発明によって解決される。
(1)「着色剤及び樹脂を含み25℃のインク中で固体である固体成分、水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分、及び水を含有する記録用インクであって、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量が8.5質量%以上15質量%未満であり、前記液体成分における沸点が280℃以上である高沸点水溶性有機溶媒の合計含有量(A)の前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(A/B)が1.1〜2.5であり、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)が1.85〜3.10であることを特徴とする記録用インク」、
(2)「樹脂が、樹脂微粒子を含有することを特徴とする前記第(1)項に記載の記録用インク」、
(3)「前記樹脂微粒子がアクリルシリコーン樹脂を含み、かつ該アクリルシリコーン樹脂のガラス転移温度が25℃以下であることを特徴とする前記第(2)項に記載の記録用インク」、
(4)「前記樹脂微粒子の樹脂エマルジョン中での体積平均粒径が10〜1,000nmであることを特徴とする前記第(2)項又は第(3)項に記載の記録用インク」、
(5)「着色剤が、ポリマー微粒子に水不溶乃至水難溶性の色材を含有させてなるポリマーエマルジョン型の顔料であることを特徴とする前記第(1)項から第(4)項のいずれか一項に記載の記録用インク」、
(6)「前記着色剤が、アニオン性親水基を表面に有する顔料であることを特徴とする前記第(1)項から第(5)項のいずれか一項に記載の記録用インク」、
(7)「25℃での表面張力が35mN/m以下であることを特徴とする前記第(1)項から第(6)項のいずれか一項に記載の記録用インク」、
(8)「前記第(1)項から第(7)項のいずれか一項に記載の記録用インクと、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有する記録用メディアとを有するインクメディアセットであって、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が2〜35ml/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が3〜40ml/mであることを特徴とするインクメディアセット」、
(9)「前記第(1)項から第(7)項のいずれか一項に記載の記録用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カートリッジ」、
(10)「前記第(1)項から第(7)項のいずれか一項に記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて記録用メディアに画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも含むことを特徴とするインクジェット記録方法」、
(11)「記録用メディアが、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有してなり、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が2〜35ml/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が3〜40ml/mであることを特徴とする前記第(10)項に記載のインクジェット記録方法」、
(12)「刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種であることを特徴とする前記第(10)項又は第(11)項に記載のインクジェット記録方法」、
(13)「インクを飛翔させるインクジェットヘッドのインク吐出用開口部が形成されているプレート面に撥インク層を有することを特徴とする前記第(10)項から第(12)項のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法」、
(14)「前記撥インク層が、フッ素系材料及びシリコーン系材料のいずれかを含有することを特徴とする前記第(13)項に記載のインクジェット記録方法」、
(15)「前記撥インク層の表面粗さ(Ra)が0.2μm以下であることを特徴とする前記第(13)項又は第(14)項に記載のインクジェット記録方法」、
(16)「インク吐出用開口部近傍における該開口部の中心線に垂直な平面での断面が、プレート基材表面から離れるに従って漸次大きくなるように形成されていることを特徴とする前記第(13)項から第(15)項のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法」、
(17)「前記撥インク層の厚みが1Å(0.1nm)以上であることを特徴とする前記第(13)項から第(16)項のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法」、
(18)「前記撥インク層の臨界表面張力が5〜40mN/mであることを特徴とする前記第(13)項から第(16)項のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法」、
(19)「前記第(1)項から第(7)項のいずれか一項に記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録用メディアに記録するインク飛翔手段を少なくとも有することを特徴とするインクジェット記録装置」、
(20)「刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種であることを特徴とする前記第(19)項に記載のインクジェット記録装置」、
(21)「記録用メディア上に前記第(1)項から第(7)項のいずれか一項に記載の記録用インクを用いて形成された画像を有してなることを特徴とするインク記録物」、
(22)「記録用メディアが、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有してなり、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が2〜35ml/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が3〜40ml/mであることを特徴とする前記第(21)項に記載のインク記録物」。
本発明の記録用インクは、着色剤及び樹脂を含み25℃のインク中で固体である固体成分、水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分及び水を含有してなり、前記液体成分における沸点が280℃以上である高沸点水溶性有機溶媒の合計含有量(A)の前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(A/B)が1.1〜2.5であることによって、長期間停止時においてもノズルの目詰まりの生じないインクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法を提供され、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)が1.85〜3.10であることによって、液体吸収能力の小さな印刷用塗工紙に印字しても、ビーディングが発生しにくく、乾燥速度に問題がなく、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が得られ、印字中や短期停止時においてインクの吐出曲がり(噴射曲がりとも云う)や不吐出の生じないインクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法が提供される。
また、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量が8.5質量%以上15質量%未満であることにより、インクの吐出曲がり(噴射曲がりとも云う)や不吐出、ノズルの目詰まりを防止するのに必要な前記液体成分の配合量を少なくすることができるので、ビーディングが発生しにくく、乾燥速度を更に向上させることが可能となる。
前記インク中で水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分の主体は、所謂湿潤剤であるが、該湿潤剤の含有量の多い従来のインクをオフセット印刷用コート紙等の印刷用塗工紙に適用した場合には、インク吸収性不足によるビーディングの発生と、乾燥が遅いという問題がある。ここで、多孔質体への液体の浸透の基礎式である下記のLucas-Washburnの式によれば、浸透距離hは時間tの1/2乗、粘度ηの−1/2乗に比例することが知られている。
h=(Rγtcosθ/2η)1/2
ただし、前記式中、hは浸透距離、tは浸透に要する時間、Rは細孔径、θは接触角、ηは動粘度をそれぞれ表す。
このことから、記録用メディアを固定した場合、同量の液体の吸収に要する時間は、液体の粘度に比例し、表面張力及びcosθに反比例することがわかる。そして、インクの
表面張力は変更しないとすると、インクの粘度(より厳密には、インク中の液体成分の粘度)を低くするという手段がある。
この場合、インクの粘度は湿潤剤量によって変化するので、湿潤剤を無理のない範囲で減量し、インクを低粘度化することが考えられる。
しかし、湿潤剤の減量によりインクを低粘度化するといっても、湿潤剤の機能が十分に発現されないレベルにまで減量すると、印字中にインクの吐出方向が変わったり(噴射曲がり;インク滴の着弾位置の誤差)、長期間停止時においてノズルの目詰まりによる不吐出等のトラブルが発生するおそれがある。
一方、インク中の固体成分の主体は着色剤と、定着性向上等のために配合される樹脂である。また、湿潤剤のインク中での主な役割は、ノズルプレート上における上記固体成分の凝集及び結着を抑制すること(結着防止)である。
ノズルプレート上のインクは、経時で主として水の蒸発により水分が少なくなるが、高沸点の湿潤剤と少量の水が残り、インク中の粒子状の固体成分の凝集と接触を妨げるので、結着が防止される。
記録メディア上に着弾したインクは、主としてメディア内部への液体成分の浸透により、該液体成分がメディア表面付近から除去される。インクの液体成分の主体は水と湿潤剤であるが、(粘度が高い湿潤剤でも)湿潤剤量が少なければ、液体成分(水を含む)の粘度は低いので、水と湿潤剤は(分離されずに)同時にメディア表面付近から除去され、画像部のメディア表面にはインクの固体成分(顔料と定着剤としての樹脂)が残り、湿潤剤はごく少量しか残らないために十分な定着性が発現される。
塗料インクにおける固体成分に対する結着剤の必要量の考え方と同様に、結着防止のためのインク中の水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分(主体は湿潤剤)の必要量はインク中の固体成分の配合量に概ね比例すると考えられる。このように固体成分が少なければ、前記液体成分の必要量は少なくなり、固体成分が多ければ、前記液体成分の必要量は多くなる。
したがって、本発明の記録用インクは、着色剤及び樹脂を含み25℃のインク中で固体である固体成分、水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分、及び水を含有してなり、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量が8.5質量%以上15質量%未満であり、前記液体成分における沸点が280℃以上である高沸点水溶性有機溶媒の合計含有量(A)の前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(A/B)が1.1〜2.5であり、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)が1.85〜3.10であることによって、液体吸収能力の小さな印刷用塗工紙に印字しても、ビーディングが発生しにくく、乾燥速度に問題がなく、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が得られる。
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る。該インクカートリッジは、インクジェット記録方式によるプリンタ等に好適に使用される。該インクカートリッジに収容されたインクを用いて記録を行うと、液体吸収能力の低い、印刷用塗工紙に印字すると、乾燥速度が向上し、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像記録が行える。
本発明のインクジェット記録装置は、本発明の前記記録用インクにエネルギーを印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔手段を少なくとも有してなる。該インクジェット記録装置においては、前記インク飛翔手段が、本発明の前記記録用インクにエネルギーを印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録する。その結果、液体吸収能力の低い、印刷用塗工紙に印字すると、乾燥速度が向上し、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が得られる。
本発明のインクジェット記録方法は、本発明の前記記録用インクにエネルギーを印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも含んでなる。該インクジェット記録方法においては、前記インク飛翔工程において、本発明の前記記録用インクにエネルギーを印加し、該記録用インクを飛翔させて画像が記録される。その結果、液体吸収能力の低い、印刷用塗工紙に印字すると、乾燥速度が向上し、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が得られる。
本発明のインクジェット記録方法においては、長期間停止時においてもノズルの目詰まりの生じにくいものである。
ここで、前記「長期間停止時」とは、ノズル部を覆蓋手段で覆蓋(キャップ)した状態で1日以上停止した状態で放置したことを意味する。
本発明のインクメディアセットは、本発明の記録用インクと、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有する記録用メディアと、を有してなり、
動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が2〜35ml/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が3〜40ml/mである。
本発明のインクディアセットにおいては、本発明の前記記録用インクと、純水の転移量が所定の範囲である記録用メディアを組み合わせることによって、光沢感があり、ベタ部にビーディングの見られない均一性の高い画像を記録することができる。
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。本発明のインク記録物においては、液体吸収能力の低い、平滑な印刷用紙に印字すると、乾燥速度が向上し、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が前記記録用メディアに保持される。
本発明において、ビーディングとは、インクジェット記録時にあるインク滴が記録用メディア表面に打たれてから、次のインク滴が打たれるまでの間に記録用メディア内部に吸収されきれずに、記録用メディアの表面に液体状態で残り、後から打たれたインク滴と混合することによりインク中の着色剤(有色顔料等)が部分的に塊となって濃度ムラができる現象をいう。この現象は最近の一般的なプリンタにおいては、前記接触時間が遅くとも100msまでの比較的短い時間までにおける記録用メディアへのインクの吸収量と関係があり、例えば、グリーン画像部では、イエロー(Y)インク(あるいは、シアン(C)インク)が打たれてから、Cインク(あるいは、Yインク)が打たれるまでの間におけるYインク(あるいは、Cインク)の記録用メディアへの吸収量(転移量)により、ビーディングの程度が変化する。ビーディングは、グリーン、レッド、ブルーの2次色で発生しやすいが、記録用メディアへのインクの吸収量が少ない場合には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの1次色においても発生することがある。
本発明によると、従来における諸問題を解決でき、液体吸収能力の低い、印刷用塗工紙に印字しても、ビーディングが発生しにくく、乾燥速度に問題がなく、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が得られる記録用インク、並びに該記録用インクを用いたインクメディアセット、インクカートリッジ、インク記録物、印字中や短期停止時においてインクの吐出曲がり(噴射曲がりとも云う)や不吐出、さらに長期停止時においてもノズルの目詰まりの生じないインクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法を提供することができる。
(記録用インク)
本発明の記録用インクは、着色剤及び樹脂を含有し25℃のインク中で固体である固体成分、水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分、及び水を少なくとも含有してなり、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
本発明の記録用インクにおいては、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量が8.5質量%以上15質量%未満であり、9〜14質量%がより好ましい。特に好ましくは10〜12質量%である。
前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量が15質量%未満であることにより、ノズルの目詰まりを防止するのに必要な前記液体成分の配合量を少なくすることができるので、ビーディングが発生しにくく、乾燥速度を更に向上させることが可能となる。
前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量が15質量%以上であると、ノズルの目詰まりを防止するのに必要な水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分(主体は湿潤剤)の量が多くなり、記録後の画像部のメディア表面付近に残留する湿潤剤の量が多くなるので、乾燥が遅くなり、固体成分(顔料と定着剤としての樹脂)同士及び固体成分とメディアとの結着を妨げるので、定着性が低下してしまう。一方、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量が8.5質量%未満であると、インク中の水を含む液体成分の量が多くなり、記録メディアに吸収される水を含む液体成分の量が多くなるので、乾燥が遅くなるとともに、記録メディアに波打ち(コックリング)やカールが生じやすくなるので好ましくない。
前記液体成分における沸点が280℃以上である高沸点水溶性有機溶媒の合計含有量(A)の前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(A/B)が1.1〜2.5であり、1.2〜2.0が好ましく、1.4〜1.8がより好ましい。前記比(A/B)が1.1〜2.5であることによって、長期停止時においてもノズルの目詰まりの生じないインクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法が提供される(長期の信頼性が向上する)。前記比(A/B)が1.1未満であると、長期停機時にノズルの目詰まりが発生しやすくなったり、維持、回復動作を実施しても、ノズルの目詰まりが解消されない場合がある。
前記比(A/B)が2.5より大きいと、インクの吸収性(浸透性)や画像の乾燥性が低下したり、定着性(耐擦過性)が低下する。
前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)が1.85〜3.10であり、1.90〜2.60がより好ましい。前記比(C/B)が1.85〜3.10であることによって、液体吸収能力の小さな印刷用塗工紙に印字しても、ビーディングが発生しにくく、乾燥速度に問題がなく、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が得られ、印字中や短期停止時においてインクの吐出曲がり(噴射曲がりとも云う)や不吐出の生じないインクジェット記録装置、及びインクジェット記録方法が提供される(短期の信頼性が向上する)。前記比(C/B)が1.85未満であると、乾燥速度は速くなるものの印字中や短期停止時においてインクの吐出曲がり(噴射曲がりとも云う)や不吐出が生じやすくなることがあり、3.10を超えると、インクの浸透性が低下するためにビーディングが発生しやすくなり、記録画像の乾燥が遅くなり、定着性(耐擦過性)が低下する。
<水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分>
前記水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分としては、大部分が高沸点の湿潤剤であり、更に浸透剤、界面活性剤などのインク物性の制御剤も該当する。
前記水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量の、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量に対する比は1.85〜3.10である。前記水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分の含有量が少ないほど、インクの乾燥時間は短くなるが、ノズル近傍のインクの乾燥によるインクの粘度上昇等に起因する印字中や短期停止時におけるインクの吐出曲がり(噴射曲がりとも云う)や不吐出防止のためには、より厳しい管理が必要となる。
また、前記水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量が少ないインクはオフセット印刷用コート紙等の液体を吸収し難い紙であっても、乾燥が速やかに進行し、ビーディングの目立たない光沢のある優れた画像が得られる。
前記水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量が33質量%を超えると、オフセット印刷用コート紙等の印刷用塗工紙での乾燥速度が低下し、普通紙での裏抜けが増加することがある。ただし、あくまでも相対的なもので液体成分のうち、水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分の量が相対的に少ないほど乾燥性は向上する。
ここで、前記水よりも高沸点の25℃のインク中で液体である成分としては、水よりも沸点の高い湿潤剤が含まれ、また、浸透剤、界面活性剤なども水よりも高沸点で25℃のインク中で液体であれば含まれる。要するに、水よりも乾燥しにくい液体の量をなるべく少なくして印刷用塗工紙のような液体吸収能力の低い紙でもインクの浸透性(吸収性)と乾燥性を向上させ、ビーディングが発生しにくく、乾燥時間を短くすることを目的としている。
−湿潤剤(水溶性有機溶媒及び固体湿潤剤)−
前記水よりも沸点が高く25℃で液体である液体成分の代表である、所謂湿潤剤としては、25℃のインク中で液体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、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種以上併用して使用してもよい。
前記多価アルコール類としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,4ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、1,2,3−ブタントリオール、ペトリオールなどが挙げられる。
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、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、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールイソブチルエーテル、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、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテルなどが挙げられる。
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、エチレングリコールモノベンジルエーテル等が挙げられる。
前記含窒素複素環化合物としては、例えば、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、2−ピロリドン、1,3−ジメチルイミダゾリジノン、ε−カプロラクタムなどが挙げられる。
前記アミド類としては、例えば、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、ホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。
前記アミン類としては、例えば、モノエタノ−ルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミンなどが挙げられる。
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、スルホラン、チオジエタノール、チオジグリコールなどが挙げられる。
これらの中でも、インクの噴射安定性の点から、グリセリン、2−ピロリドン、ジエチレングリコール、チオジエタノール、ポリエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,4−ブタントリオール、ペトリオール、1,5−ペンタンジオール、N−メチル−2−ピロリドン、1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオールが好ましく、これらの中でも、グリセリン、1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドンが特に好ましい。
印字中にインクの吐出方向が変わったり(曲がり;インク滴の着弾位置の誤差)、長期停止時においてノズルの目詰まりによる不吐出等のトラブルを防止するためには、インク中の水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分が多いほうが好ましいが、特に長期停止時におけるノズルの目詰まりによる不吐出を防止するには、沸点が280℃以上である高沸点水溶性有機溶媒の合計含有量(A)の前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(A/B)が1.1〜2.5であることが好ましい。グリセリンは沸点が高く(290℃)それ自体が蒸発しにくく、しかも低湿度環境における平衡水分率が高いので特に好ましい。
なお、本発明において、沸点は標準の気圧760mmHg(1013.3hPa)における沸点である。
前記固体湿潤剤としては、例えば、糖類、糖アルコール類、ヒアルロン酸塩、トリメチロールプロパン、1,2,6−ヘキサントリオールなどが挙げられる。
前記湿潤剤を主成分とした水よりも高沸点で25℃のインク中で液体である液体成分の合計含有量の、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量に対する比は1.85〜3.10とすることにより、乾燥性を向上させることができる。更に必要に応じて添加する、25℃のインク中で液体である水、湿潤剤以外の成分としては、以下に述べる浸透剤、界面活性剤がある。ここで、25℃のインク中で液体とは、通常のインクジェット記録の使用環境である常温常圧(25℃、1気圧)のインク中で液体という意味である。ただし、湿潤剤以外の成分の添加量が少なければ水よりも高沸点の25℃で液体である液体成分の合計量は湿潤剤量と近似しても殆ど変わらない。
−浸透剤−
前記浸透剤としては、水よりも高沸点であり、25℃のインク中で液体であれば本発明の前記水よりも高沸点の25℃のインク中で液体である液体成分に含めて計算する。
前記浸透剤としては、炭素数8〜11のポリオール化合物、又はグリコールエーテル化合物が用いられる。これらのポリオール化合物及びグリコールエーテル化合物の少なくともいずれかは、紙への浸透速度を速めると共にブリードを防止する効果を有し、25℃の水中において0.1〜4.5質量%の溶解度を有する部分的に水溶性の化合物である。
前記炭素数8〜11のポリオール化合物としては、例えば、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールなどが挙げられる。
前記グリコールエーテル化合物としては、例えば、多価アルコールアルキルエーテル化合物、多価アルコールアリールエーテル化合物などが挙げられる。
前記多価アルコールアルキルエーテル化合物としては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、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化合物としては、例えば、エチレングリコールモノフェニルエーテル、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。
前記水よりも高沸点の25℃のインク中で液体である液体成分としての浸透剤の前記記録用インクにおける含有量は、0〜10質量%が好ましく、0.5〜5質量%がより好ましい。
−界面活性剤−
前記界面活性剤は、上述したように、必要に応じて添加され、水よりも高沸点であり、25℃のインク中で液体であれば本発明の前記水よりも高沸点の25℃のインク中で液体である液体成分に含めて計算する。
前記界面活性剤としては、特に制限はなく、着色剤の種類や湿潤剤、浸透剤などの組合せによって、分散安定性を損なわない界面活性剤の中から目的に応じて適宜選択することができるが、特に、印刷用紙に印刷する場合には、表面張力が低く、レベリング性の高いものが好ましく、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、フッ素系界面活性剤が特に好ましい。
前記フッ素系界面活性剤としては、フッ素が置換した炭素数が2〜16が好ましく、4〜16がより好ましい。前記フッ素置換炭素数が2未満であると、フッ素の効果が得られないことがあり、16を超えると、インク保存性などの問題が生じることがある。
前記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、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く、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、などが挙げられる。
前記パーフルオロアルキルカルボン化合物としては、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、Li、Na、K、NH、NHCHCHOH、NH(CHCHOH)、NH(CHCHOH)などが挙げられる。
前記フッ素系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。
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、F1405、F−474(いずれも、大日本インキ化学工業株式会社製)、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)、PF−151N(オムノバ社製)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、紙に対する均染性が著しく向上する点から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PF−151Nが特に好ましい。
前記フッ素系界面活性剤の具体例としては、下記構造式で表されるものが好適である。
(1)アニオン性フッ素系界面活性剤
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、Rfは、下記構造式で表されるフッ素含有疎水基の混合物を表す。Aは、−SOX、−COOX、又は−POX(ただし、Xは対アニオンであり、具体的には、水素原子、Li、Na、K、NH、NHCHCHOH、NH(CHCHOH)、又はNH(CHCHOH)が挙げられる)を表す。
Figure 0005224092
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、Rf’は下記構造式で表されるフッ素含有基を表す。Xは、上記と同じ意味を表す。nは1又は2の整数、mは2−nを表す。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、nは3〜10の整数を表す。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、Rf’及びXは、上記と同じ意味を表す。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、Rf’及びXは、上記と同じ意味を表す。
(2)ノニオン性フッ素系界面活性剤
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、Rfは上記と同じ意味を表す。nは5〜20の整数を表す。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、Rf’は上記と同じ意味を表す。nは1〜40の整数を表す。
(3)両性フッ素系界面活性剤
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、Rfは、上記と同じ意味を表す。
(4)オリゴマー型フッ素系界面活性剤
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、Rf”は、下記構造式で表されるフッ素含有基を表す。nは0〜10の整数を表す。Xは、上記と同じ意味を表す。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、nは1〜4の整数を表す。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、Rf”は、上記と同じ意味を表す。lは0〜10の整数、mは0〜10の整数、nは0〜10の整数をそれぞれ表す。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、R及びRは、それぞれ水素原子又はフッ素含有基を表す。R及びRは、それぞれフッ素含有基を表す。m、n、p、q、及びrは、それぞれ整数を表す。なお、R〜Rにおけるフッ素含有基としては、上記(2)又は(4)と同様である。
前記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、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などが挙げられ、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。
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。該市販品としては、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。
前記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、下記構造式で表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部側鎖に導入した化合物、などが挙げられる。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式中、m、n、a、及びbは整数を表す。R及びR’はアルキル基、又はアルキレン基を表す。
前記ポリエーテル変性シリコーン化合物としては、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。該市販品としては、例えば、KF−618、KF−642、KF643(いずれも信越化学工業株式会社製)などが挙げられる。
また、前記フッ素系界面活性剤及びシリコーン系界面活性剤以外にも、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤などを用いることができる。
前記アニオン性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、琥珀酸エステルスルホン酸塩、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。
前記ノニオン系界面活性剤としては、例えば、アセチレングリコール系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、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ソルビタン脂肪酸エステルなどが挙げられる。
前記アセチレングリコール系の界面活性剤としては、例えば、2,4,7,9−テトラメチル−5−デシン−4,7−ジオール、3,6−ジメチル−4−オクチン−3,6−ジオール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オールなどが挙げられる。該アセチレングリコール系界面活性剤は、市販品として、例えば、エアープロダクツ社(米国)のサーフィノール104、82、465、485、TGなどが挙げられる。
前記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、ラウリルジメチルアミンオキシド、ミリスチルジメチルアミンオキシド、ステアリルジメチルアミンオキシド、ジヒドロキシエチルラウリルアミンオキシド、ポリオキシエチレンヤシ油アルキルジメチルアミンオキシド、ジメチルアルキル(ヤシ)ベタイン、ジメチルラウリルベタインなどが挙げられる。
このような界面活性剤としては、市販品として、例えば日光ケミカルズ株式会社、日本エマルジョン株式会社、日本触媒株式会社、東邦化学株式会社、花王株式会社、アデカ株式会社、ライオン株式会社、青木油脂株式会社、三洋化成工業株式会社などから容易に入手できる。
前記界面活性剤は、これらに限定されるものではなく、単独で用いても、複数のものを混合して用いてもよい。単独では記録用インク中で容易に溶解しない場合も、混合することで可溶化され、安定に存在することができる。
これら界面活性剤の中でも、下記構造式(1)〜(5)で示されるものが好適である。
−O−(CHCHO)−R ・・・構造式(1)
ただし、前記構造式(1)中、Rは、炭素数6〜14の分岐していてもよいアルキル基、又は炭素数6〜14の分岐していてもよいパーフルオロアルキル基を表す。Rは、水素原子、又は分岐していてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表す。hは、5〜20の整数を表す。
−COO−(CHCHO)−R ・・・構造式(2)
ただし、前記構造式(2)中、Rは、炭素数6〜14の分岐していてもよいアルキル基を表す。Rは、水素原子、又は分岐していてもよい炭素数1〜4のアルキル基を表す。hは、5〜20の整数を表す。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式(3)中、Rは、炭化水素基を表し、例えば、分岐していてもよい炭素数6〜14のアルキル基などが挙げられる。kは5〜20の整数を表す。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式(4)中、Rは、炭化水素基を表し、例えば、分岐していてもよい炭素数6〜14のアルキル基を表す。Lは5〜10、pは5〜20の整数を表す。プロピレングリコール鎖、及びエチレングリコール鎖は、ブロック重合又はランダム重合していてもよい。
Figure 0005224092
ただし、前記構造式(5)中、q及びrは、5〜20の整数を表す。
前記界面活性剤の前記記録用インク中における含有量は、0.01〜3.0質量%が好ましく、0.5〜2質量%がより好ましい。ただし、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体である液体成分の合計含有量は20質量%以下であり、15質量%以下が好ましい。前記含有量が0.01質量%未満であると、界面活性剤を添加した効果が無くなることがあり、3.0質量%を超えると、記録媒体への浸透性が必要以上に高くなり、画像濃度の低下や裏抜けが発生することがある。
<着色剤及び樹脂を含有し25℃のインク中で固体である固体成分>
前記固体成分における樹脂成分の合計含有量は、前記着色剤及び樹脂を含有し25℃のインク中で固体である固体成分に対し、40質量%以上が好ましい。また、95質量%以下が好ましい。前記含有量が40質量%未満であると、着色剤の定着性及び光沢感が劣ることがある。一方、画像濃度をある程度高くするためには、前記着色剤の含有量は前記固体成分の全量に対して、5質量%以上必要である。
このように固体成分のうち樹脂成分の含有量を多くしたのは、定着性、画像鮮明性、光沢性を向上させるためである。
ここで、前記樹脂成分とは、発色団を有する着色剤分子以外の高分子固体成分を意味し、着色剤を包んでいたり、着色剤を分散させている樹脂も含まれる。また、必要に応じて添加される樹脂エマルジョンも勿論含まれる。
なお、25℃のインク中で固体とは、通常のインクジェット印刷の使用環境である常温常圧(25℃、1気圧)のインク中で固体という意味である。
−樹脂−
前記樹脂としては、25℃のインク中で固体であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、樹脂の添加量を多くできる点から樹脂微粒子が好ましい。
前記樹脂微粒子は、連続相としての水中に分散した樹脂エマルジョンとして存在しているものがインク製造時に使用される。樹脂エマルジョン中には必要に応じて界面活性剤のような分散剤を含有しても構わない。
前記分散相成分としての樹脂微粒子の含有量(樹脂エマルジョン溶液中の樹脂微粒子の含有量:製造後の記録用インク中の含有量ではない)は、一般的には10〜70質量%が好ましい。
また、前記樹脂微粒子の粒径は、特にインクジェット記録装置に使用することを考慮すると、体積平均粒径10〜1,000nmが好ましく、100〜300nmがより好ましい。これは樹脂エマルジョン中での粒径であるが、安定な記録用インクの場合、樹脂エマルジョン中の粒径と記録用インク中の樹脂微粒子粒径には大きな違いはない。前記体積平均粒径が大きいほどエマルジョンの添加量を多くすることができる。前記体積平均粒径が100nm未満であると、エマルジョンの添加量を多くすることができないことがあり、300nmを超えると、信頼性が低下することがある。ただし、必ずしもこれ以外の範囲の粒径のエマルジョンでも使用できないことはない。これらはエマルジョン種によらず一般的傾向である。
ここで、前記体積平均粒径は、例えば、粒度分析装置(マイクロトラック MODEL UPA9340、日機装株式会社製)を用いて測定することができる。
具体的には、エマルジョン水溶液を信号レベル最適範囲内に希釈し、transparency-YES,仮にReflactive Index1.49, Partial Density1.19,Spherical Particles-YES,媒体−水の条件で測定する。ここでは、50%の値を体積平均粒径とした。
前記分散相の樹脂微粒子としては、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。
前記樹脂エマルジョンとしては、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。
該市販の樹脂エマルジョンとしては、例えば、マイクロジェルE−1002、E−5002(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ペイント株式会社製)、ボンコート4001(アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製)、ボンコート5454(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、大日本インキ化学工業株式会社製)、SAE−1014(スチレン−アクリル系樹脂エマルジョン、日本ゼオン株式会社製)、サイビノールSK−200(アクリル系樹脂エマルジョン、サイデン化学株式会社製)、プライマルAC−22、AC−61(アクリル系樹脂エマルジョン、ローム・アンド・ハース製)、ナノクリルSBCX−2821、3689(アクリルシリコーン系樹脂エマルジョン、東洋インキ製造株式会社製)、#3070(メタクリル酸メチル重合体樹脂エマルジョン、御国色素株式会社製)などが挙げられる。これらの中でも、定着性が良好である点からアクリルシリコーンエマルジョンが特に好ましい。
前記アクリルシリコーンエマルジョンにおける樹脂成分のガラス転移温度は、25℃以下が好ましく、0℃以下がより好ましい。前記ガラス転移温度が25℃を超えると、樹脂自体が脆くなり定着性悪化の要因となる。特に、平滑で水吸収し難い印刷用紙では、定着性の低下が現れることがある。ただし、ガラス転移温度が25℃以上でも必ずしも使用できないわけではない。
ここで、前記ガラス転移温度は、例えば、示差走査熱量計(理学電気株式会社製)を用いて測定することができる。具体的には、樹脂エマルジョン水溶液の常温乾燥膜の樹脂片を理学電気示差走査熱量計で−50℃付近より昇温し、段差が発生する温度で求めた。
−着色剤−
前記着色剤としては、25℃のインク中で固体であれば特に制限はなく、顔料及び染料のいずれでも好適に用いることができる。
前記着色剤として顔料を用いると、耐光性に優れたインクを得ることができる。前記顔料としては、特に制限はなく、通常のインクジェット用の顔料が用いられるが、次に挙げるものが好ましい。
(1)表面に親水基を有する顔料
(2)ポリマー微粒子に水不溶性乃至水難溶性の色材を含有させてなるポリマーエマルジョン型の顔料
(3)親水基を有する樹脂で顔料を被覆したマイクロカプセル型の顔料
前記(1)の顔料では、顔料の表面に少なくとも1種の親水基が直接もしくは他の原子団を介して結合するように表面改質されたものである。該表面改質は、顔料の表面に、ある特定の官能基(スルホン基やカルボキシル基等の官能基)を化学的に結合させるか、あるいは、次亜ハロゲン酸又はその塩の少なくともいずれかを用いて湿式酸化処理するなどの方法が用いられる。これらの中でも、顔料の表面にカルボキシル基が結合され、水中に分散している形態が特に好ましい。このように顔料が表面改質され、カルボキシル基が結合しているため、分散安定性が向上するばかりではなく、高品位な印字品質が得られるとともに、印字後の記録媒体の耐水性がより向上する。
また、この形態のインクは乾燥後の再分散性に優れるため、長期間印字を休止し、インクジェットヘッドのノズル付近のインクの水分が蒸発した場合も目詰まりを起こさず、簡単なクリーニング動作で容易に良好な印字が行える。
前記自己分散型顔料の体積平均粒径は、インク中において0.01〜0.16μmが好ましい。
例えば、自己分散型カーボンブラックとしては、イオン性を有するものが好ましく、アニオン性に帯電したものやカチオン性に帯電したものが好適である。
前記アニオン性親水基としては、例えば、−COOM、−SOM、−POHM、−PO、−SONH、−SONHCOR(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、−SOM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。
Figure 0005224092
前記親水基が結合されたカチオン性の自己分散型カーボンブラックを製造する方法としては、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、下記構造式で表されるN−エチルピリジル基を結合させる方法として、カーボンブラックを3−アミノ−N−エチルピリジウムブロマイドで処理する方法が挙げられる。
Figure 0005224092
前記親水基は、他の原子団を介してカーボンブラックの表面に結合されていてもよい。他の原子団としては、例えば、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が挙げられる。上記した親水基が他の原子団を介してカーボンブラックの表面に結合する場合の具体例としては、例えば、−CCOOM(ただし、Mは、アルカリ金属、又は第4級アンモニウムを表す)、−PhSOM(ただし、Phはフェニル基を表す。Mは、アルカリ金属、又は第4級アンモニウムを表す)、−C10NH 等が挙げられる。
前記(2)の顔料では、色材を含有したポリマーエマルジョンとは、ポリマー微粒子中に顔料を封入したもの、及びポリマー微粒子の表面に顔料を吸着させたものの少なくともいずれかを意味する。例えば、特開2001−139849号公報に記載されたものなどが挙げられる。
この場合、全ての顔料がポリマー微粒子中に封入乃至吸着している必要はなく、本発明の効果が損なわれない範囲で該顔料がエマルジョン中に分散にしていてもよい。
前記「水不溶性又は水難溶性」とは、20℃で水100質量部に対し色材が10質量部以上溶解しないことを意味する。また、前記「溶解する」とは、目視で水溶液表層又は下層に色材の分離や沈降が認められないことを意味する。
前記ポリマーエマルジョンを形成するポリマーとしては、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、ビニル系ポリマー、ポリエステル系ポリマー、ポリウレタン系ポリマー、特開2000−53897号公報、特開2001−139849号公報に開示されているポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、ビニル系ポリマー、ポリエステル系ポリマーが特に好ましい。
前記色材を含有させたポリマー微粒子(着色微粒子)の体積平均粒径は、前記インク中において0.01〜0.16μmが好ましい。
前記(2)の顔料を用いると、耐光性及び定着性に優れたインクを得ることができる。
前記(3)の顔料は、親水性かつ水不溶性の樹脂で顔料を被覆し、該顔料表面の樹脂層にて親水化することによって、顔料を水に分散するようにしたものであり、例えば、特開2002−67473号公報に記載されたものなどが挙げられる。
前記(3)の顔料を用いると、耐光性、定着性に優れたインクを得ることができる。
前記(2)及び(3)の顔料は、顔料と樹脂とが一体化したものであるという点では、類似したものと考えられ、本発明では、いずれも好適に用いることができる。
前記(1)、(2)、及び(3)の顔料は、本発明のインクの組成比にすると、乾燥性向上、高色調化が特に発揮される。
前記着色剤の発色成分としては、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、無機顔料及び有機顔料のいずれであってもよい。
前記無機顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、バリウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー、カーボンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、カーボンブラックなどが好ましい。なお、前記カーボンブラックとしては、例えば、コンタクト法、ファーネス法、サーマル法などの公知の方法によって製造されたものが挙げられる。
前記有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、多環式顔料、染料キレート、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリンブラック、などが挙げられる。これらの中でも、アゾ顔料、多環式顔料などがより好ましい。なお、前記アゾ顔料としては、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、キレートアゾ顔料、などが挙げられる。前記多環式顔料としては、例えば、フタロシアニン顔料、ぺリレン顔料、ぺリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、インジゴ顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフラロン顔料、などが挙げられる。前記染料キレートとしては、例えば、塩基性染料型キレート、酸性染料型キレート、などが挙げられる。
前記顔料の色としては、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、黒色用のもの、カラー用のもの、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。
前記カラー用のものとしては、黄色インク用では、例えばC.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG)、3、12(ジスアゾイエローAAA)、13、14、17、23、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、74、81、83(ジスアゾイエローHR)、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、128、138、150、153、などが挙げられる。
マゼンタ用では、例えばC.I.ピグメントレッド1、2、3、5、17、22(ブリリアントファーストスカーレット)、23、31、38、48:2(パーマネントレッド2B(Ba))、48:2(パーマネントレッド2B(Ca))、48:3(パーマネントレッド2B(Sr))、48:4(パーマネントレッド2B(Mn))、49:1、52:2、53:1、57:1(ブリリアントカーミン6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81(ローダミン6Gレーキ)、83、88、92、101(べんがら)、104、105、106、108(カドミウムレッド)、112、114、122(ジメチルキナクリドン)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、185、190、193、209、219、などが挙げられる。
シアン用では、例えばC.I.ピグメントブルー1、2、15(銅フタロシアニンブルーR)、15:1、15:2、15:3(フタロシアニンブルーG)、15:4、15:6(フタロシアニンブルーE)、16、17:1、56、60、63、などが挙げられる。
また、中間色としては、例えばレッド、グリーン、ブルー用として、C.I.ピグメントレッド177、194、224;C.I.ピグメントオレンジ43;C.I.ピグメントバイオレット3,19,23,37;C.I.ピグメントグリーン7,36などが挙げられる。
前記着色剤として染料を用いると、色調に優れたインクを得ることができる。前記染料としては、例えば、油溶性染料、分散染料等が挙げられる。
前記記録用インクにおいては、固体成分の全量(例えば、樹脂と着色剤の合計量)に対し、樹脂成分が40〜95質量%であることが好ましい。したがって前記着色剤の含有量は60質量%以下が好ましい。ここでの、計算における樹脂成分の中には着色剤を包んだ樹脂も含まれる。即ち、全固形分=樹脂+着色剤のうちの、着色剤を包んだ樹脂も含めての全樹脂量の割合が40質量%以上であるという意味である。
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、消泡剤、防腐防黴剤、防錆剤、pH調整剤、比抵抗調整剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、酸素吸収剤、光安定化剤、粘度調整剤、などが挙げられる。
前記消泡剤としては、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、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好適に挙げられる。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、破泡効果に優れる点でシリコーン系消泡剤が好ましい。
前記シリコーン系消泡剤としては、例えば、オイル型シリコーン消泡剤、コンパウンド型シリコーン消泡剤、自己乳化型シリコーン消泡剤、エマルジョン型シリコーン消泡剤、変性シリコーン消泡剤、などが挙げられる。該変性シリコーン系消泡剤としては、例えば、アミノ変性シリコーン消泡剤、カルビノール変性シリコーン消泡剤、メタクリル変性シリコーン消泡剤、ポリエーテル変性シリコーン消泡剤、アルキル変性シリコーン消泡剤、高級脂肪酸エステル変性シリコーン消泡剤、アルキレンオキサイド変性シリコーン消泡剤、などが挙げられる。これらの中でも、水系媒体である前記記録用インクへの使用を考慮すると、前記自己乳化型シリコーン消泡剤、前記エマルジョン型シリコーン消泡剤などが好ましい。
前記消泡剤としては、市販品を使用してもよく、該市販品としては、信越化学工業株式会社製のシリコーン消泡剤(KS508、KS531、KM72、KM85等)、東レ・ダウ・コーニング株式会社製のシリコーン消泡剤(Q2−3183A、SH5510等)、日本ユニカー株式会社製のシリコーン消泡剤(SAG30等)、旭電化工業株式会社製の消泡剤(アデカネートシリーズ等)、などが挙げられる。
前記消泡剤の前記記録用インクにおける含有量としては、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、0.001〜3質量%が好ましく、0.05〜0.5質量%がより好ましい。
前記防腐防黴剤としては、例えば、1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン、デヒドロ酢酸ナトリウム、ソルビン酸ナトリウム、2−ピリジンチオール−1−オキサイドナトリウム、安息香酸ナトリウム、ペンタクロロフェノールナトリウム、などが挙げられる。
前記比抵抗調整剤としては、無機塩類、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物又はハロゲン化アンモニウム(例えば、塩化リチウム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウム)等を含有させることにより、記録用インクを帯電するタイプのインクジェット記録方法に使用される記録液を調製することができる。
前記pH調整剤としては、調合されるインクに悪影響を及ぼすことなくpHを7以上に調整できるものであれば特に制限はなく、目的に応じて任意の物質を使用することができ、例えば、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のアミン、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属元素の水酸化物;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、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩;アミノプロパンジオール誘導体、などが挙げられる。
前記アミノプロパンジオール誘導体は、水溶性の有機塩基性化合物であり、例えば、1−アミノ−2,3−プロパンジオール、1−メチルアミノ−2,3−プロパンジオール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール、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。
前記防錆剤としては、例えば、酸性亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、チオジグリコール酸アンモン、ジイソプロピルアンモニウムニトライト、四硝酸ペンタエリスリトール、ジシクロヘキシルアンモニウムニトライト、などが挙げられる。
前記酸化防止剤としては、例えば、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)、アミン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、りん系酸化防止剤、などが挙げられる。
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。
前記紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、サリチレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、ニッケル錯塩系紫外線吸収剤などが挙げられる。
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。
本発明の記録用インクは、着色剤及び樹脂を含み25℃のインク中で固体である固体成分、水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分、及び水、更に必要に応じてその他の成分を水性媒体中に分散又は溶解し、更に必要に応じて攪拌混合して製造する。なお、一般に、着色剤、樹脂は、予め水中に溶解乃至分散しているものを使用する。前記分散は、例えば、サンドミル、ホモジナイザー、ボールミル、ペイントシャイカー、超音波分散機等により行うことができ、攪拌混合は通常の攪拌羽を用いた攪拌機、マグネチックスターラー、高速の分散機等で行うことができる。
−固体成分、液体成分の測定方法−
25℃のインク中で固体である固体成分の量、水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分の量は、インクの処方が既知であれば、計算によって求めることができる。インクの処方が不明である場合には、例えば、インク中から固体成分のみを分離することにより測定することができる。分離方法としては、例えば、25℃の室温環境でインクを遠心分離機で500,000G以上、24時間行うことで、インク中の固形分が沈降し、固液分離することが可能となる。また、着色剤の種類、水分散性樹脂の種類によっては塩析や溶剤による凝集によって固液分離することが可能であり、分離後の固形分は乾燥させて測定に用いる。
また、着色剤として顔料を用いている場合には、熱質量分析により質量減少率を評価することで着色剤と樹脂との比率を測定できる。測定時には樹脂や顔料の燃焼を抑えるため、不活性ガス雰囲気下、10℃/分で500℃まで昇温を行って質量変化を測定する。固液分離後の固体中にも水分や湿潤剤成分を僅かに含んでいるため、前記成分がほとんど無くなる200℃における質量を固形分総質量とし、多くの樹脂成分が熱分解して揮発する500℃における質量を顔料分の質量とし、顔料と樹脂の比率を顔料分質量/(固形分総質量−顔料分質量)から求めることができる。
また、一部のアゾ顔料などの耐熱性が低い顔料の場合には、500℃までで顔料が熱分解するため、顔料分の測定することが困難であるが、樹脂成分を溶剤に溶解させ固形分を溶剤抽出することで顔料分量を求めることが可能である。抽出前後の質量から固形中の顔料分率を求め、上記熱質量分析より固形分総質量を求めることで、顔料の固形分質量を試料質量×顔料分率として算出できる。
また、着色剤の分子構造が明らかな場合には、顔料や染料ではNMRを用い、重金属原子、分子骨格に含まれる無機顔料、含金有機顔料、含金染料では蛍光X線分析を用いることで着色剤の固形分量を定量することが可能である。
液体成分については、例えば、ガスクロマトグラフィー(GC,GC−AEDなど)により、定性・定量分析が可能である。
本発明の記録用インクの物性としては、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、粘度、表面張力、pH等が以下の範囲であることが好ましい。
前記記録用インクの粘度は、25℃で、10mPa・s以下が好ましく、7mPa・s以下がより好ましい。前記粘度が10mPa・sを超えると、吐出安定性の確保が困難になったり、乾燥性が低下することがある。ただし、ヘッド構造によっては必ずしも使用できないわけではない。
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、30mN/m以下がより好ましい。前記表面張力が35mN/mを超えると、記録媒体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、7〜10が好ましい。
本発明の記録用インクの着色としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどが挙げられる。これらの着色を2種以上併用したインクセットを使用して記録を行うと、多色画像を記録することができ、全色併用したインクセットを使用して記録を行うと、フルカラー画像を記録することができる。
本発明の記録用インクは、インクジェットヘッドとして、インク流路内のインクを加圧する圧力発生手段として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの(特開平2−51734号公報参照)、あるいは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させるいわゆるサーマル型のもの(特開昭61−59911号公報参照)、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで,インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のもの(特開平6−71882号公報参照)などいずれのインクジェットヘッドを搭載するプリンタにも良好に使用できる。
本発明の記録用インクは、各種分野において好適に使用することができ、インクジェット記録方式による画像記録装置(プリンタ等)において好適に使用することができ、例えば、印字又は印字前後に被記録用紙及び前記記録用インクを50〜200℃で加熱し、印字定着を促進する機能を有するもののプリンタ等に使用することもでき、以下の本発明のインクカートリッジ、インク記録物、インクジェット記録装置、インクジェット記録方法に特に好適に使用することができる。
(インクカートリッジ)
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などを有してなる。
前記容器としては、特に制限はなく、目的に応じてその形状、構造、大きさ、材質等を適宜選択することができ、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、樹脂フィルム等で形成されたインク袋などを少なくとも有するもの、などが好適に挙げられる。
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10の一例を示す図であり、図2は、図1のインクカートリッジ10のケース(外装)も含めた図である。
インクカートリッジ10は、図1に示すように、インク注入口42からインク袋41内に充填され、排気した後、該インク注入口42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43に装置本体の針を刺して装置に供給される。
インク袋41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41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44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。
(インクジェット記録装置及びインクジェット記録方法)
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、などを有してなる。
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んでなり、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、などを含んでなる。
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。
−インク飛翔工程及びインク飛翔手段−
前記インク飛翔工程は、前記本発明の記録用インクに、刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて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、刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて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、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、各種の記録ヘッド(インク吐出ヘッド)が挙げられ、特に複数のノズル列を有するヘッドと、液体保管用タンクから供給される液体を収容して前記ヘッドに液体を供給するサブタンクとを有するものが好ましい。
前記サブタンクは、該サブタンク内に負圧を発生するための負圧発生手段と、該サブタンク内を大気開放するための大気開放手段と、電気抵抗の差によりインクの有無を検知する検知手段とを有するものが好ましい。
前記刺激は、例えば、前記刺激発生手段により発生させることができ、該刺激としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、熱(温度)、圧力、振動、光、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、熱、圧力が好適に挙げられる。
なお、前記刺激発生手段としては、例えば、加熱装置、加圧装置、圧電素子、振動発生装置、超音波発振器、ライト、などが挙げられる。具体的には、圧電素子等の圧電アクチュエータ、発熱抵抗体等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、などが挙げられる。
前記記録用インクの飛翔の態様としては、特に制限はなく、前記刺激の種類等応じて異なり、例えば、前記刺激が「熱」の場合、記録ヘッド内の前記記録用インクに対し、記録信号に対応した熱エネルギーを例えばサーマルヘッド等を用いて付与し、該熱エネルギーにより前記記録用インクに気泡を発生させ、該気泡の圧力により、該記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。また、前記刺激が「圧力」の場合、例えば記録ヘッド内のインク流路内にある圧力室と呼ばれる位置に接着された圧電素子に電圧を印加することにより、圧電素子が撓み、圧力室の容積が縮小して、前記記録ヘッドのノズル孔から該記録用インクを液滴として吐出噴射させる方法、などが挙げられる。
ピエゾ素子に電圧を印加して記録用インクを飛翔させる方法が好ましい。ピエゾ方式は発熱しないため、樹脂を含有するインクを飛翔させるのに有利であり、特に湿潤剤の含有量の少ないインクを用いた場合にノズル詰まりが少ない有効な方法である。
また、ノズル抜けを防止するため、ピエゾ素子にインクを吐き出さない強さの電圧を印加して空スキャンを行うことが好ましい。更に、1ページ印刷分の空スキャンに達する前に、インク溜め部にインクを吐き出す動作を行うことが好ましい。
また、空吐出受けに固着したインクを掻き落とす掻き落とし手段を有することが好ましい。該掻き落とし手段としては、ワイパー及びカッターのいずれかが好ましい。
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。
ここで、前記インク飛翔手段におけるインクを飛翔させるインクジェットヘッドのインク吐出用開口部が形成されているプレート面には撥インク層を有することが好ましい。
前記撥インク層の表面粗さ(Ra)は、0.2μm以下が好ましい。表面粗さRaを0.2μm以下にすることで、ワイピング時の拭き残しを低減することができる。
図13、及び図14A〜図14Cは、本発明に用いられるインクジェットヘッドのノズル板の断面図である。
本実施形態では、インクジェットヘッドのプレート基材であるノズル板232がNiの電鋳により作製され、その表面に膜厚1Å(0.1nm)以上のシリコーン樹脂皮膜である撥インク膜231が形成されており、その表面粗さ(Ra)=0.2μm以下にすることが好ましい。また、撥インク膜231の膜厚は0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましい。
インクの充填時には、図14Cに示すように、シリコーン樹脂皮膜による撥インク膜231とノズル板232の境界部分にメニスカス(液面)Pが形成される。
インクジェットヘッドのインク吐出用の開口部(ノズル)が開設されたプレート面に形成された撥インク膜の該開口部近傍における該開口部の中心線に垂直な平面での断面積が、プレート基材表面から離れるにつれて漸次大きくなっていくよう形成される。
前記撥インク膜の開口部近傍における形状は、曲面形状であることが好ましい。また、前記開口部の中心線を含む平面での断面における撥インク膜の当該開口部近傍の曲線の曲率半径が、該撥インク膜の厚み以上であることが好ましい。
また、前記開口部の中心線を含む平面での断面における撥インク膜の当該開口部縁端から当該開口部近傍の曲線が略円弧曲線をなし、該円弧の曲率半径が、該撥インク膜の厚み以上であることが好ましい。
また、前記開口部の中心線を含む平面での断面における撥インク膜の当該開口部縁端を通る接線が、当該端部を含むノズル部材表面からの角度が90度未満であることが好ましい。
ノズル板232の開口部は、図14A〜図14C中に一点鎖線で示す中心線に垂直な平面による断面が、この中心線を中心とした略円形となるよう開設されている。また、ノズル板232におけるインク吐出面に形成された撥インク膜231は、この中心線に垂直な平面による開口部分の断面積がノズル板232から離れるにつれて漸次大きくなっていくよう形成されている。
より詳細には、撥インク膜231の開口部分は、図14Aに示すように、ノズル板32の開口部縁端から開口部近傍の曲線が曲率半径rのラウンド形状となっている。この曲率半径rは、撥インク膜231の開口部分近傍以外における厚みd以上であることが好ましい。
この厚みdは、撥インク膜231の開口部分であるラウンド部分以外の部分における厚みであり、好ましくは撥インク膜の最大厚みであってよい。
このように、ノズル板232の開口部と連接される撥インク膜231の開口部分が、略尖鋭端のない形状(尖形部分のないなめらかな曲線)で、引っ掛かり部分のない曲線になっていることにより、ゴムなどの材料で形成されたワイパーでワイピングした場合であっても、尖形部分がワイパーに引っ掛かって撥インク膜231がノズル板232から剥離するといった不具合のないようすることができる。
また、図14Bに示すように、ノズル板232の開口部の中心線を含む平面での断面における、撥インク膜231の開口部分縁端を通る接線は、この開口部分縁端に連接されるノズル板232の開口部縁端を含むノズル板232表面からの角度θが90度未満となっていることが好ましい。
このように、撥インク膜231の開口部分縁端での接線とノズル板表面232との角度θが90度未満であることにより、図14Cに示すように、撥インク膜231とノズル板232との境界部分にメニスカス(液面)Pが安定的に形成され、他の部分にメニスカスPが形成される可能性を大きく減らすことができる。その結果、メニスカスの形成面を安定させることができるため、ノズル板232を含むインクジェットヘッドを用いた画像形成装置で画像形成を行う際のインクの噴射安定性を良好なものとすることができる。
本実施形態で用いるシリコーン樹脂としては、室温硬化型の液状シリコーンレジンが好ましく、加水分解反応を伴うものがより好ましい。後述する実施例では東レ・ダウコーニング株式会社製のSR2411を用いた。
下記の表1は、本実施形態でのインクジェットヘッドでの撥インク膜231における、ノズル板232の開口部縁端から開口部縁端近傍の形状と、ノズル周囲のインク溜まり、エッジ剥離、噴射安定性に関して評価した結果である。
Figure 0005224092
表1の結果から、撥インク膜231のエッジ部(開口部分縁端近傍)に略尖鋭端が含まれる形状のものでは、ノズル周囲にインク溜まりが見られ、ワイピングによるエッジの剥離が発生した。
ラウンド形状のものでは、何れもインク溜まりは発生しなかったが、比較として、図15Aに例示するようなr<dのものでは一部エッジの剥離が発生し、図15Bに例示するようなθ>90度のものでは液滴の噴射が不安定な結果であった。
また、図15Cに示すように、r<dのものや、θ>90度のものでは、インクの充填時に、撥インク膜231とノズル板232の境界部分にメニスカス(液面)Pが形成される場合と、撥インク膜231’における開口部分中心に向けての凸部(開口部分における中心線に垂直な断面積が最も小さくなる部分)にメニスカスQが形成される場合がある。このため、ノズル板232を含むインクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置で画像記録を行う際のインクの噴射安定性にばらつきが発生してしまうことがある。
次に、上述した本実施形態に係るインクジェットヘッドのノズル部材の製造方法について説明する。
図16は、本実施形態に係るディスペンサ234を用いた塗布により、シリコーン樹脂を塗布して撥インク膜231を形成する構成を示す図である。
Ni電鋳によるノズル232のインク吐出面側にシリコーン溶液を塗布するためのディスペンサ234が配置され、ノズル板232とニードル235先端とが予め定められた一定の距離間隔を保ったままとなるように、ニードル235先端からシリコーンを吐出しながらディスペンサ234を走査することにより、上述した図13、及び図14A〜図14Cに示したようにノズル板232のインク吐出面に選択的にシリコーン樹脂皮膜を形成することができた。
本実施形態で使用したシリコーン樹脂は、常温硬化型シリコーンレジンSR2411(東レ・ダウコーニング株式会社製、粘度:10mPa・s)を用いた。ただし、ノズル孔及びノズル板裏面に若干のシリコーンの周り込みが見られた。このようにして選択的に形成したシリコーン樹脂皮膜の厚みは1.2μmであり、表面粗さ(Ra)は0.18μmであった。
本実施形態に係るニードル235先端の塗布口は、図17Aに示すように、塗布対象であるノズル板232への塗布幅だけの幅が確保されている。このことにより、ディスペンサ(不図示)を塗布方向に1回走査するだけで、塗布対象全体への塗布を完了させることができる。
即ち、塗布動作のための走査方向を1方向のみとすることができ、図17Bのように方向を変えたり、反対方向に走査したりといった必要を無くすることができる。
ここで、一般のニードル235の先端は、図17Bに示すように、塗布対象であるノズル板232への塗布幅よりはるかに狭いため、塗布対象全体への塗布を完了させるためには、塗布動作のための走査方向を90度変えて移動させたり、反対方向に走査したりして複数方向に走査する必要があり、塗布対象全体への均一な厚みでの塗布が困難であった。
本実施形態によれば、ニードル235先端の塗布口の幅が塗布対象であるノズル板232への塗布幅だけ確保されることにより、塗布対象全体に渡って塗布する厚みを均一とすることができ、精度のよい表面仕上がりとすることができる。
図18は、本実施形態に係るディスペンサ234を用いた塗布動作を示す図である。基本構成は図11と同様であるが、ノズル板232のノズル孔(開口部)から気体236を噴射しながらシリコーンを塗布する。この気体236としては、塗布するシリコーンと化学反応を起こしにくい気体であれば各種のものを用いてよく、例えば空気であってもよい。このように気体236をノズル孔から噴射しながら塗布を行うことにより、ノズル板232のノズル孔を除くノズル表面だけにシリコーン樹脂皮膜を形成することができる。
また、上述のように気体236を噴射しないで同様のシリコーン樹脂を用いて塗布し、予め定められた深さまでシリコーン樹脂が進入した後、ノズル232から気体236を噴射させると、図19に示すように、ノズル内壁の所望の深さ(例えば数μm程度)までシリコーン樹脂の撥インク層を形成することができる。即ち、上述したインク吐出面の撥インク膜231に加えて、ノズル板232の開口部縁端から予め定められた深さまでごく薄い撥インク膜231a(開口部内壁の撥インク膜)を形成することができる。
このようにして作製したノズル板の撥インク膜231に対して、EPDMゴム(ゴム硬度50度)を用いてワイピングを実施した。その結果、1,000回のワイピングに対してもノズル板の撥インク膜231は、良好な撥インク性を維持することができた。また撥インク膜が形成されたノズル部材を、70℃のインクに14日間浸漬処理した。その結果、その後も初期と変わらない撥インク性を維持することができた。
図20は、本発明のインクジェットヘッドの一例を示す図であり、エキシマレーザ加工でノズル孔が形成された状態を示している。ノズル板243は樹脂部材221と高剛性部材225とを熱可塑性接着剤226で接合したもので、樹脂部材221の表面はSiO薄膜層222とフッ素系撥水層223を順次積層形成したものであり、樹脂部材221に所要径のノズル孔244を形成し、高剛性部材225にはノズル孔244に連通するノズル連通口227を形成している。SiO薄膜層222の形成には、比較的熱のかからない、即ち、樹脂部材に熱的影響の発生しない範囲の温度で成膜可能な方法で形成する。具体的にはスパッタリング、イオンビーム蒸着、イオンプレーティング、CVD(化学蒸着法)、P−CVD(プラズマ蒸着法)などが好適である。
SiO薄膜層222の厚みは、密着力が確保できる範囲で必要最小限の厚さとするのが工程時間,材料費から見て有利である。この膜厚があまり厚くなると、エキシマレーザでのノズル孔加工に支障がでてくる場合があるからである。即ち、樹脂部材221はきれいにノズル孔形状に加工されていても、SiO薄膜層222の一部が十分に加工されず、加工残りになることがある。したがって、具体的には密着力が確保でき、エキシマレーザ加工時にSiO薄膜層222が残らない範囲として、膜厚1Å〜300Å(0.1〜30nm)の範囲が適しているといえる。より好適には、10Å〜100Å(1〜10nm)の範囲が適している。実験結果では、SiO膜厚が30Å(3nm)でも密着性は十分であり、エキシマレーザによる加工性についてはまったく問題がなかった。また、300Å(30nm)では僅かな加工残りが観察されたが使用可能範囲であり、300Å(30nm)を超えるとかなり大きな加工残りが発生し、使用不可能なほどのノズル異形が見られた。
撥インク層の材料はインクをはじく材料であればいずれも用いることができるが、具体的には、フッ素系撥水材料、シリコーン系撥水材料を挙げることができる。
前記フッ素系撥水材料については、いろいろな材料が知られているが、ここでは、パーフルオロポリオキセタン及び変性パーフルオロポリオキセタンの混合物(ダイキン工業株式会社製、商品名:オプツールDSX)を1Å〜30Å(0.1〜3nm)の厚さに蒸着することで必要な撥水性を得ている。実験結果では、オプツールDSXの厚さは、10Å、20Å、30Åでも撥水性,ワイピング耐久性能に差は見られなかった。よって、コストなどを考慮するとより好適には、1Å〜20Å(0.1〜2nm)が好ましい。但し、使用するインクによっては信頼性の観点から撥水膜厚を厚くした方がより長期間性能維持ができることもあるので、その場合には100Å〜200Å(10〜20nm)の厚さにするのが好ましい。また、フッ素系撥水層223の表面には樹脂製のフィルムに粘着材を塗布した粘着テープ224が貼り付けられていて、エキシマレーザ加工時の補助機能をはたしている。また、シリコーン系撥水材料を用いることもできる。
前記シリコーン系撥水材料としては、室温硬化型の液状シリコーンレジンもしくはエラストマーがあり、基材表面に塗布され、室温で大気中に放置することにより重合硬化して撥インク性の皮膜が形成されることが好ましい。
上記したシリコーン系撥水材料は加熱硬化型の液状シリコーンレジンもしくはエラストマーであり、基材表面に塗布され、加熱処理することにより硬化し撥インク性の皮膜を形成することであってもよい。
シリコーン系撥水材料は紫外線硬化型の液状シリコーンレジンもしくはエラストマーであり、基材表面に塗布され、紫外線を照射することにより硬化し撥インク性の皮膜を形成することであってもよい。
シリコーン系撥水材料の粘度が1,000cp(センチポイズ)以下であることが好ましい。
図21は、ノズル孔を加工する際に使用するエキシマレーザ加工機の構成を示した図であり、レーザ発振器81から射出されたエキシマレーザビーム82はミラー83,85,88によって反射され、加工テーブル90に導かれている。レーザビーム82が加工テーブル90に至るまでの光路には、加工物に対して最適なビームが届くように、ビームエキスパンダ84、マスク86、フィールドレンズ87、結像光学系89が所定の位置に設けられている。加工物(ノズルプレート)91は加工テーブル90の上に載置され、レーザビームを受けることになる。加工テーブル90は、周知のXYZテーブルなどで構成されていて、必要に応じて、加工物91を移動し所望の位置にレーザビームを照射することができるようになっている。ここでレーザは、エキシマレーザを利用して説明したが、アブレーション加工が可能である短波長な紫外光レーザであれば、種々なレーザが利用可能である。
図22A〜図22Fは、本発明のインクジェットヘッドの製造方法におけるノズル板製造工程を模式的に示した図である。
図22Aは、ノズル形成部材の基材となる材料を示しており、ここでは、樹脂フィルム221として、例えばDupont社製ポリイミドフィルムであるカプトン(商品名)の粒子無しのフィルムを使用している。一般的なポリイミドフィルムはロールフィルム取り扱い装置での取り扱い性(滑り性)からフィルム材料の中にSiO(シリカ)などの粒子が添加されている。エキシマレーザでノズル孔加工を行う場合には、SiO(シリカ)の粒子がエキシマレーザによる加工性が悪いためノズル異形が発生することがある。よって、本発明では、SiO(シリカ)の粒子が添加されていないフィルムを使用している。また、プレート基材材料として宇部興産株式会社製のポリイミドフィルムであるユーピレックスを使用してもよい。ユーピレックスは粒子が非常に微細であり、加工に支障が出ないためそのまま使用可能である。
図22Bは、樹脂フィルム221の表面にSiO薄膜層222を形成する工程を示す図である。このSiO薄膜層222の形成は真空チャンバ内で行われるスパッタリング工法が適しており、膜厚は1Å〜300Å(0.1〜30nm)程度が適している。ここでは10Å〜100Å(1〜10nm)の厚さに形成している。スパッタリングの方法としては、Siをスパッタした後、Si表面にOイオンを当てることでSiO膜を形成する方法を用いることが、SiO膜の樹脂フィルム221への密着力が向上すると共に、均質で緻密な膜が得られ、撥水膜のワイピング耐久性向上により効果的である。
図22Cは、フッ素系撥水剤223aを塗布する工程を示す図である。塗布方法としては、スピンコータ、ロールコータ、スクリーン印刷、スプレーコータなどの方法が使用可能であるが、真空蒸着で成膜する方法が撥水膜の密着性を向上させることにつながるので、より効果的である。また、その真空蒸着は、図22BでのSiO薄膜層222を形成した後、そのまま真空チャンバ内で実施することで更によい効果が得られる。従来は、SiO薄膜層222を形成後、一旦真空チャンバからワークを取り出すので、不純物などが表面に付着することにより密着性が損なわれるものと考えられる。なお、フッ素系撥水材料については、いろいろな材料が知られているが、ここでは、フッ素非晶質化合物としてパーフルオロポリオキセタン、変形パーフルオロポリオキセタン又は双方の混合物を使用することで、インクに対する必要な撥水性を得ることができる。前述のダイキン工業株式会社製の「オプツールDSX」は、「アルコキシシラン末端変性パーフルオロポリエーテル」と称されることもある。
図22Dは、撥水膜蒸着後の空中放置工程を示す図である。この工程により、フッ素系撥水剤223aとSiO薄膜層222とが、空気中の水分を仲介として化学的結合をし、フッ素系撥水層223が形成される。
図22Eは、粘着テープ224を貼り付ける工程を示す図である。フッ素系撥水層223の塗布された面に粘着テープ224を貼り付ける。この粘着テープ224を貼るときには気泡が生じないように貼り付ける。気泡があると、気泡のある位置に開けたノズル孔は、加工時の付着物などで品質のよくないものになってしまうことがあるからである。
図22Fは、ノズル孔244の加工工程を示す図である。この工程では、ポリイミドフィルム221側からエキシマレーザを照射してノズル孔244を形成する。ノズル孔244の加工後は、粘着テープ224を剥がして使用する。なお、ここでは、図20で説明したノズル板243の剛性を上げるために用いられる高剛性部材225は説明を省略したが、この工程に適用すれば、図22D工程と図22E工程の間に実施するのが適当である。
図23は、本発明におけるインクジェットヘッド製造方法によりインクジェットヘッドを製造する際に使用する装置についての概要を示す図である。
この装置は、米国のOCLI(OPTICAL COATING LABORATORY INC.)が開発した、「メタモードプロセス」と呼ばれる工法を装置化したものであり、ディスプレイなどの反射防止膜や防汚膜の作製に使用されている。図23に示すように、ドラム210の周囲4個所にステーションであるSiスパッタ202、Oイオンガン203、Nbスパッタ204、オプツール蒸着205が配置されて、全体が真空引きできるチャンバの中にある。まず、Siスパッタ202によりSiをスパッタし、その後、Oイオンガン203によりOイオンをSiに当ててSiOとする。その後、Nbスパッタ204、オプツール蒸着205でNb,オプツールDSXを適宜蒸着する。反射防止膜の場合は、NbとSiOを所定の厚さで必要層数重ねた後蒸着する。本発明の場合は、反射防止膜の機能は必要ないので、Nbは不要でSiO,オプツールDSXを1層ずつ付ければよい。この装置を使用することで、上述したように、SiO薄層122を形成した後、そのまま真空チャンバ内でオプツールDSXの真空蒸着を実施するのが可能となる。
前記撥インク層の臨界表面張力は5〜40mN/mが好ましく、5〜30mN/mがより好ましい。前記臨界表面張力が30mN/mを超えると、長期の使用においてインクがノズルプレートに対して濡れすぎる現象が生じるため、繰り返し印刷をしているとインクの吐出曲がりや粒子化異常が生じてしまうことがあり、40mN/mを超えると、初期からノズルプレートに対して濡れすぎる現象が生じるため、初期からインクの吐出曲がりや粒子化異常が生じてしまうことがある。
実際に、表2に示す撥インク材料をアルミニウム基盤上に塗布し、加熱乾燥することで撥インク層付きノズルプレートを作製した。撥インク層の臨界表面張力を測定したところ表2のようになった。
ここで、前記臨界表面張力はZisman法により求めることができる。つまり、表面張力が既知の液体を撥インク層の上にたらし、接触角θを測定し、液体の表面張力をx軸
にcosθをy軸にプロットすると右肩下がりの直線が得られる(Zisman Plot)。この直線がY=1(θ=0)となるときの表面張力を臨界表面張力γcとして算出することができる。その他の方法としては、Fowkes法、Owens and Wendt法、Van Oss法を用いて臨界表面張力を求めることもできる。
また、前記ヘッド作製方法と同様に撥インク層付きノズルプレートを用いてインクジェットヘッドを作製した。これに下記のシアンインクを用いてインクを噴射させた。インクの飛翔過程をビデオ撮影して観察したところ、いずれのノズルプレートを用いた場合にも正常に粒子化しており、吐出安定性が良好であることが確認できた。結果を表2に示す。
<シアンインク>
銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体20.0質量%、3−メチル−1,3−ブタンジオール23.0質量%、グリセリン8.0質量%、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール2.0質量%、フッ素系界面活性剤としてのFS−300(DuPont社製)2.5質量%、防腐防カビ剤としてのプロキセルLV(アベシア社製)0.2質量%、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオール0.5質量%、及びイオン交換水を適量加えて100質量%とし、その後、平均孔径0.8μmのメンブレンフィルターで濾過を行った。以上により、シアンインクを調製した。
Figure 0005224092
次に、本発明のインクジェット記録装置により本発明のインクジェット記録方法を実施する一の態様について、図面を参照しながら説明する。図3は、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す概略図である。この図3に示すインクジェット記録装置は、装置本体1と、該装置本体1に装着した用紙を装填するための給紙トレイ2と、装置本体1に装着され画像が記録(形成)された用紙をストックするための排紙トレイ3と、インクカートリッジ装填部6とを有する。インクカートリッジ装填部6の上面には、操作キーや表示器などの操作部7が配置されている。インクカートリッジ装填部6は、インクカートリッジ10の脱着を行うための開閉可能な前カバー8を有している。なお、図3中5は上カバー、4は前面を表す。
インクジェット記録装置本体内には、図4及び図5に示すように、図示を省略している左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド11とステー12とでキャリッジ13を主走査方向に摺動可能に保持し、主走査モータ(不図示)によって図5の矢示方向に移動走査する。
キャリッジ13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14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14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を記録用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。
また、キャリッジ13には、記録ヘッド14に各色のインクを供給するための各色のサブタンク15を搭載している。サブタンク15には、図示を省略している記録用インク供給チューブを介して、図3に示すインクカートリッジ装填部6に装填された本発明のインクカートリッジ10から本発明の前記記録用インクが供給されて補充される。
一方、給紙トレイ2の用紙積載部(圧板)21上に積載した用紙22を給紙するための給紙部として、用紙積載部21から用紙22を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ23)、及び該給紙コロ23に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド24を備え、この分離パッド24は給紙コロ23側に付勢されている。
この給紙部から給紙された用紙22を記録ヘッド14の下方側で搬送するための搬送部として、用紙22を静電吸着して搬送するための搬送ベルト31と、給紙部からガイド25を介して送られる用紙22を搬送ベルト31との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ32と、略鉛直上方に送られる用紙22を略90°方向転換させて搬送ベルト31上に倣わせるための搬送ガイド33と、押さえ部材34で搬送ベルト31側に付勢された先端加圧コロ35とが備えられ、また、搬送ベルト31表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ36が備えられている。
搬送ベルト31は、無端状ベルトであり、搬送ローラ37とテンションローラ38との間に張架されて、ベルト搬送方向に周回可能である。搬送ベルト31の裏側には、記録ヘッド14による印写領域に対応してガイド部材77が配置されている。なお、記録ヘッド14で記録された用紙22を排紙するための排紙部として、搬送ベルト31から用紙22を分離するための分離爪51と、排紙ローラ52及び排紙コロ53とが備えられており、排紙ローラ52の下方に排紙トレイ3が配置されている。
装置本体の背面部には、両面給紙ユニット61が着脱可能に装着されている。両面給紙ユニット61は、搬送ベルト31の逆方向回転で戻される用紙22を取り込んで反転させて再度カウンタローラ32と搬送ベルト31との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット61の上面には手差し給紙部62が設けられている。
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22が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙22は、ガイド25で案内され、搬送ベルト31とカウンタローラ32との間に挟まれて搬送される。更に先端を搬送ガイド33で案内されて先端加圧コロ35で搬送ベルト31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36によって搬送ベルト31が帯電されており、用紙22は、搬送ベルト31に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ13を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド14を駆動することにより、停止している用紙22にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙22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22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22を排紙トレイ3に排紙する。
そして、サブタンク15内の記録用インクの残量が少なくなってきたことが検知されると、インクカートリッジ10から所要量の記録用インクがサブタンク15に補給される。
なお、ここでは、キャリッジが走査するシリアル型(シャトル型)インクジェット記録装置に適用した例で説明したが、ライン型ヘッドを備えたライン型インクジェット記録装置にも同様に適用することができる。
次に、記録ヘッド14(複数のヘッドを総称する意味で用いる)は、例えば、図6に示すように、イエロー(Y)のインク滴を吐出する多数のノズルNからなるノズル列14yn及びマゼンタ(M)のインク滴を吐出する多数のノズルNからなるノズル列14mnを有する液滴吐出ヘッド14aと、シアン(C)のインク滴を吐出する多数のノズルNからなるノズル列14cn及びブラック(Bk)のインク滴を吐出する多数のノズルNからなるノズル列14knとを有するヘッド14bとで構成されている。
なお、この場合は一つの記録ヘッドに2個の別のサブタンクより2色を供給し、4個のサブタンク2ヘッドでYMC及び黒の4色印写する場合の図であるが、2列のノズル列を有するヘッドを4個設けそれぞれに1個ずつの別色のサブタンクを用意し2列のノズル列を有する4個のヘッド、4個のサブタンクでYMC及び黒の4色を印写するようにしてもよい。
この図6の例は、インクジェットプリンタ(株式会社リコー製、IPSiO G505)を示し、同じヘッドに異なる色のインクを吐出するノズルが並んで設けられている。
また、インクジェットプリンタ(株式会社リコー製、IPSiO G707)では、図示を省略しているが、同じ構造のヘッドを4個設け、それぞれにイエロー、マゼンタ、シアン、及び黒のインクを供している。
ピエゾ素子にインクを吐き出さない強さの電圧を印加する空スキャンを行いノズル部の着を防止したり、インクを記録媒体以外の空吐出受け部(インク溜め部)に吐き出す、所謂空吐出を頻繁に行うことによりノズル抜けを防止できる。少なくとも1ページ印刷分の間には空吐き出しを必ず行うことが好ましい。
記録ヘッド14を構成するインクジェットヘッドとしては、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を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。なお、後述する実施例では、圧電アクチュエータ(圧電素子)をエネルギー発生手段に用いたヘッドを搭載している。
また、キャリッジ13には、記録ヘッド14の各ノズル列14yn、14mn、14cn、14knにそれぞれ各色のインクを供給するための各色の液体容器であるサブタンク15(各色を区別する場合には、ノズル列に対応して15y、15m、15c、15kの符号を用いる。)を搭載している。このサブタンク15にはインク供給チューブ16を介して前述した各色のメインタンク(インクカートリッジ)10(各色を区別する場合には、ノズル列に対応して10y、10m、10c、10kの符号を用いる。)からインクが補充供給される。ここで、メインタンク10は、それぞれ各色に対応してイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインクを収容しているが、ブラックインクを収容するメインタンク10kは、他のカラーインクを収容するメインタンク10y、10m、10cよりもインクの収容容量を大きくしている。
次に、この記録装置における液体供給装置であるインク供給装置の詳細について図7〜図9を参照して説明する。なお、図7は同インク供給装置に係わる部分の分解斜視説明図、図8はその詳細図、図9は同サブタンクの模式的側面説明図である。
このインク供給装置は、前述したようにキャリッジ13に搭載されて各記録ヘッド14(14a、14b)にインクを供給する液体容器であるサブタンク15と、このサブタンク15に供給チューブ16を介してインクを供給補充するためのメインタンク(インクカートリッジ)10とによって構成される。
1つのサブタンク15は、インクを収容するインク収容部100を形成する容器本体(ケース本体)101に、インク収容部100の開口(サブタンク15の一面)を封止する可撓性を有するフィルム状部材(可撓性フィルム状部材)102を接着又は溶着などで貼り付け、更にインク収容部100内部にはケース本体101とフィルム状部材102との間にフィルム状部材102を外方に付勢するための弾性部材であるバネ(スプリング)103を設けている。
ここで、前記フィルム状部材102は単層構成でもよいが、図10Aに示すように、種類の異なる第1層102aと第2層102bとをラミネートした二層構成、例えば、ポリエチレンとナイロンのフィルム状部材をラミネートした構成としたり、また、図10Bに示すように、第1層102aにシリカ蒸着層102cを形成した構成とすることができる。このような構成とすることにより、インクに対する耐液性を確実に確保することができる。また、フィルム状部材102にシリカ蒸着層を含むことでも収容するインクに対する耐液性の向上を図れる。
また、フィルム状部材102の厚みは10〜100μmが好ましい。前記厚みが10μm未満であると、経時的劣化による破損などが生じ易くなることがあり、100μmを超えると、可撓性が低下して負圧の効率的な発生が困難になることがある。
更に、フィルム状部材102にはバネ103に対応して凸部形状となる膨らみ部102aを形成してその外面に補強部材104を貼り付けている。このように、可撓性フィルム状部材102に凸部を設けることで弾性部材(ここではバネ)103を安定して保持することができる。この場合、可撓性フィルム状部材102は、シート状のフィルム部材を凸形状に成形して作製することで、容易に凸部を形成することができる。
また、ケース101にはインク収容部100にインクを補充するためのインク導入路部111を設け、このインク導入路部111とインクカートリッジ10に接続された供給チューブ16とを接続するための連結手段112を着脱自在に装着できるようにしている。なお、インクカートリッジ10とサブタンク15との間にはインクカートリッジ10からサブタンク15にインクを圧送するために後述するような送液ポンプを設けている。
更に、ケース101の下部にはインク収容部100から記録ヘッド14にインクを供給するための連結部材113を取り付け、この連結部材113には記録ヘッド14のインク供給路114を形成し、インク収容部100との間にはフィルタ115を介装している。
そして、ケース101の上部分にはインク収容部100から空気を出すための空気流路121を形成している。この空気流路121は、インク収容部100に開口が臨む入口流路部分122と、この入口流路部分122に続く流路部分(これを「直交流路部分」という。)123と、を含み、下流側でケース101に設けた大気開放穴131に連通し、更に大気開放穴131よりも使用状態で下側になる部分に蓄積部126を連続して形成している。
この大気開放穴131にはサブタンク15内の密閉状態及び大気開放状態を切り替えるための大気開放手段である大気開放弁機構132を設けている。この大気開放弁機構132はホルダ133内に弁座134、弁体であるボール135及びこのボール135を弁座134側に付勢するスプリング136を収納して構成している。
なお、蓄積部126の作用について説明すると、装置本体が傾けられたり、揺らされたりしたときには、空気流路121内にインクが侵入する可能性が高くなる。そこで、空気流路121から侵入したインクを蓄積部126に蓄積できるようにして、輸送時に落下等されインクが侵入しても、大気開放口131及びこれを開閉する大気開放弁機構132内にインクが侵入して固まるなどして大気開放弁機構132が作動不良になることを防止している。
また、ケース101の上部にはサブタンク15内のインク量が所定量以下になったこと(この状態を「インク無し」とする)を検知するための2本の検知電極141、142を装着している。検知電極141、142がいずれもインクに浸されている状態と少なくとも一方がインクに浸されていない状態とで検知電極141、142間の導通状態が変化することによって「インク無し」を検知することができる。
本発明のインクジェット記録装置は、図11及び図12に示すように、キャリッジ13の走査方向の一方側(又は両側でもよい)の非印字領域には、記録ヘッド14のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構(以下、「サブシステム」と称することもある)71を配置している。図11は、維持回復機構の上方向から見た図であり、図12は維持ユニットの概略説明図である。このサブシステム71には、記録ヘッド14a、14bの各ノズル面をキャピングするためのキャップ部材72A、72Bと、ノズル面をワイピングするためのワイパーブレード73と、を備えている。このキャップ部材72Aとワイパーブレード73との間にインクを空吐出する際の空吐出受けが設けられている。この空吐出受けは、ここにインクが吐き出され下部の廃液タンクまで流れるように構成されており、この部分(吐き出された部分)にインクが固着し易いので、固着したインクを自動的に掻き落すワイパーが設けられている。
次に、本発明のインクジェット記録装置に係る維持回復機構71について説明する。
図11及び図12に示すように、まず、モータ231が正転すると、モータギヤ232、ポンプギヤ234、中間ギヤ235、中間ギヤ236、中間ギヤ237までが回転し、チューブポンプ220が作動してポンプとチューブ219で連結された一番右(記録領域側)のキャップ内を吸引する。その他のギヤは、一方向クラッチ237が不連結となり作動しない。
モータ231が逆転すると、一方向クラッチ237が連結され、モータ〜カム軸までが回転する。チューブポンプ220は逆転するが、ポンプとしては作動しない構造となっている。
カム軸221には、キャリッジロックカム227とキャップカム222B及び222Aとワイパーカム224及びワイパークリーナカム228及びホームポジションセンサ用カム241が一体的に回転するように取付けられている。
キャリッジロック215は圧縮ばね(不図示)により上方(ロック方向)に付勢されている。キャリッジロックカム227のカム面と接触したキャリッジロックアーム217によりキャリッジロック215は上下させられる。
キャップ72A及び72B、キャップホルダ212Aは、キャップカム222A及び22Bにより上下させられる。
ワイパー73は、ワイパーカム228により上下させられる。
ワイパークリーナ218は、バネによりワイパー73から離れる方向に付勢されていて、ワイパークリーナカム218によりワイパー方向に動作する。ワイパー73はワイパークリーナ218と空吐出受けに挟まれながら下降することにより、ワイパー73のインクが空吐出内へ掻き落とされる。
維持ユニット本体にはセンサ(フォトインタラプタ/不図示)が固定されており、ホームポジションカムにてキャップが最下端にきた時にHPレバー(不図示)を動作させセンサが開状態になってモータ(ポンプ以外の)ホームポジションを検知する(それ以外は、HPレバーは動作せずにセンサは常時閉)構成となっている。
電源ON時には、キャップ72A及び72B、キャップホルダ212A及び212Bの位置に関係なく上下し(移動開始までは位置検出を行わない)、キャップのホーム位置(上昇途中)を検知した後に、定められた量を移動して最下端へ移動する。その後、キャリッジが左右に移動して位置検知後キャップ位置に戻り、キャッピングされる。
モータ逆転時の動作順序は、キャップ上昇(キャリッジロックもほぼ同時)、キャップ下降(キャリッジロックもほぼ同時)、ホームポジションセンサ開、ワイパー上昇、ワイパークリーナ動作開始(ワイパーを空吐出受けに押し付ける)、ワイパー下降(ワイパーをワイパークリーナでしごく)、ワイパークリーナ戻りへ戻る一連の動作を繰り返す。
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。
(インクメディアセット)
本発明の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有してなり、更に必要に応じてその他の構成を有してなる。
<記録用メディア>
前記記録用メディアは、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有してなり、更に必要に応じてその他の層を有してなる。
前記記録用メディアにおいては、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量は、2〜35ml/mであり、2〜10ml/mが好ましい。
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。
動的走査吸液計で測定した接触時間400msにおける純水の前記インクの前記記録用メディアへの転移量は、3〜40ml/mであり、3〜10ml/mが好ましい。
前記接触時間400msで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。
ここで、前記動的走査吸収液計(dynamic scanning absorptometer;DSA,紙パ技協誌、第48巻、1994年5月、第88〜92頁、空閑重則)は、極めて短時間における吸液量を正確に測定できる装置である。前記動的走査吸液計は、吸液の速度をキャピラリー中のメニスカスの移動から直読する、試料を円盤状とし、この上で吸液ヘッドをらせん状に走査する、予め設定したパターンに従って走査速度を自動的に変化させ、1枚の試料で必要な点の数だけ測定を行う、という方法によって測定を自動化したものである。紙試料への液体供給ヘッドはテフロン(登録商標)管を介してキャピラリーに接続され、キャピラリー中のメニスカスの位置は光学センサで自動的に読み取られる。具体的には、動的走査吸液計(K350シリーズD型、協和精工株式会社製)を用いて、純水又はインクの転移量を測定した。接触時間100ms及び接触時間400msにおける転移量は、それぞれの接触時間の近隣の接触時間における転移量の測定値から補間により求めることができる。
−支持体−
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。
前記紙としては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、木材パルプ、古紙パルプなどが用いられる。前記木材パルプとしては、例えば、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、NBSP、LBSP、GP、TMPなどが挙げられる。
前記古紙パルプの原料としては、財団法人古紙再生促進センターの古紙標準品質規格表に示されている、上白、罫白、クリーム白、カード、特白、中白、模造、色白、ケント、白アート、特上切、別上切、新聞、雑誌などが挙げられる。具体的には、情報関連用紙である非塗工コンピュータ用紙、感熱紙、感圧紙等のプリンタ用紙;PPC用紙等のOA古紙;アート紙、コート紙、微塗工紙、マット紙等の塗工紙;上質紙、色上質、ノート、便箋、包装紙、ファンシーペーパー、中質紙、新聞用紙、更紙、スーパー掛け紙、模造紙、純白ロール紙、ミルクカートン等の非塗工紙、などの紙や板紙の古紙で、化学パルプ紙、高歩留りパルプ含有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。
前記古紙パルプは、一般的に、以下の4工程の組み合わせから製造される。
(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。
前記支持体に使用される内添填料としては、例えば、白色顔料として従来公知の顔料が用いられる。前記白色顔料としては、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、サチンホワイト、珪酸アルミニウム、ケイソウ土、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、合成シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、リトポン、ゼオライト、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム等のような白色無機顔料;スチレン系プラスチックピグメント、アクリル系プラスチックピグメント、ポリエチレン、マイクロカプセル、尿素樹脂、メラミン樹脂等のような有機顔料、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。
前記支持体を抄造する際に使用される内添サイズ剤としては、例えば、中性抄紙に用いられる中性ロジン系サイズ剤、アルケニル無水コハク酸(ASA)、アルキルケテンダイマー(AKD)、石油樹脂系サイズ剤などが挙げられる。これらの中でも、中性ロジンサイズ剤又はアルケニル無水コハク酸が特に好適である。前記アルキルケテンダイマーは、そのサイズ効果が高いことから添加量は少なくて済むが、記録用紙(メディア)表面の摩擦係数が下がり滑りやすくなるため、インクジェット記録時の搬送性の点からは好ましくない場合がある。
−塗工層−
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。
前記顔料としては、無機顔料、もしくは無機顔料と有機顔料を併用したものを用いることができる。
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。
前記有機顔料としては、例えば、スチレン−アクリル共重合体粒子、スチレン−ブタジエン共重合体粒子、ポリスチレン粒子、ポリエチレン粒子等の水溶性ディスパージョンがある。これら有機顔料は2種以上が混合されてもよい。
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2〜20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、平均粒子径は0.2〜3.0μm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。
前記バインダーとしては、水性樹脂を使用するのが好ましい。
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、などが特に好ましい。
前記水分散性樹脂としては、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、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、スチレン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル系重合体、酢酸ビニル−(メタ)アクリル酸(エステル)共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、ポリビニルエーテル、シリコーン−アクリル系共重合体、などが挙げられる。また、メチロール化メラミン、メチロール化尿素、メチロール化ヒドロキシプロピレン尿素、イソシアネート等の架橋剤を含有してよいし、N−メチロールアクリルアミドなどの単位を含む共重合体で自己架橋性を持つものでもよい。これら水性樹脂の複数を同時に用いることも可能である。
前記水性樹脂の添加量は、前記顔料100質量部に対し、2〜100質量部が好ましく、3〜50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。
前記着色剤として水分散性の着色剤を使用する場合には、カチオン性有機化合物は必ずしも配合する必要はないが、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択使用することができる。例えば、水溶性インク中の直接染料や酸性染料中のスルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基等と反応して不溶な塩を形成する1級〜3級アミン、4級アンモニウム塩のモノマー、オリゴマー、ポリマーなどが挙げられ、これらの中でも、オリゴマー又はポリマーが好ましい。
前記カチオン性有機化合物としては、例えば、ジメチルアミン・エピクロルヒドリン重縮合物、ジメチルアミン・アンモニア・エピクロルヒドリン縮合物、ポリ(メタクリル酸トリメチルアミノエチル・メチル硫酸塩)、ジアリルアミン塩酸塩・アクリルアミド共重合物、ポリ(ジアリルアミン塩酸塩・二酸化イオウ)、ポリアリルアミン塩酸塩、ポリ(アリルアミン塩酸塩・ジアリルアミン塩酸塩)、アクリルアミド・ジアリルアミン共重合物、ポリビニルアミン共重合物、ジシアンジアミド、ジシアンジアミド・塩化アンモニウム・尿素・ホルムアルデヒド縮合物、ポリアルキレンポリアミン・ジシアンジアミドアンモニウム塩縮合物、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド、ポリジアリルメチルアミン塩酸塩、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド・二酸化イオウ)、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド・ジアリルアミン塩酸塩誘導体)、アクリルアミド・ジアリルジメチルアンモニウムクロライド共重合物、アクリル酸塩・アクリルアミド・ジアリルアミン塩酸塩共重合物、ポリエチレンイミン、アクリルアミンポリマー等のエチレンイミン誘導体、ポリエチレンイミンアルキレンオキサイド変性物、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、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。
前記カチオン性有機化合物のコロイド滴定法(ポリビニル硫酸カリウム、トルイジンブルー使用)によるカチオン当量は3〜8meq/gが好ましい。前記カチオン当量がこの範囲であれば上記乾燥付着量の範囲で良好な結果が得られる。
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。
前記カチオン性有機化合物の乾燥付着量は0.3〜2.0g/mが好ましい。前記カチオン性有機化合物の乾燥付着量が0.3g/mより低いと、充分な画像濃度向上やフェザリング低減の効果が得られないことがある。
前記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るが、アニオン活性剤、カチオン活性剤、両性活性剤、非イオン活性剤のいずれも使用することができる。これらの中でも、非イオン活性剤が特に好ましい。前記界面活性剤を添加することにより、画像の耐水性が向上するとともに、画像濃度が高くなり、ブリーディングが改善される。
前記非イオン活性剤としては、例えば、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物、高級脂肪族アミンエチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキサイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物、グリセロールの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトール及びソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルカノールアミン類の脂肪酸アミド等が挙られる。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。
前記界面活性剤の添加量は、前記カチオン性有機化合物100質量部に対し、0〜10質量部が好ましく、0.1〜1.0質量部がより好ましい。
前記塗工層には、本発明の目的及び効果を損なわない範囲で、更に必要に応じて、その他の成分を添加することができる。該その他の成分としては、アルミナ粉末、pH調整剤、防腐剤、酸化防止剤等の添加剤が挙げられる。
前記塗工層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記支持体上に塗工層液を含浸又は塗布する方法により行うことができる。前記塗工層液の含浸又は塗布方法としては、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、コンベンショナルサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、フィルムトランスファーサイズプレス、ブレードコーター、ロッドコーター、エアーナイフコーター、カーテンコーターなど各種塗工機で塗工することも可能であるが、コストの点から、抄紙機に設置されているコンベンショナルサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、フィルムトランスファーサイズプレスなどで含浸又は付着させ、オンマシンで仕上げてもよい。
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、0.5〜20g/mが好ましく、1〜15g/m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。
前記記録用メディアは、更に支持体の裏面にバック層、支持体と塗工層との間、また、支持体とバック層間にその他の層を形成してもよく、塗工層上に保護層を設けることもできる。これらの各層は単層であっても複数層であってもよい。
前記記録用メディアは、吸液特性が上記本発明の範囲であれば、インクジェット記録用メディアの他、電子写真記録用コート紙、市販のオフセット印刷用コート紙、グラビア印用コート紙などであってもよい。
(インク記録物)
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インク記録物は、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。
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るが、例えば、普通紙、印刷用塗工紙、光沢紙、特殊紙、布、フィルム、OHPシート、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、普通紙及び印刷用塗工紙の少なくともいずれかが好ましい。
前記普通紙は安価である点で有利である。また、前記印刷用塗工紙は光沢紙に比べ比較的安価でしかも平滑な光沢ある画像を与える点で有利である。しかし、乾燥性が悪く一般にインクジェット用には使用困難であったが、本発明の記録用インクにより乾燥性が向上し使用可能となった。
前記印刷用塗工紙は、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工層を設けてなる記録用メディアであって、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の記録用メディアへの転移量が2〜35ml/m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3〜40ml/mである。これらは従来の市販インクジェット用紙に比べ転移量、即ち、液体吸収能力が低いものである。
これらのうち特に転移量の多目である、即ち、液体吸収能力の比較的に高い記録用メディアにおいて本発明の記録用インクが特に有効である。具体的には、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の記録用メディアへの転移量が7〜20ml/m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9〜30ml/mである。
前記接触時間100msにおける液体の転移量が上記範囲を下回る場合には、ビーディングが発生しやすく、上回る場合には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。接触時間400msにおける液体の転移量が上記範囲を下回る場合には、乾燥性が不十分であるために拍車痕が発生しやすく、乾燥後の画像部の光沢が低くなりやすい。ただし、これらはあくまでも乾燥時間に関係し、高沸点の液体成分の配合量を適切な範囲とした本発明の記録用インクは上記範囲を下回る紙にても乾燥性向上にある程度の効果を有する。
これらの液体吸収能力の低い紙は、市販のオフセット印刷用コート紙、グラビア印刷用コート紙などとして入手可能である。
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。
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
(製造例1)
−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(東亜合成株式会社製、商品名:AS−6)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(東亜合成株式会社製、商品名:AS−6)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。滴下終了後、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 800gを調製した。
(製造例1−1)
−銅フタロシアニン顔料ポリマー微粒子分散体の作製−
次に、得られたポリマー溶液Aを46g、銅フタロシアニン顔料を33g、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、エバポレータを用いてメチルエチルケトン、及び水を留去した後、グリセリンを加えて、顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、及びグリセリン9.1質量%含有する製造例1−1の銅フタロシアニン顔料ポリマー微粒子分散体を作製した。
(製造例1−2)
−マゼンタ顔料ポリマー微粒子水分散体の作製−
製造例1−1において、銅フタロシアニン顔料の代わりにC.I.ピグメントレッド122を用いた以外は、製造例1−1と同様にして、製造例1−2のマゼンタ顔料ポリマー微粒子の水分散体を作製した。この製造例1−2のマゼンタ顔料ポリマー微粒子の水分散体は、顔料13.6質量%、樹脂4.5質量%(固形分18.1質量%)、及びグリセリン9.1質量%含有している。
(製造例1−3)
−イエロー顔料ポリマー微粒子水分散体の作製−
製造例1−1において、銅フタロシアニン顔料の代わりにC.I.ピグメントイエロー74を用いた以外は、製造例1−1と同様にして、製造例1−3のイエロー顔料ポリマー微粒子の水分散体を作製した。この製造例1−3のイエロー顔料ポリマー微粒子の水分散体は、顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、及びグリセリン9.1質量%含有している。
(製造例2)
−表面処理ブラック顔料分散液の調製−
CTAB比表面積が150m/g、DBP吸油量100ml/100gのカーボンブラック90gを、2.5N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いし乾燥させて、顔料20質量%(固形分20質量%)となるよう純水中に分散させて、製造例2の表面処理ブラック顔料分散液を作製した。
(製造例3)
−アクリルシリコーン微粒子分散体B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、ラテムルS−180(不飽和炭素を持つ反応性乳化剤、花王株式会社製、成分100質量%)8.0g、イオン交換水350gを加え混合し、65℃に昇温した。昇温後、反応開始剤であるt−ブチルパーオキソベンゾエート3.0g、イソアスコルビン酸ナトリウム1.0gを加え、5分間後にメタクリル酸メチル45g、メタクリル酸2エチルヘキシル160g、アクリル酸5g、メタクリル酸ブチル45g、メタクリル酸シクロヘキシル30g、ビニルトリエトキシシラン15g、ラテムルS−180(不飽和炭素を持つ反応性乳化剤、花王株式会社製、成分100質量%)8.0g、及びイオン交換水340gを混合し、3時間かけて滴下を行った。その後、80℃で2時間加熱熟成を行った後、常温まで冷却し、水酸化ナトリウムでpHを7〜8に調整した。エバポレータ用いてエタノールを留去し、水分調節して、固形分40質量%の製造例3のアクリルシリコーン微粒子分散体B溶液730gを作製した。
(実施例1)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・11.17質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・13.95質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は30.90質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)が、30.90/11.62より、2.66であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、(11.17+2.78)/11.62より、1.20であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。以後の実施例及び比較例についても同様である。
(実施例2)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・11.17質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・9.78質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は26.73質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、2.30であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、1.20であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(実施例3)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・13.49質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・7.46質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は26.73質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、2.30であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、1.40であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(実施例4)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・26.27質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は32.05質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、2.76であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、2.50であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(実施例5)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・10.00質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・10.95質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は26.73質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、2.30であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、1.10であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(実施例6)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・29.20質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・8質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・7.62質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・6.43質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は19.71質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.18質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計5.39質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は8.57質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、2.30であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、1.20であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(実施例7)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・11.17質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・4.55質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は21.50質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、1.85であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、1.20であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(実施例8)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・11.17質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・19.07質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は36.02質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、3.10であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、1.20であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(比較例1)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・29.76質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は35.54質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、2.80であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、3.06であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(比較例2)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・4.77質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・16.18質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は26.73質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、2.30であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、0.65であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(比較例3)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・10.00質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・21.40質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は37.18質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、3.20であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、1.10であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(比較例4)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・28.00質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・5質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・6.03質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・6.43質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は18.01質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.05質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計4.10質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は7.15質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、2.52であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、1.20であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
(比較例5)
−記録用インクの作製−
下記処方のインク組成物を調製し、pHを調整した後、平均孔径5μmのメンブレンフィルターで濾過を行い、記録用インクを作製した。
<インク組成>
・製造例1−1の銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体〔顔料10.9質量%、樹脂7.5質量%(固形分18.4質量%)、グリセリン9.1質量%、残りは水〕・・・30.55質量%
・製造例3のアクリルシリコーンエマルジョン〔固形分40質量%、残り水、体積平均粒径150nm、樹脂成分のガラス転移温度−15℃(示差熱立ち上がり)〜−6℃(変曲点)〕・・・15質量%
・湿潤剤としてのグリセリン・・・11.17質量%
・湿潤剤としての1,3ブタンジオール・・・3.39質量%
・浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール・・・2質量%
・フッ素系界面活性剤(FS−300、DuPont社製、有効成分40質量%)・・・2.5質量%
・防腐防カビ剤(プロキセルLV、アベシア社製)・・・0.05質量%
・pH調整剤(トリエタノールアミン)・・・0.3質量%
・シリコーンエマルジョン系消泡剤(KM−72F、信越化学工業株式会社製)・・・0.1質量%
・水・・・残部
上記インク組成のうち、常温(25℃)で液体の湿潤剤としてのグリセリン、1,3ブタンジオール、常温(25℃)で液体の浸透剤としての2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及び界面活性剤との合計含有量は20.34質量%であった。これらが、水よりも高沸点の25℃のインク中で液体の液体成分に該当する。
常温(25℃)で固体の着色剤の含有量は、3.33質量%であった。
樹脂成分は、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂と、アクリルシリコーンエマルジョンからの樹脂とで合計8.29質量%であった。着色剤と樹脂成分の合計含有量は11.62質量%であった。これが、25℃のインク中で固体である固体成分に該当する。したがって、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)は、1.75であった。
また、液体成分における沸点が280℃以上である高沸点の水溶性有機溶媒(こ例ではグリセリン)の合計含有量(A)の前記固体成分の全量(B)との比(A/B)に対する割合は、1.20であった。
なお、ここでの樹脂成分には、銅フタロシアニン顔料含有ポリマー微粒子分散体からの樹脂も含める。
次に、得られた実施例1〜8及び比較例1〜5の各記録用インクについて、以下のようにして、表面張力、pH、及び粘度を測定した。結果を表3に示す。
<pHの測定>
pHは、pHメーター(MODEL HM3A、東亜電波工業株式会社製)を使用して、23℃で測定した。
<粘度の測定>
粘度は、RE500形粘度計(東機産業株式会社製)を用いて、コーン34×R24、180rpm、3分間後の条件により、25℃で測定した。
<表面張力の測定>
表面張力は、表面張力測定装置(協和界面科学株式会社製、CBVP−Z)を用い、白金プレートを使用して25℃で測定した静的表面張力である。
Figure 0005224092
次に、得られた実施例1〜8及び比較例1〜5の各記録用インクについて、以下のようにして、印写試験を行った。
<印写試験>
得られた各記録用インクを使用して、インクジェットプリンタ(株式会社リコー製、GX5000)にて印写を行った。インクジェットプリンタのノズルプレート面にはシリコーン樹脂皮膜(室温硬化型シリコーンレジンSR2411、東レ・ダウコーニング株式会社製)が形成されており、その厚みは1.2μmであり、表面粗さ(Ra)は0.18μm、臨界表面張力は21.6mN/mであった。印写条件は、23℃、50%RHの環境下、ハイグレード普通紙・きれいモードで行った。また、ヘッド駆動波形を調整して、インク吐出量が一定になるようにした。
また、記録用メディアとして、下記のグラビア用塗工紙を使用した。このグラビア用塗工紙について、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の記録用メディアへの転移量は8.5ml/mであり、接触時間400msにおける純水の記録用メディアへの転移量は14.8ml/mであった。なお、純水の転移量の測定は23℃、50%RHの環境条件で行った。
<グラビア用塗工紙の作製>
ヒドロキシエーテルポテト澱粉(アベベ社、Solvicote 100)を3%濃度にて糊化し、この60℃糊液を用いて坪量76g/m、紙中灰分13%のノーサイズプレス中性原紙にトランスファー型ロールコーターを用いて両面の固形分付着量0.3g/mの塗布を行った。このサイズプレス紙を乾燥後、顔料100部に対して澱粉(日本食品加工MS−4600)2部、ラテックス(旭化成L−1457)7部を混合した塗液を用いてブレードコーターにて表裏に乾燥後固形分が各12g/mとなるようにコート層を設け、スーパーカレンダー処理を行った。
次に、得られた画像プリントについて、以下のようにして、ビーディング、画像乾燥性、吐出安定性の印写試験、及び長期停止時後の印写試験を評価した。結果を表4に示す。
<ビーディングの評価>
シアン又はグリーンのベタ画像部のビーディングの程度を目視で観察し、下記基準により評価した。
〔評価基準〕
◎:ビーディングの発生なく均一な印刷である
○:かすかにビーディングの発生が認められる
△:明確にビーディングの発生が認められる
×:甚だしいビーディングの発生が認められる
××:非常に甚だしいビーディングの発生が認められる
<画像乾燥性の評価>
12cm四方のシアンのベタ印字をし、10秒間後にベタ部にろ紙を当てて、ろ紙への転移から、下記の基準に従って乾燥性のランクを評価した。
〔乾燥性ランク〕
ランク1・・・ろ紙に多量にインク転移
ランク2・・・比較的多目に転移
ランク3・・・転移量は少な目(薄い)
ランク4・・・よく見るとわずかに転移が認められる
ランク5・・・全くない
<吐出安定性(間欠吐出安定性)評価の印写試験(短期の信頼性評価)>
25℃、20%RH環境下、インクジェットプリンタ(株式会社リコー製、GX5000)を用いて、実施例及び比較例の各記録用インクをセットしてから間欠吐出安定性評価を行った。ノズルチェックパターンを印写し、ノズルの目詰まりが無いことを確認した後に、30秒間吐出を行わない状態でキャリッジをスキャン(空スキャン)させた後、インクジェット用マットコート紙上に全ノズル各20滴印字した。その後、回復動作(パージ50滴)を行う評価を10回繰り返した。評価は20滴の印字中の特に第1滴目のドットの拡大写真を撮り、目視により以下の基準にて噴射状態(噴射の有無、噴射方向)評価した。
〔第1滴目のドット噴射方向評価の判断基準〕
○・・・噴射方向乱れが無く、ノズルがほぼ1列に並んでいる状態
△・・・若干噴射方向が乱れているが、第2発目の列に及んでいない状態
×・・・第1発目のドットが第2発目のドットのラインを超えている状態
××・・・噴射が見られない状態
<長期停止後の印写試験(ノズルの目詰まり評価)>
25℃、20%RH環境下、インクジェットプリンタ(株式会社リコー製、GX5000)を用いて、実施例1〜5及び比較例1〜4の各記録用インクをセットしてからノズルチェックパターンを印写し、ノズルの目詰まりが無いことを確認した後に、キャップユニットを下げることにより、記録ヘッドのキャップをしない状態(ノズルが乾燥しやすい状態;促進試験)にして、24時間放置した後に、ノズルチェックパターンを印写し、ノズルの目詰まりの程度を下記基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:目詰まり(不吐出)ノズルなし
○:目詰まりノズルが1本以上10本未満である
△:目詰まりノズルが10本以上30本未満である
×:目詰まりノズルが30本以上100本未満である
××:目詰まりノズルが100本以上である
Figure 0005224092

比較例4では、コックリングによるコスレが見られた。
表4の結果から、実施例1〜8の各記録用インクは、印字後1分間以内で擦っても殆ど色汚れがしない、乾燥時間に殆ど問題のない画像が得られた。更に、画像は鮮明であり、印刷物に近い画像が得られた。
本発明の記録用インクは、液体吸収能力の低い、塗工紙においても、乾燥速度に問題がなく、鮮明で商業・出版印刷物に近い画像が得られるので、インクメディアセット、インクカートリッジ、インク記録物、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好適に用いることができる。
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。
図1は、本発明のインクカートリッジの一例を示す図である。 図2は、図1のインクカートリッジのケースも含めた図である。 図3は、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す概略説明図である。 図4は、図3のインクジェット記録装置の内部構造の一例を示す概略説明図である。 図5は、本発明のインクジェットヘッドの一例を示す概略拡大図である。 図6は、本発明のインクジェットヘッドのノズル列を示す概略図である。 図7は、本発明のインクジェット記録装置における液体供給装置の分解斜視説明図である。 図8は、図7の拡大分解斜視図である。 図9は、サブタンクの模式的側面説明図である。 図10Aは、図9のA−A線での概略断面図である。 図10Bは、図9のA−A線での概略断面図である。 図11は、本発明のインクジェットプリンタの維持ユニットの上方向から見た図である。 図12は、本発明のインクジェットプリンタの維持ユニットの一例を示す概略説明図である。 図13は、本発明のインクジェットヘッドのノズル板の一例を示す概略断面図である。 図14Aは、本発明のインクジェットヘッドのノズル板を示す概略説明図である。 図14Bは、本発明のインクジェットヘッドのノズル板を示す概略説明図である。 図14Cは、本発明のインクジェットヘッドのノズル板を示す概略説明図である。 図15Aは、比較のインクジェットヘッドのノズル板を示す概略説明図である。 図15Bは、比較のインクジェットヘッドのノズル板を示す概略説明図である。 図15Cは、比較のインクジェットヘッドのノズル板を示す概略説明図である。 図16は、ディスペンサを用いた塗布により、シリコーン樹脂を塗布して撥インク膜を形成する状態を示す図である。 図17Aは、本発明のニードル先端の塗布口と塗布対象であるノズル板への塗布幅との関係を示す図である。 図17Bは、一般のニードルの先端と塗布対象であるノズル板への塗布幅との関係を示す図である。 図18は、ディスペンサを用いた塗布動作を示す図である。 図19は、ノズル内壁の所望の深さまでシリコーン樹脂の撥インク層を形成した状態を示す図である。 図20は、本発明のインクジェットヘッドの一例を示し、エキシマレーザ加工でノズル孔が形成された状態を示す図である。 図21は、ノズル孔を加工する際に使用するエキシマレーザ加工機の構成を示した図である。 図22Aは、インクジェットヘッドの製造方法におけるノズル板製造工程におけるノズル形成部材の基材を示す図である。 図22Bは、樹脂フィルムの表面にSiO薄膜層を形成する工程を示す図である。 図22Cは、フッ素系撥水剤を塗布する工程を示す図である。 図22Dは、撥水膜蒸着後の空中放置工程を示す図である。 図22Eは、粘着テープを貼り付ける工程を示す図である。 図22Fは、ノズル孔の加工工程を示す図である。 図23は、インクジェットヘッド製造方法によりインクジェットヘッドを製造する際に使用する装置の概要を示す図である。
符号の説明
1 装置本体
2 給紙トレイ
3 排紙トレイ
6 インクカートリッジ装填部
7 操作部
8 前カバー
10 インクカートリッジ
11 ガイドロッド
12 ステー
13 キャリッジ
14 記録ヘッド
15 サブタンク
16 供給チューブ
22 用紙
23 給紙コロ
24 分離パッド
25 ガイド
31 搬送ベルト
32 カウンタローラ
33 搬送ガイド
34 押さえ部材
36 帯電ローラ
37 搬送ローラ
38 テンションローラ
41 インク袋
42 インク注入口
43 インク排出口
44 カートリッジ外装
71 維持回復機構(サブシステム)
100 インク収容部
101 ケース本体
102 フィルム状部材
103 バネ(スプリング)
113 連結部材
121 空気流路
126 蓄積部
131 大気開放穴
132 大気開放弁機構
133 ホルダ
134 弁座
135 ボール
136 スプリング

Claims (22)

  1. 着色剤及び樹脂を含み25℃のインク中で固体である固体成分、水よりも沸点が高く25℃のインク中で液体である液体成分、及び水を含有する記録用インクであって、
    前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量が8.5質量%以上15質量%未満であり、前記液体成分における沸点が280℃以上である高沸点水溶性有機溶媒の含有量(A)の前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(A/B)が1.1〜2.5であり、前記液体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(C)と、前記固体成分の前記記録用インクにおける合計含有量(B)との比(C/B)が1.85〜3.10であり、前記液体成分が、湿潤剤、浸透剤及び界面活性剤を含有し、該湿潤剤が、グリセリン、1,3−ブタンジオール、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2−ピロリドン及びN−メチル−2−ピロリドンから選択される少なくとも1種であり、浸透剤が炭素数8〜11のポリオール化合物であり、該界面活性剤がフッ素系界面活性剤を含有し、かつ沸点が280℃以上である高沸点水溶性有機溶媒がグリセリンであることを特徴とする記録用インク。
  2. 樹脂が、樹脂微粒子を含有することを特徴とする請求項1に記載の記録用インク。
  3. 前記樹脂微粒子がアクリルシリコーン樹脂を含み、かつ該アクリルシリコーン樹脂のガラス転移温度が25℃以下であることを特徴とする請求項2に記載の記録用インク。
  4. 前記樹脂微粒子の樹脂エマルジョン中での体積平均粒径が10〜1,000nmであることを特徴とする請求項2又は3に記載の記録用インク。
  5. 着色剤が、ポリマー微粒子に水不溶乃至水難溶性の色材を含有させてなるポリマーエマルジョン型の顔料であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の記録用インク。
  6. 前記着色剤が、アニオン性親水基を表面に有する顔料であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の記録用インク。
  7. 25℃での表面張力が35mN/m以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の記録用インク。
  8. 請求項1から7のいずれか一項に記載の記録用インクと、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有する記録用メディアとを有するインクメディアセットであって、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が2〜35ml/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が3〜40ml/mであることを特徴とするインクメディアセット。
  9. 請求項1から7のいずれか一項に記載の記録用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カートリッジ。
  10. 請求項1から7のいずれか一項に記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて記録用メディアに画像を記録するインク飛翔工程を少なくとも含むことを特徴とするインクジェット記録方法。
  11. 記録用メディアが、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有してなり、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が2〜35ml/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が3〜40ml/mであることを特徴とする請求項10に記載のインクジェット記録方法。
  12. 刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項10又は11に記載のインクジェット記録方法。
  13. インクを飛翔させるインクジェットヘッドのインク吐出用開口部が形成されているプレート面に撥インク層を有することを特徴とする請求項10から12のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
  14. 前記撥インク層が、フッ素系材料及びシリコーン系材料のいずれかを含有することを特徴とする請求項13に記載のインクジェット記録方法。
  15. 前記撥インク層の表面粗さ(Ra)が0.2μm以下であることを特徴とする請求項13又は14に記載のインクジェット記録方法。
  16. インク吐出用開口部近傍における該開口部の中心線に垂直な平面での断面が、プレート基材表面から離れるに従って漸次大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項13から15のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
  17. 前記撥インク層の厚みが1Å(0.1nm)以上であることを特徴とする請求項13から16のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
  18. 前記撥インク層の臨界表面張力が5〜40mN/mであることを特徴とする請求項13から16のいずれか一項に記載のインクジェット記録方法。
  19. 請求項1から7のいずれか一項に記載の記録用インクに刺激を印加し、該記録用インクを飛翔させて画像を記録用メディアに記録するインク飛翔手段を少なくとも有することを特徴とするインクジェット記録装置。
  20. 刺激が、熱、圧力、振動及び光から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項19に記載のインクジェット記録装置。
  21. 記録用メディア上に請求項1から7のいずれか一項に記載の記録用インクを用いて形成された画像を有してなることを特徴とするインク記録物。
  22. 記録用メディアが、支持体と、該支持体の少なくとも一方の面に塗工層を有してなり、動的走査吸液計で測定した接触時間100msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が2〜35ml/mであり、かつ接触時間400msにおける純水の前記記録用メディアへの転移量が3〜40ml/mであることを特徴とする請求項21に記載のインク記録物。
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