説明

インクセット及びその製造方法並びにインクジェット記録装置

【課題】本発明は、ブラックとブラック以外の色の間のカラーブリードの発生を抑制することが可能なインクセット及び該インクセットの製造方法並びに該インクセットを有するインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【解決手段】インクセットは、ブラックのインクと、ブラック以外の色のインクを有し、ブラックのインク及びブラック以外の色のインクは、それぞれ、水、界面活性剤、第一の顔料、第二の顔料と親水性基を有する樹脂とを含む着色粒子及びアニオン性のポリウレタン粒子を含み、第一の顔料は、界面活性剤により水中に分散されており、ブラックのインク中の第一の顔料の含有量、第二の顔料の含有量及びポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(Bk)[質量%]、R(Bk)[質量%]及びU(Bk)[質量%]とし、ブラック以外の色のインク中の第一の顔料の含有量、第二の顔料の含有量及びポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(CL)[質量%]、R(CL)[質量%]及びU(CL)[質量%]とすると、式
1≦[R(Bk)/S(Bk)]/[R(CL)/S(CL)]≦100
1≦[R(Bk)+S(Bk)]/[R(CL)+S(CL)]≦10
2≦R(Bk)+S(Bk)≦20
0.2≦U(Bk)/U(CL)≦5
0.5≦U(Bk)≦1.8
を満たす。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、インクセット、インクセットの製造方法及びインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【0002】
インクジェット用の水性顔料インクにおいては、高い画像濃度、耐擦過性(インクの付着した紙を擦ったときの汚れにくさ)、保存安定性、ヘッドからのインクの吐出安定性、ブリード耐性等が求められている。
【0003】
特許文献1には、カーボンブラック、分散剤、ポリウレタン樹脂粒子、および水を含有するインクジェット用記録インクが開示されている。このとき、カーボンブラックがチャンネルブラック及び/又はガスブラックであり、ポリウレタン樹脂粒子がアニオン性自己乳化型のエーテル系ポリウレタン樹脂粒子であり、アニオン性自己乳化型エーテル系ポリウレタン樹脂粒子は、酸価が40以上120以下及び分子量が500以上50000以下、一次粒子の平均径が20nm以下のものである。
【0004】
しかしながら、ブラックとブラック以外の色の間で、カラーブリードが発生するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、ブラックとブラック以外の色の間のカラーブリードの発生を抑制することが可能なインクセット及び該インクセットの製造方法並びに該インクセットを有するインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明は、ブラックのインクと、ブラック以外の色のインクを有するインクセットであって、前記ブラックのインク及び前記ブラック以外の色のインクは、それぞれ、水、界面活性剤、第一の顔料、第二の顔料と親水性基を有する樹脂とを含む着色粒子及びアニオン性のポリウレタン粒子を含み、前記第一の顔料は、前記界面活性剤により前記水中に分散されており、前記ブラックのインク中の前記第一の顔料の含有量、前記第二の顔料の含有量及び前記ポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(Bk)[質量%]、R(Bk)[質量%]及びU(Bk)[質量%]とし、前記ブラック以外の色のインク中の前記第一の顔料の含有量、前記第二の顔料の含有量及び前記ポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(CL)[質量%]、R(CL)[質量%]及びU(CL)[質量%]とすると、式
1≦[R(Bk)/S(Bk)]/[R(CL)/S(CL)]≦100
1≦[R(Bk)+S(Bk)]/[R(CL)+S(CL)]≦10
2≦R(Bk)+S(Bk)≦20
0.2≦U(Bk)/U(CL)≦5
0.5≦U(Bk)≦1.8
を満たすことを特徴とする。
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項1記載のインクセットにおいて、前記ブラックのインクに含まれる前記ポリウレタン粒子の重量平均分子量は、前記ブラック以外の色のインクに含まれる前記ポリウレタン粒子の重量平均分子量以上であることを特徴とする。
【0008】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のインクセットにおいて、前記ブラックのインクに含まれる前記ポリウレタン粒子は、重量平均分子量が1.3×10以上3.0×10以下であることを特徴とする。
【0009】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のインクセットにおいて、前記ブラックのインク及び前記ブラック以外の色のインクは、それぞれ、平均粒径(D50)が70nm以上150nm以下であることを特徴とする。
【0010】
請求項5に記載の発明は、ブラックのインクと、ブラック以外の色のインクを有するインクセットを製造する方法であって、前記ブラックのインク及び前記ブラック以外の色のインクは、それぞれ、水、界面活性剤、第一の顔料、第二の顔料と親水性基を有する樹脂とを含む着色粒子及びアニオン性のポリウレタン粒子を含み、前記ブラックのインク及び前記ブラック以外の色のインクを製造する工程は、それぞれ、前記第一の顔料が前記界面活性剤により前記水中に分散されている第一の液を調製する工程と、前記着色粒子が前記水中に分散されている第二の液を調製する工程を有し、前記ブラックのインク中の前記第一の顔料の含有量、前記第二の顔料の含有量及び前記ポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(Bk)[質量%]、R(Bk)[質量%]及びU(Bk)[質量%]とし、前記ブラック以外の色のインク中の前記第一の顔料の含有量、前記第二の顔料の含有量及び前記ポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(CL)[質量%]、R(CL)[質量%]及びU(CL)[質量%]とすると、式
1≦[R(Bk)/S(Bk)]/[R(CL)/S(CL)]≦100
1≦[R(Bk)+S(Bk)]/[R(CL)+S(CL)]≦10
2≦R(Bk)+S(Bk)≦20
0.2≦U(Bk)/U(CL)≦5
0.5≦U(Bk)≦1.8
を満たすことを特徴とする。
【0011】
請求項6に記載の発明は、請求項6に記載のインクセットの製造方法において、前記ブラックのインクを製造する際に調製される前記第一の液の平均粒径(D50)をD(S−Bk)[nm]、前記ブラック以外の色のインクを製造する際に調製される前記第一の液の平均粒径をD(S−CL)[nm]とすると、式
60≦D(S−CL)≦D(S−Bk)≦130
を満たすことを特徴とする。
【0012】
請求項7に記載の発明は、インクジェット記録装置において、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のインクセットを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、ブラックとブラック以外の色の間のカラーブリードの発生を抑制することが可能なインクセット及び該インクセットの製造方法並びに該インクセットを有するインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明のインクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。
【図2】図1のインクジェット記録装置の全体構成を示す概略図である。
【図3】図2のインクジェット記録装置の部分拡大図である。
【図4】本発明で用いられるインクカートリッジの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【0016】
本発明のインクセットは、ブラックのインクと、ブラック以外の色のインクを有し、ブラックのインク及びブラック以外の色のインクは、それぞれ、水、界面活性剤、第一の顔料、第二の顔料と親水性基を有する樹脂とを含む着色粒子及びアニオン性のポリウレタン粒子を含む。このとき、第一の顔料は、界面活性剤により水中に分散されている。また、ブラックのインク中の第一の顔料の含有量、第二の顔料の含有量及びポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(Bk)[質量%]、R(Bk)[質量%]及びU(Bk)[質量%]とし、ブラック以外の色のインク中の第一の顔料の含有量、第二の顔料の含有量及びポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(CL)[質量%]、R(CL)[質量%]及びU(CL)[質量%]とすると、式
1≦[R(Bk)/S(Bk)]/[R(CL)/S(CL)]≦100
1≦[R(Bk)+S(Bk)]/[R(CL)+S(CL)]≦10
2≦R(Bk)+S(Bk)≦20
0.2≦U(Bk)/U(CL)≦5
0.5≦U(Bk)≦1.8
を満たす。
【0017】
ポリウレタン粒子は、界面活性剤により水中に分散されている第一の顔料に吸着して、分散を安定化させることができる。このとき、式
1≦[R(Bk)/S(Bk)]/[R(CL)/S(CL)]
を満たすため、ブラックのインク中の第一の顔料に吸着していないポリウレタン粒子が多くなる。ここで、第一の顔料に吸着していない、即ち、遊離しているポリウレタン粒子は、造膜作用を有するため、ブラックのインクは、紙等の記録媒体に着弾して、水分が蒸発する際に粘度が上昇しやすくなる。その結果、ブラックのインクがブラック以外の色のインクの側に染み出しにくくなり、ブラックとブラック以外の色の間のカラーブリードの発生を抑制することができる。
【0018】
一方、[R(Bk)/S(Bk)]/[R(CL)/S(CL)]が100を超えると、画像濃度が低下することがある。また、[R(Bk)+S(Bk)]/[R(CL)+S(CL)]が1未満であると、吐出安定性が低下することがあり、10を超えると、画像濃度が低下することがある。さらに、R(Bk)+S(Bk)が2質量%未満であると、画像濃度が低下することがあり、20質量%を超えると、吐出安定性が低下することがある。また、U(Bk)/U(CL)が0.2未満であると、吐出安定性又は耐擦過性が低下することがあり、5を超えると、吐出安定性又は保存安定性が低下することがある。さらに、U(Bk)が0.5質量%未満であると、保存安定性及び耐擦過性が低下することがあり、1.8を超えると、吐出安定性及び画像濃度が低下することがある。
【0019】
また、式
1≦[R(Bk)/S(Bk)]−[R(CL)/S(CL)]≦3.5
を満たすことが好ましい。[R(Bk)/S(Bk)]−[R(CL)/S(CL)]が1未満であると、ブラックとブラック以外の色の間のカラーブリードが発生することがあり、3.5を超えると、ブラックの画像濃度が低下することがある。
【0020】
ポリウレタン粒子としては、特に限定されないが、ポリウレタンエマルジョンに含まれる粒子等を用いることができる。
【0021】
ポリウレタンエマルジョンは、O/W型のエマルジョンであり、乳化剤を用いてポリウレタンを乳化したエマルジョンと、乳化剤の作用を有する官能基を共重合等により導入した自己乳化型のエマルジョンがある。中でも、顔料や分散剤との組み合わせにおいて、分散安定性に優れていることから、自己乳化型のエマルジョンが好ましい。このとき、顔料の固着性、分散安定性の点から、エーテル型のエマルジョンが好ましい。
【0022】
ポリウレタンエマルジョンの市販品としては、SF460、SF460S、SF420、SF110、SF300、SF361(日本ユニカー社製)、ボンディックシリーズ(DIC社製)、タケラックW、WSシリーズ(三井化学社製)等が挙げられる。
【0023】
ブラックのインクに含まれるポリウレタン粒子の重量平均分子量は、ブラック以外の色のインクに含まれるポリウレタン粒子の重量平均分子量以上であることが好ましい。ブラックのインクに含まれるポリウレタン粒子の重量平均分子量がブラック以外の色のインクに含まれるポリウレタン粒子の重量平均分子量未満であると、耐擦過性が低下することがある。
【0024】
ブラックのインクに含まれるポリウレタン粒子は、重量平均分子量が1.3×10〜3.0×10であることが好ましい。ブラックのインクに含まれるポリウレタン粒子の重量平均分子量が1.3×10未満であると、耐擦過性が低下することがあり、3.0×10を超えると、ブラックインクの吐出安定性が低下することがある。
【0025】
なお、数平均分子量及び重量平均分子量は、展開溶媒として、N−メチル−2−ピロリドンを用いるGPCにより測定されるポリスチレン換算の分子量である。
【0026】
本発明においては、ポリウレタンエマルジョンを単独で用いてもよいし、アクリル樹脂エマルジョン、スチレン−アクリル樹脂エマルジョン、アクリル−シリコーン系樹脂エマルジョン、フッ素樹脂エマルジョン等と併用してもよい。
【0027】
スチレン−アクリル系樹脂エマルジョンの市販品としては、J−450、J−734、J−7600、J−352、J−390、J−7100、J−741、J74J、J−511、J−840、J−775、HRC−1645、HPD−71(以上、ジョンソンポリマー社製)等が挙げられる。
【0028】
アクリル−シリコーン系樹脂エマルジョンの市販品としては、UVA383MA(BASF社製)、AP4710(昭和高分子社製)等が挙げられる。
【0029】
フッ素樹脂エマルジョンの市販品としては、FE4300、FE4500、FE4400(以上、旭硝子社製)等が挙げられる。
【0030】
各色のインクに含まれる顔料としては、特に限定されないが、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、インジゴ系、チオインジゴ系、ペリレン系、イソインドレノン系、アニリンブラック、アゾメチン系、ローダミンBレーキ顔料、カーボンブラック等の有機顔料;酸化鉄、酸化チタン、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、紺青、カドミウムレッド、クロムイエロー、金属粉等の無機顔料が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【0031】
なお、第一の顔料及び第二の顔料は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【0032】
ブラックのインクに含まれるカーボンブラックは、ファーネス法、チャネル法を用いて製造されており、一次粒径が15〜40nmであり、BET比表面積が50〜300m/gであり、DBP吸油量が40〜150ml/100gであり、揮発分が0.5〜10%であり、pHが2〜9であることが好ましい。
【0033】
カーボンブラックの市販品としては、No.2300、No.900、MCF−88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100、No.2200B(以上、三菱化学社製)、Raven700、5750、5250、5000、3500、1255(以上、コロンビア社製)、Regal400R、330R、660R、MogulL、Monarch700、800、880、900、1000、1100、1300、Monarch1400(以上、キャボット社製)、カラーブラックFW1、FW2、FW2V、FW18、FW200、S150、S160、S170、プリンテックス35、U、V、140U、140V、スペシャルブラック6、5、4A、4(以上、デグッサ社製)等が挙げられる。
【0034】
ブラック以外の色のインクとしては、特に限定されないが、イエロー、マゼンタ、シアン、レッド、グリーン、ブルー等のインクを用いることができる。
【0035】
イエローのインクに含まれる顔料の市販品としては、C.I.ピグメントイエロー1(ファストイエローG)、2、3、12(ジスアゾイエローAAA)、13、14、16、17、20、23、24、34、35、37、42(黄色酸化鉄)、53、55、73、74、75、81、83(ジスアゾイエローHR)、86、93、95、97、98、100、101、104、108、109、110、114、117、120、125、128、129、137、138、139、147、148、150、151、153、154、155、166、168、180、185等が挙げられる。
【0036】
マゼンタのインクに含まれる顔料の市販品としては、C.I.ピグメントレッド1、2、3、5、7、9、12、17、22(ブリリアントファーストスカーレット)、23、31、38、48:1(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、97、101(ベンガラ)、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、175、176、178、179、180、184、185、190、192、193、202、209、215、216、217、219、220、223、226、227、228、238、240、254、255、272等が挙げられる。
【0037】
シアンのインクに含まれる顔料の市販品としては、C.I.ピグメントブルー1、2、3、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、22、56、60、63、64、バットブルー4、バットブルー60等が挙げられる。
【0038】
レッド、グリーン、ブルーのインクに含まれる顔料の市販品としては、C.I.ピグメントレッド177、194、224、C.I.ピグメントオレンジ16、36、43、51、55、59、61、71、C.I.ピグメントバイオレット3、19、23、29、30、37、40、50、C.I.ピグメントグリーン7、36等が挙げられる。
【0039】
界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤を用いることができる。
【0040】
ノニオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンミリスチルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等の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オクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等の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−α−ナフチルエーテル、ポリオキシエチレン−β−ナフチルエーテル、ポリオキシエチレンモノスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル、ポリオキシエチレンモノスチリルナフチルエーテル、ポリオキシエチレンジスチリルナフチルエーテル等が挙げられる。また、これらのノニオン性界面活性剤のポリオキシエチレンの一部をポリオキシプロピレンに置換したポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロック共重合体や、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等の芳香環を有する化合物をホルマリン等で縮合させた縮合物も用いることができる。
【0041】
ノニオン系界面活性剤のHLBは、12〜19.5であることが好ましく、13〜19がさらに好ましい。ノニオン系界面活性剤のHLBが12未満であると、ノニオン系界面活性剤の水に対するなじみが低下して、第一の顔料の分散安定性が低下することがあり、19.5を超えると、ノニオン系界面活性剤が第一の顔料に吸着しにくくなって、第一の顔料の分散安定性が低下することがある。
【0042】
アニオン性界面活性剤としては、特に限定されないが、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンモノスチリルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンモノスチリルフェニルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレンモノスチリルフェニルエーテルカルボン酸塩、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテルカルボン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩をホルマリンで縮合させた縮合物、メラニンスルホン酸塩をホルマリンで縮合させた縮合物、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩、スルホコハク酸アルキル二塩、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二塩、アルキルスルホ酢酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルスルホン酸塩、N−アシルアミノ酸塩、アシル化ペプチド、石鹸等が挙げられる。
【0043】
両性界面活性剤としては、特に限定されないが、ラウリルジメチルベタイン、N−アルキルグリシン、アルキルジアミノエチルグリシン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。
【0044】
着色粒子は、第二の顔料及び親水性基を有する樹脂を用いてマイクロカプセル化することにより、製造することができる。
【0045】
第二の顔料をマイクロカプセル化する方法としては、特に限定されないが、化学的製法、物理的製法、物理化学的製法、機械的製法等が挙げられる。具体例を以下に記載する。
・界面重合法(2種のモノマー又は2種の反応性物質を、第二の顔料が分散されている有機溶媒と水性溶媒に別々に溶解させた後、有機溶媒相と水性溶媒相の界面で反応させる方法)
・in−situ重合法(液体若しくは気体のモノマーと触媒、又は、2種の反応性物質を水性溶媒相又は第二の顔料が分散されている有機溶媒相から供給して反応させる方法)
・液中硬化被膜法(親水性基を有する樹脂が有機溶媒中に溶解している溶液中に第二の顔料が分散されている分散液の滴を硬化剤等により、水性溶媒中で不溶化させる方法)
・コアセルベーション(相分離)法(親水性基を有する樹脂が有機溶媒中に溶解している溶液中に第二の顔料が分散されている分散液を、樹脂濃度の高いコアセルベート(濃厚相)と希薄相に分離させる方法)
・液中乾燥法(親水性基を有する樹脂が有機溶媒中に溶解している溶液中に第二の顔料が分散されている分散液を、水性溶媒中に投入して、複合エマルジョンとした後、有機溶媒を除去する方法)
・融解分散冷却法(常温で固化する親水性基を有する樹脂を加熱により溶融させた溶融液中に第二の顔料が分散されている分散液を微細な粒子にした後、冷却する方法)
・気中懸濁被覆法(流動床を用いて、第二の顔料を気流中に浮遊させながら、親水性基を有する樹脂を含む液を噴霧する方法)
・スプレードライング法(親水性基を有する樹脂が有機溶媒中に溶解している溶液中に第二の顔料が分散されている分散液を噴霧して熱風と接触させ、有機溶媒を蒸発させる方法)
・酸析法(アニオン性基を有する樹脂のアニオン性基の少なくとも一部を塩基性化合物で中和し、第二の顔料と共に水性溶媒中で混練した後、酸性化合物で中性又は酸性にして、樹脂を析出させ、さらに塩基性化合物で中和する方法)
・転相乳化法(アニオン性基を有する樹脂が有機溶媒中に溶解している溶液中に第二の顔料が分散されている分散液中に水を投入する、又は、水中に分散液を投入する方法)
親水性基を有する樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、多糖類、ゼラチン、アラビアゴム、デキストラン、カゼイン、タンパク質、天然ゴム、カルボキシポリメチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、セルロース、エチルセルロース、メチルセルロース、ニトロセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリスチレン、(メタ)アクリル酸の重合体または共重合体、(メタ)アクリル酸エステルの重合体又は共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、アルギン酸ナトリウム、脂肪酸、パラフィン、ミツロウ、水ロウ、硬化牛脂、カルナバロウ、アルブミン等が挙げられる。中でも、カルボキシル基、スルホン酸基等のアニオン性基を有する樹脂が好ましい。
【0046】
親水性基として、ノニオン性基を有する樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、2−オキサゾリンのカチオン開環重合体等が挙げられる。中でも、水溶性が低く、熱水に溶解しやすく、冷水に溶解しにくいという性質を有するため、ポリビニルアルコールの完全ケン化物が好ましい。
【0047】
なお、マイクロカプセル化する方法に応じて、親水性基を有する樹脂を選択することが好ましい。例えば、界面重合法を用いる場合は、親水性基を有する樹脂として、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリビニルピロリドン、エポキシ樹脂等を用いることが好ましい。in−situ重合法を用いる場合は、親水性基を有する樹脂として、(メタ)アクリル酸エステルの重合体又は共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド等を用いることが好ましい。液中硬化法を用いる場合は、親水性基を有する樹脂として、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ゼラチン、アルブミン、エポキシ樹脂等を用いることが好ましい。コアセルベーション法を用いる場合は、親水性基を有する樹脂として、ゼラチン、セルロース類、カゼイン等を用いることが好ましい。
【0048】
親水性基を有する樹脂の数平均分子量は、マイクロカプセル化することを考慮すると、2×10以上であることが好ましい。
【0049】
第二の顔料に対する親水性基を有する樹脂の質量比は、0.10〜0.90であることが好ましく、0.20〜0.70がさらに好ましい。第二の顔料に対する親水性基を有する樹脂の質量比が0.10未満であると、第二の顔料の表面を被覆しにくくなることがあり、0.90を超えると、第二の顔料の発色性が低下することがある。
【0050】
なお、第二の顔料として、自己分散性の有機顔料又は自己分散性のカーボンブラックを用いると、着色粒子中の親水性基を有する樹脂の含有量が比較的小さくても、第二の顔料の分散性が向上するため、インクの保存安定性を確保することができる。
【0051】
マイクロカプセル化する際に用いられる水性溶媒としては、特に限定されないが、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルキルアルコール類;ベンゾール、トルオール、キシロール等の芳香族炭化水素類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;クロロホルム、二塩化エチレン等の塩素化炭化水素類;アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類等が挙げられる。
【0052】
着色粒子は、マイクロカプセル化した後、遠心分離、濾過等により精製されていることが好ましい。
【0053】
着色粒子の平均粒径(D50)は、50〜180nmであることが好ましい。
【0054】
なお、平均粒径(D50)は、マイクロトラックUPA−150(日機装社製)を用いて、固形分濃度が0.01質量%になるように純水で希釈したサンプルを測定することにより得られる。
【0055】
各色のインクは、湿潤剤をさらに含むことが好ましい。
【0056】
湿潤剤としては、特に限定されないが、沸点が250℃を超える湿潤剤A及び沸点が140〜250℃である湿潤剤Bを併用することが好ましい。
【0057】
湿潤剤Aとしては、23℃、80%RHの環境における平衡水分量が40質量%以上である多価アルコールであれば、特に限定されないが、1,2,3−ブタントリオール、1,2,4−ブタントリオール(bp190−191℃/24hPa)、グリセリン(bp290℃)、ジグリセリン(bp270℃/20hPa)、トリエチレングリコール(bp285℃)、テトラエチレングリコール(bp324−330℃)等が挙げられる。中でも、グリセリンが好ましい。
【0058】
湿潤剤Bとしては、23℃、80%RHの環境における平衡水分量が40質量%以上である多価アルコールであれば、特に限定されないが、ジエチレングリコール(bp245℃)、1,3−ブタンジオール(bp203−204℃)等が挙げられる。中でも、1,3−ブタンジオールが好ましい。
【0059】
湿潤剤Aに対する湿潤剤Bの質量比は、通常、10/90〜90/10である。
【0060】
なお、平衡水分量は、塩化カリウム飽和水溶液を用いて、23±1℃、80±3%RHに保持したデシケーター内に湿潤剤1gを秤量したシャーレを保管し、式
(湿潤剤に吸収された水の質量)/(湿潤剤の質量)×100
で表される飽和水分量[質量%]を算出することにより得られる。
【0061】
なお、湿潤剤A及び/又は湿潤剤Bと共に、湿潤剤Cを併用してもよい。
【0062】
湿潤剤Cとしては、特に限定されないが、ジプロピレングリコール(bp232℃)、1,5−ペンタンジオール(bp242℃)、3−メチル−1,3−ブタンジオール(bp203℃)、プロピレングリコール(bp187℃)、2−メチル−2,4−ペンタンジオール(bp197℃)、エチレングリコール(bp196−198℃)、トリプロピレングリコール(bp267℃)、ヘキシレングリコール(bp197℃)、ポリエチレングリコール(粘調液体〜固体)、ポリプロピレングリコール(bp187℃)、1,6−ヘキサンジオール(bp253−260℃)、1,2,6−ヘキサントリオール(bp178℃)、トリメチロールエタン(固体、mp199−201℃)、トリメチロールプロパン(固体、mp61℃)等の多価アルコール;エチレングリコールモノエチルエーテル(bp135℃)、エチレングリコールモノブチルエーテル(bp171℃)、ジエチレングリコールモノメチルエーテル(bp194℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(bp231℃)、エチレングリコールモノ2−エチルヘキシルエーテル(bp229℃)、プロピレングリコールモノエチルエーテル(bp132℃)等の多価アルコールアルキルエーテル;エチレングリコールモノフェニルエーテル(bp237℃)、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の多価アルコールアリールエーテル;N−メチル−2−ピロリドン(bp202℃)、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン(bp226℃)、ε−カプロラクタム(bp270℃)、γ−ブチロラクトン(bp204−205℃)等の含窒素複素環化合物;ホルムアミド(bp210℃)、N−メチルホルムアミド(bp199−201℃)、N,N−ジメチルホルムアミド(bp153℃)、N,N−ジエチルホルムアミド(bp176−177℃)等のアミド;モノエタノールアミン(bp170℃)、ジエタノールアミン(bp268℃)、トリエタノールアミン(bp360℃)、N,N−ジメチルモノエタノールアミン(139℃)、N−メチルジエタノールアミン(bp243℃)、N−メチルエタノールアミン(bp159℃)、N−フェニルエタノールアミン(bp282−287℃)、3−アミノプロピルジエチルアミン(bp169℃)等のアミン;ジメチルスルホキシド(bp139℃)、スルホラン(bp285℃)、チオジグリコール(bp282℃)等の含硫黄化合物;プロピレンカーボネート、炭酸エチレン等が挙げられる。
【0063】
これら以外の湿潤剤Cとしては、単糖類、二糖類、オリゴ糖類(三糖類、四糖類を含む)、多糖類等の糖類及びその誘導体等の固体湿潤剤が挙げられる。
【0064】
糖類の具体例としては、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロース、マルトトリオース等が挙げられる。
【0065】
ここで、多糖類とは、広義の糖を意味し、α−シクロデキストリン、セルロース等の自然界に広く存在する物質を含む。
【0066】
糖類の誘導体としては、一般式
HOCH(CHOH)CHOH
(式中、nは2〜5の整数である。)
で表される糖アルコール等の還元糖;アルドン酸、ウロン酸等の酸化糖;アミノ酸、チオ酸等が挙げられる。中でも、マルチトール、ソルビット等の糖アルコールが好ましい。
【0067】
各色のインクは、浸透剤をさらに含むことが好ましい。これにより、インクの表面張力が低下し、記録媒体にインク滴が着弾した後、記録媒体にインクが浸透しやすくなるため、フェザリングやカラーブリードの発生を抑制することができる。
【0068】
浸透剤としては、特に限定されないが、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤等の界面活性剤が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【0069】
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオール、グリコールエーテル、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ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、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、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アミン、ポリオキシエチレンアルキルアミド、アセチレングリコール等が挙げられる。
【0070】
アニオン性界面活性剤としては、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、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等が挙げられる。
【0071】
両性界面活性剤としては、ラウリルジメチルベタイン、N−アルキルグリシン、アルキルジアミノエチルグリシン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等が挙げられる。
【0072】
フッ素系界面活性剤としては、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、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エチレンオキサイド付加物、パーフルオロアルキルベタイン、パーフルオロアルキルアミンオキサイド化合物等が挙げられる。
【0073】
フッ素系界面活性剤の市販品としては、サーフロンS−111、S−112、S−113、S−121、S−131、S−132、S−141、S−144、S−145(以上、旭硝子社製)、フルラードFC−93、FC−95、FC−98、FC−129、FC−135、FC−170C、FC−430、FC−431、FC−4430(以上、住友スリーエム社製)、メガファックF−470、F−1405、F−474(以上、DIC社製)、ゾニールFS−300、FSN、FSN−100、FSO、FSO−100(以上、デュポン社製)、エフトップEF−351、352、801、802(以上、ジェムコ社製)、FT−250、251(以上、ネオス社製)、PF−151N、PF−136A、PF−156A(以上、OMNOVA社製)等が挙げられる。中でも、画像品質、保存安定性が優れることから、FSO、FSO−100、FSN、FSN−100、FS−300が好ましい。
【0074】
シリコーン系界面活性剤としては、ポリエーテル変性シリコーン化合物が挙げられる。
【0075】
ポリエーテル変性シリコーン化合物としては、ポリシロキサンの側鎖にポリエーテル基を導入した側鎖型(ペンダント型)、ポリシロキサンの片末端又は両末端にポリエーテル基を導入した片末端型又は両末端型(ABA型)、ポリシロキサンの側鎖及び両末端にポリエーテル基を導入した側鎖両末端型、ポリエーテル基を導入したポリシロキサン(A)とポリエーテル基を導入していないポリシロキサン(B)を繰り返し結合したABn型、枝分かれしたポリシロキサンの末端にポリエーテル基を導入した枝分かれ型等が挙げられる。中でも、側鎖型(ペンダント型)が好ましい。
【0076】
シリコーン系界面活性剤の市販品としては、KF−351A、KF−352A、KF−353、KF−354L、KF−355A、KF−615A、KF−945、KF−618,KF−6011、KF−6015、KF−6004(以上、信越化学工業社製)、SF−3771、SF−8427、SF−8428、SH−3749、SH−8400、FZ−2101、FZ−2104、FZ−2118、FZ−2203、FZ−2207、L−7604(以上、東レ・ダウコーニング社製)、BYK−345、BYK−346、BYK−348(以上、ビッグケミー・ジャパン社製)等が挙げられる。
【0077】
アセチレングリコール系界面活性剤としては、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−オール等が挙げられる。
【0078】
アセチレングリコール系界面活性剤の市販品としては、サーフィノール104、82、465、485、TG(以上、エアープロダクツ社製)等が挙げられる。
【0079】
インク中の浸透剤の含有量は、0.05〜5質量%であることが好ましく、0.1〜3質量%がさらに好ましい。
【0080】
なお、インクの浸透性を向上させるため、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール等の炭素数が8〜11のポリオールを浸透剤と併用してもよい。
【0081】
各色のインクは、必要に応じて、消泡剤、pH調整剤、防腐防黴剤、防錆剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等をさらに含んでいてもよい。
【0082】
消泡剤としては、特に限定されないが、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等が挙げられ、二種以上併用してもよい。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。
【0083】
pH調整剤としては、pHを7以上に調整することが可能であれば、特に限定されないが、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の水酸化物;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;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等が挙げられる。
【0084】
防腐防黴剤としては、特に限定されないが、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等が挙げられる。
【0085】
防錆剤としては、特に限定されないが、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、亜硝酸ジシクロヘキシルアンモニウム等が挙げられる。
【0086】
酸化防止剤としては、特に限定されないが、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、リン系酸化防止剤等が挙げられる。
【0087】
紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、オキシベンゾン、サリチル酸フェニル、パラアミノ安息香酸エステル等が挙げられる。
【0088】
各色のインクは、平均粒径(D50)が70〜150nmであることが好ましい。インクの平均粒径(D50)が70nm未満であると、耐擦過性が低下することがあり、150nmを超えると、インクの吐出安定性が低下することがある。
【0089】
各色のインクの25℃における粘度は、5〜20mPa・sであることが好ましく、6〜15mPa・sがさらに好ましい。インクの25℃における粘度が5mPa・s未満であると、記録媒体上でインクが滲むことがあり、20mPa・sを超えると、インクの吐出安定性が低下することがある。
【0090】
各色のインクは、25℃における表面張力が20〜40mN/mであることが好ましい。インクの25℃における表面張力が20mN/m未満であると、記録媒体上でインクが滲むことがあり、40mN/mを超えると、記録媒体にインクが浸透しにくくなって、乾燥に長時間を要することがある。
【0091】
各色のインクは、pHが7〜10であることが好ましい。
【0092】
各色のインクを製造する工程は、第一の顔料が界面活性剤により水中に分散されている第一の液を調製する工程と、着色粒子が水中に分散されている第二の液を調製する工程を有する。
【0093】
ブラックのインクを製造する際に調製される第一の液の平均粒径(D50)をD(S−Bk)[nm]、ブラック以外の色のインクを製造する際に調製される第一の液の平均粒径をD(S−CL)[nm]とすると、式
60≦D(S−CL)≦D(S−Bk)≦130
を満たすことが好ましい。D(S−CL)が60nm未満であると、インクの耐光性及び保存安定性が低下することがある。D(S−Bk)がD(S−CL)未満であると、ブラックとブラック以外の色の間のカラーブリードが発生しやすくなることがある。D(S−Bk)が130nmを超えると、画像の彩度が低下したり、保存時にインクの粘度が上昇したり、インクを吐出する際にノズルが詰まったりすることがある。
【0094】
本発明のインクセットは、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/コピア複合機等のインクジェット記録装置に適用することができる。
【0095】
図1に、本発明のインクジェット記録装置の一例を示す。インクジェット記録装置100は、用紙を装填するための給紙トレイ101と、画像が形成された用紙をストックするための排紙トレイ102と、インクカートリッジ装填部103とを有する。インクカートリッジ装填部103の上面には、操作キー、表示器等が設置されている操作部104が配置されている。インクカートリッジ装填部103には、インクカートリッジ(不図示)を着脱するための開閉可能なカバー103aが設置されている。
【0096】
インクジェット記録装置100内には、図2及び図3に示すように、左右の側板(不図示)に横架したガイドロッド105とステー106により、キャリッジ107が主走査方向Aに摺動自在に保持されており、主走査モータ(不図示)により、主走査方向Aに移動走査される。
【0097】
キャリッジ107には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)及びブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する4個のインクジェットヘッド108が、複数のインク吐出口が主走査方向Aと交叉する方向に配列されており、インク滴が吐出される方向が下方になるように装着されている。
【0098】
インクジェットヘッド108としては、特に限定されないが、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等を有するものを用いることができる。
【0099】
また、キャリッジ107には、インクジェットヘッド108に各色のインクを供給するための各色のサブタンク109が搭載されている。サブタンク109には、インク供給チューブ(不図示)を介して、インクカートリッジ装填部103に装填されたインクカートリッジ(不図示)から、本発明のインクセットに係るインクが供給されて補充される。
【0100】
一方、給紙トレイ102の用紙積載部(圧板)102a上に積載されている用紙Pを給紙するための給紙部として、用紙積載部102aから用紙Pを1枚ずつ分離給送する給紙コロ110及び給紙コロ110に対向して配置されており、摩擦係数の大きい材質から構成される分離パッド111が設置されている。このとき、分離パッド111は、給紙コロ110側に付勢されている。
【0101】
給紙部からガイド112を介して給紙された用紙Pをインクジェットヘッド108の下方側で搬送するための搬送部として、用紙Pを静電吸着して搬送するための搬送ベルト113と、用紙Pを搬送ベルト113との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ114と、略鉛直上方に搬送される用紙Pを略90°方向転換させて搬送ベルト113上に倣わせるための搬送ガイド115と、押さえ部材116により搬送ベルト113側に付勢されている先端加圧コロ117が設置されている。また、搬送ベルト113の表面を帯電させるための帯電ローラ118が設置されている。
【0102】
搬送ベルト113は、無端状ベルトであり、搬送ローラ119とテンションローラ120との間に張架されており、用紙Pを搬送する方向Bに周回可能である。また、搬送ベルト113の裏側には、インクジェットヘッド108による画像形成領域に対応してガイド部材121が配置されている。
【0103】
搬送ベルト113としては、特に限定されないが、厚さが40μm程度のテトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体(ETFE)等の樹脂から構成される用紙Pを静電吸着する表層と、カーボンにより抵抗が制御されている以外は、表層と同一の材質から構成される裏層(中抵抗層、アース層)を有するものを用いることができる。
【0104】
なお、インクジェットヘッド108により画像が形成された用紙Pを排紙するための排紙部として、搬送ベルト113から用紙Pを分離するための分離爪122と、排紙ローラ123及び排紙コロ124が設置されており、排紙ローラ123の下方に排紙トレイ103が配置されている。
【0105】
インクジェット記録装置100の背面部には、両面給紙ユニット125が着脱自在に装着されている。両面給紙ユニット125は、搬送ベルト113が方向Bに対して逆方向に回転することにより戻される用紙Pを取り込んで反転させた後、カウンタローラ114と搬送ベルト113との間に給紙する。なお、両面給紙ユニット125の上面には、手差し給紙部126が設置されている。
【0106】
インクジェット記録装置100においては、給紙部から用紙Pが1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙Pは、ガイド112で案内され、搬送ベルト113とカウンタローラ114との間に挟まれて搬送される。さらに、先端を搬送ガイド115で案内されて先端加圧コロ117で搬送ベルト113に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
【0107】
このとき、帯電ローラ118により搬送ベルト113が帯電されているため、用紙Pは、搬送ベルト113に静電吸着されて搬送される。そこで、キャリッジ107を移動させながら画像信号に応じて、インクジェットヘッド108を駆動することにより、停止している用紙Pにインク滴を吐出して1行分の画像を形成し、用紙Pを所定量搬送した後、次の1行分の画像を形成する。画像の形成が終了した信号又は用紙Pの後端が画像形成領域に到達した信号を受けることにより、画像形成動作を終了して、用紙Pを排紙トレイ103に排紙する。
【0108】
そして、サブタンク109内のインクの残量のニアーエンドが検知されると、インクカートリッジ(不図示)から所要量のインクがサブタンク109に補給される。
【0109】
インクジェット記録装置100においては、インクカートリッジ中のインクを使い切ったときには、インクカートリッジの筐体を分解して内部のインク袋を交換することができる。また、インクカートリッジは、縦置きで前面装填構成としても、安定してインクを供給することができる。したがって、インクジェット記録装置100の上方が塞がって設置されているような場合、例えば、ラック内に収納されている場合、又は、インクジェット記録装置100の上面に物が置かれているような場合であっても、インクカートリッジを容易に交換することができる。
【0110】
図4に、本発明で用いられるインクカートリッジの一例を示す。インクカートリッジ200は、インクが充填されているインク袋201がプラスチック製の筐体202内に収容され、インクジェット記録装置100に着脱可能に装着して用いられる。
【0111】
インク袋201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から構成されており、インク注入口201aからインクを充填して、排気した後、インク注入口201aを融着することにより密閉されている。また、インク袋201には、ゴム部材から構成されるインク排出口201bが形成されており、サブタンク109にインクを供給する際には、インク排出口201bにインク供給チューブの先端に設置されている針を刺す。
【0112】
以上、本発明のインクセットを、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について説明したが、ライン型ヘッドを有する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。
【実施例】
【0113】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されない。なお、部は、質量部を意味する。
【0114】
[第一の液(Bk−1)の調製]
BET比表面積が110m/g、平均一次粒径が29nm、pHが4.0、DBP吸油量が400g/100gのカーボンブラックNIPEX150(degussa社製)200部、ナフタレンスルホン酸の2量体、3量体及び4量体の含有量が50質量%のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物パイオニンA−45−PN(竹本油脂社製)12.5部及び水788部をプレミックスし、混合スラリーを得た。次に、ディスクタイプのメディアミルMSC型(三井鉱山社製)を用いて、直径が15μmのジルコニアビーズの充填率70%、周速8m/s、液温10℃として、混合スラリーを3分間循環分散させた。さらに、遠心分離機Model−7700(久保田商事社製)を用いて、粗大粒子を遠心分離した後、固形分を調整し、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が125nmの第一の液(Bk−1)を得た。
【0115】
[第一の液(Bk−2)の調製]
BET比表面積が150m/g、平均一次粒径が20nm、pHが4.0、DBP吸油量が620g/100gのカーボンブラックNIPEX160(degussa社製)175部、ナフタレンスルホン酸の2量体、3量体及び4量体の含有量が50質量%のナフタレンスルホン酸ナトリウムホルマリン縮合物パイオニンA−45−PN(竹本油脂社製)175部及び水650部をプレミックスし、混合スラリーを得た。次に、ディスクタイプのメディアミルDMR型(アシザワ・ファインテック社製)を用いて、直径が50μmのジルコニアビーズの充填率を55%、周速を10m/s、液温を10℃として、3分間混合スラリーを循環分散させた。さらに、遠心分離機Model−7700(久保田商事社製)を用いて、粗大粒子を遠心分離した後、固形分を調整し、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が100nmの第一の液(Bk−2)を得た。
【0116】
[第一の液(C−1)の調製]
ピグメントブルー15:3のLIONOL BLUE FG−7351(東洋インキ社製)24部、POE(40)β−ナフチルエーテルの10質量%水溶液120部及び水16部を500mlのビーカーに入れ、テフロン(登録商標)被覆撹拌子を用いて、3時間撹拌した。次に、バッチ式卓上サンドミル(カンペパピオ社製)を用いて、直径が0.3mmのジルコニアボールを用いて、8時間分散させた後、固形分を調整し、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が97nmの第一の液(C−1)を得た。
【0117】
[第一の液(C−2)の調製]
直径が0.3mmのジルコニアボールを用いて分散させる時間を12時間に変更した以外は、第一の液(C−1)と同様にして、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が85nmの第一の液(C−1)を得た。
【0118】
[第一の液(M−1)の調製]
ピグメントブルー15:3のLIONOL BLUE FG−7351(東洋インキ社製)の代わりに、ピグメントレッド122のトナーマゼンタEO02(クラリアント社製)を用いた以外は、第一の液(C−1)と同様にして、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が121nmの第一の液(M−1)を得た。
【0119】
[第一の液(M−2)の調製]
ピグメントブルー15:3のLIONOL BLUE FG−7351(東洋インキ社製)の代わりに、ピグメントレッド122のトナーマゼンタEO02(クラリアント社製)を用いた以外は、第一の液(C−2)と同様にして、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が103nmの第一の液(M−2)を得た。
【0120】
[第一の液(Y−1)の調製]
ピグメントイエロー138のLIONOGEN YELLOW 1010(東洋インキ社製)24部、POE(40)α−ナフチルエーテルの10質量%水溶液120部及び水16部を500mlのビーカーに入れ、テフロン(登録商標)被覆撹拌子を用いて、3時間撹拌した。次に、バッチ式卓上サンドミル(カンペパピオ社製)を用いて、直径が0.3mmのジルコニアボールを用いて、8時間分散させた後、固形分を調整し、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が70nmの第一の液(Y−1)を得た。
【0121】
[第一の液(Y−2)の調製]
直径が0.3mmのジルコニアボールを用いて分散させる時間を12時間に変更した以外は、第一の液(Y−1)と同様にして、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が54nmの第一の液(Y−1)を得た。
【0122】
[第二の液(Bk)の調製]
機械式撹拌機、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フラスコ内を十分に窒素ガスで置換した後、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AS−6(東亜合成社製)4.0g及びメルカカプトエタノール0.4gを仕込み、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、ヒドロキシエチルメタクリレート60.0g、スチレンマクロマーAS−6(東亜合成社製)36.0g、メルカプトエタノール3.6g、アゾビスジメチルバレロニトリル2.4g及びメチルエチルケトン18gの混合液を2.5時間でフラスコ内に滴下した。さらに、アゾビスジメチルバレロニトリル0.8g及びメチルエチルケトン18gの混合液を0.5時間でフラスコ内に滴下した。次に、65℃で1時間熟成した後、アゾビスジメチルバレロニトリル0.8gを添加し、1時間熟成した。さらに、メチルエチルケトン364gを添加し、50質量%のポリマー溶液を得た。なお、ポリマーは、重量平均分子量が1.5×10であった。
【0123】
ポリマー溶液28g、カーボンブラック26g、1mol/L水酸化カリウム溶液13.6g、メチルエチルケトン20g及び水30gを撹拌した後、3本ロールミルNR−84A(ノリタケカンパニー社製)を用いて、20回混練し、ペーストを得た。次に、イオン交換水200gにペーストを投入し、撹拌した後、エバポレーターを用いて、メチルエチルケトン及び水の一部を留去し、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が84nmの第二の液(Bk)を得た。
【0124】
[第二の液(C)の調製]
カーボンブラックの代わりに、銅フタロシアニン顔料(C.I.ピグメントシアン15:3)を用いた以外は、第二の液(Bk)と同様にして、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が93nmの第二の液(C)を得た。
【0125】
[第二の液(M)の調製]
カーボンブラックの代わりに、C.I.ピグメントレッド122を用いた以外は、第二の液(Bk)と同様にして、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が127nmの第二の液(M)を得た。
【0126】
[第二の液(Y)の調製]
カーボンブラックの代わりに、C.I.ピグメントイエロー74を用いた以外は、第二の液(Bk)と同様にして、顔料の含有量が13質量%、平均粒径(D50)が76nmの第二の液(Y)を得た。
【0127】
[ポリウレタンエマルジョン1の調製]
アニオン性の自己乳化型(エーテル型)のポリウレタンエマルジョンW5025(三井化学社製)をベースとして粘度及び重量平均分子量を変化させたものであり、ポリウレタン粒子の含有量が33質量%、平均粒径(D50)が22nm、25℃における粘度が211mPa・sのポリウレタンエマルジョン1を得た。ポリウレタン粒子は、重量平均分子量が2.0×10、酸価が80mgKOH/gであった。
【0128】
[ポリウレタンエマルジョン2の調製]
アニオン性の自己乳化型(エーテル型)のポリウレタンエマルジョンW5025(三井化学社製)をベースとして粘度及び重量平均分子量を変化させたものであり、ポリウレタン粒子の含有量が33質量%、平均粒径(D50)が24nm、25℃における粘度が232mPa・sのポリウレタンエマルジョン2を得た。ポリウレタン粒子は、重量平均分子量が3.0×10、酸価が80mgKOH/gであった。
【0129】
[ポリウレタンエマルジョン3の調製]
アニオン性の自己乳化型(エーテル型)のポリウレタンエマルジョンW5025(三井化学社製)をベースとして粘度及び重量平均分子量を変化させたものであり、ポリウレタン粒子の含有量が33質量%、平均粒径(D50)が20nm、25℃における粘度が199mPa・sのポリウレタンエマルジョン3を得た。ポリウレタン粒子は、重量平均分子量が1.4×10、酸価が80mgKOH/gであった。
【0130】
[ポリウレタンエマルジョン4の調製]
アニオン性の自己乳化型(エーテル型)のポリウレタンエマルジョンW5025(三井化学社製)をベースとして粘度及び重量平均分子量を変化させたものであり、ポリウレタン粒子の含有量が33質量%、平均粒径(D50)が20nm、25℃における粘度が485mPa・sのポリウレタンエマルジョン4を得た。ポリウレタン粒子は、重量平均分子量が1.3×10、酸価が80mgKOH/gであった。
【0131】
[ポリウレタンエマルジョン5の調製]
アニオン性の自己乳化型(エーテル型)のポリウレタンエマルジョンW5025(三井化学社製)をベースとして粘度及び重量平均分子量を変化させたものであり、ポリウレタン粒子の含有量が33質量%、平均粒径(D50)が22nm、25℃における粘度が74mPa・sのポリウレタンエマルジョン5を得た。ポリウレタン粒子は、重量平均分子量が9.3×10、酸価が80mgKOH/gであった。
【0132】
[ポリウレタンエマルジョン6]
ポリウレタンエマルジョン6として、ポリウレタン粒子の含有量が25質量%、平均粒径(D50)が10nm、25℃における粘度が187mPa・sのカチオン性の自己乳化型(ポリカーボネート型)のポリウレタンエマルジョンSF650(第一工業製薬社製)を用いた。ポリウレタン粒子は、重量平均分子量が1.5×10、酸価が110mgKOH/gであった。
【0133】
[平均粒径(D50)の測定]
マイクロトラックUPA−150(日機装社製)を用いて、固形分濃度が0.01質量%になるように純水で希釈したサンプルの平均粒径(D50)を測定した。
【0134】
[25℃における粘度の測定]
粘度計RE80L(東機産業社製)を用いて、25℃における粘度を測定した。
【0135】
[重量平均分子量の測定]
HPLCのLC−10(島津製作所社製)及びカラムTSKgelα−M(東ソー社製)を用いて、重量平均分子量を測定した。なお、展開溶媒として、N−メチル−2−ピロリドンを用い、標準物質として、標準ポリスチレン(東ソー社製)を用いて、校正曲線を作成した。
【0136】
[ブラックインクの調製]
湿潤剤としての、3−メチル−1,3−ブタンジオール、2−ピロリドン及びグリセリン、浸透剤としての、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール及びゾニールFS−300(Dupont社製)、防腐防黴剤としての、Proxel GXL(アビシア社製)及び水を1時間撹拌した後、ポリウレタンエマルジョンを添加して1時間撹拌し、第一の液、第二の液及びpH調整剤としての、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールを添加し、1時間撹拌した。次に、平均孔径5.0μmのポリビニリデンフルオライド製のメンブレンフィルターを用いて加圧ろ過し、ブラックインクを得た。
【0137】
表1に、ブラックインクの処方を示す。なお、表中、数値の単位は質量%である。
【0138】
【表1】

表2に、ブラックインクの特性を示す。
【0139】
【表2】

[平均粒径(D50)の測定]
マイクロトラックUPA−150(日機装社製)を用いて、固形分濃度が0.01質量%になるように純水で希釈したサンプルの平均粒径(D50)を測定した。
【0140】
[25℃における粘度の測定]
粘度計RE80L(東機産業社製)を用いて、25℃における粘度を測定した。
【0141】
[保存性の評価]
ポリエチレン容器にインクを入れ、密封して、70℃で2週間保存した後、25℃における粘度と平均粒径(D50)を測定し、初期の25℃における粘度と平均粒径(D50)を基準とした変化率により、保存性を評価した。なお、変化率が5%未満である場合を○、5%以上50%未満である場合を△、50%以上である場合を×として、判定した。
【0142】
[シアンインクの調製]
湿潤剤としての、1,3−ブタンジオール及びグリセリン、浸透剤としての、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール及びゾニールFS−300(Dupont社製)、防腐防黴剤としての、Proxel GXL(アビシア社製)及び水を1時間撹拌した後、ポリウレタンエマルジョンを添加して1時間撹拌し、第一の液、第二の液及びpH調整剤としての、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールを添加し、1時間撹拌した。次に、平均孔径5.0μmのポリビニリデンフルオライド製のメンブレンフィルターを用いて加圧ろ過し、シアンインクを得た。
【0143】
表3に、シアンインクの処方を示す。なお、表中、数値の単位は質量%である。
【0144】
【表3】

表4に、シアンインクの特性を示す。
【0145】
【表4】

[マゼンタインクの調製]
湿潤剤としての、1,3−ブタンジオール及びグリセリン、浸透剤としての、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール及びゾニールFS−300(Dupont社製)、防腐防黴剤としての、Proxel GXL(アビシア社製)及び水を1時間撹拌した後、ポリウレタンエマルジョンを添加して1時間撹拌し、第一の液、第二の液及びpH調整剤としての、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールを添加し、1時間撹拌した。次に、平均孔径5.0μmのポリビニリデンフルオライド製のメンブレンフィルターを用いて加圧ろ過し、マゼンタインクを得た。
【0146】
表5に、マゼンタインクの処方を示す。なお、表中、数値の単位は質量%である。
【0147】
【表5】

表6に、マゼンタインクの特性を示す。
【0148】
【表6】

[イエローインクの調製]
湿潤剤としての、1,3−ブタンジオール及びグリセリン、浸透剤としての、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール及びゾニールFS−300(Dupont社製)、防腐防黴剤としての、Proxel GXL(アビシア社製)及び水を1時間撹拌した後、ポリウレタンエマルジョンを添加して1時間撹拌し、第一の液、第二の液及びpH調整剤としての、2−アミノ−2−エチル−1,3−プロパンジオールを添加し、1時間撹拌した。次に、平均孔径5.0μmのポリビニリデンフルオライド製のメンブレンフィルターを用いて加圧ろ過し、イエローインクを得た。
【0149】
表7に、イエローインクの処方を示す。なお、表中、数値の単位は質量%である。
【0150】
【表7】

表8に、イエローインクの特性を示す。
【0151】
【表8】

[印字評価]
実施例1〜10及び比較例1〜4のインクセット(表9〜13参照)の印字評価を実施した。具体的には、24±0.5℃、50±5%RHの環境下、インクジェットプリンタIPSiO GX3000(リコー社製)を用いて、インクの吐出量が等しくなるようにピエゾ素子の駆動電圧を変動させ、同じ量のインクが記録媒体に付着するように設定した。
【0152】
【表9】

【0153】
【表10】

【0154】
【表11】

【0155】
【表12】

【0156】
【表13】

以下に、評価項目及び評価方法を示す。
【0157】
[カラーブリード]
坪量が71.7g/m、サイズ度が20.0秒、透気度が22.5秒の上質紙Type6200(リコー社製)に、シアン、マゼンタ及びイエローのベタ画像内にブラックの0.5mmの線画像をそれぞれ形成し、異なる色のインクが隣接した場合に滲んで発生する色境界にじみを目視により観察し、カラーブリードを評価した。なお、色境界にじみが全く発生せず、問題が無い場合を◎、色境界にじみがわずかに発生するが、問題が無い場合を○、色境界にじみが発生して、問題がある場合を×として、判定した。
【0158】
[吐出安定性]
ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの面積と形状が同一のベタ画像及び線画像を含むチャートを、坪量が69.6g/m、サイズ度が23.2秒、透気度が21.0秒の上質紙マイペーパー(リコー社製)に100枚連続印字した。印字中、チャートにインクのドット抜けや飛行曲がりが見られた際には、正常印刷への復帰動作として、プリンターノズルをクリーニングし、クリーニングの回数により吐出安定性を評価した。なお、クリーニングの回数が1回以下である場合を○、2回以上4回以下である場合を△、5回以上である場合を×として、判定した。
【0159】
[耐擦過性]
坪量が71.7g/m、サイズ度が20.0秒、透気度が22.5秒の上質紙TyPe6200紙(リコー社製)に、600dpiの解像度で、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローのベタ画像を含むチャートを印字した。乾燥後、綿布で印字部を10回擦り、綿布への顔料の転写具合を目視により観察し、耐擦過性を評価した。なお、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの全色について綿布への顔料の転写がほとんど見られない場合を◎、ブラックについては綿布への顔料の転写が見られないが、シアン、マゼンタ及びイエローの1色以上については綿布への顔料の転写が見られる場合を○、シアン、マゼンタ及びイエローの全色については綿布への顔料の転写が見られないが、ブラックについては綿布への顔料の転写が見られる場合を△、ブラックについて綿布への顔料の転写が見られ、シアン、マゼンタ及びイエローの1色以上についても綿布への顔料の転写が見られる場合を×として、判定した。
【0160】
[OD値]
Microsoft Word2003を用いて作成した、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの64pointの文字「■」が記載されているチャートをマイペーパー(リコー社製)に印字し、X−Rite938を用いて「■」部を測色し、OD値を評価した。このとき、印字モードは、プリンタ添付のドライバで「普通紙−標準 はやい」モードとした。なお、ブラックは、OD値が1.20以上である場合を◎、1.10以上1.20未満である場合を○、1.00以上1.10未満である場合を△、1.00未満である場合を×として、判定した。シアンは、OD値が1.00以上である場合を◎、0.90以上1.00未満である場合を○、0.80以上0.90未満である場合を△、0.80未満である場合を×として、判定した。マゼンタは、OD値が0.90以上である場合を◎、0.80以上0.90未満である場合を○、0.70以上0.80未満である場合を△、0.70未満である場合を×として、判定した。イエローは、OD値が0.75以上である場合を◎、0.70以上0.75未満である場合を○、0.65以上0.70未満である場合を△、0.65未満である場合を×として、判定した。
【0161】
表14に、印字評価の結果を示す。
【0162】
【表14】

表14より、実施例1〜10のインクセットは、式
1≦[R(Bk)/S(Bk)]/[R(CL)/S(CL)]
を満たすため、ブラックとブラック以外の色の間のカラーブリードの発生を抑制できることがわかる。一方、比較例1、2のインクセットは、[R(Bk)/S(Bk)]/[R(CL)/S(CL)]が1未満であるため、ブラックとブラック以外の色の間のカラーブリードが発生する。また、比較例3のインクセットは、アニオン性のポリウレタン粒子を含まないため、ブラックとブラック以外の色の間のカラーブリードが発生し、保存安定性、吐出安定性及び耐擦過性が低下する。さらに、比較例4のインクセットは、カチオン性のポリウレタン粒子を含むため、ブラックとブラック以外の色の間のカラーブリードが発生し、保存安定性、吐出安定性及び耐擦過性が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0163】
【特許文献1】特開2009−173805号公報

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブラックのインクと、ブラック以外の色のインクを有するインクセットであって、
前記ブラックのインク及び前記ブラック以外の色のインクは、それぞれ、水、界面活性剤、第一の顔料、第二の顔料と親水性基を有する樹脂とを含む着色粒子及びアニオン性のポリウレタン粒子を含み、
前記第一の顔料は、前記界面活性剤により前記水中に分散されており、
前記ブラックのインク中の前記第一の顔料の含有量、前記第二の顔料の含有量及び前記ポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(Bk)[質量%]、R(Bk)[質量%]及びU(Bk)[質量%]とし、前記ブラック以外の色のインク中の前記第一の顔料の含有量、前記第二の顔料の含有量及び前記ポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(CL)[質量%]、R(CL)[質量%]及びU(CL)[質量%]とすると、式
1≦[R(Bk)/S(Bk)]/[R(CL)/S(CL)]≦100
1≦[R(Bk)+S(Bk)]/[R(CL)+S(CL)]≦10
2≦R(Bk)+S(Bk)≦20
0.2≦U(Bk)/U(CL)≦5
0.5≦U(Bk)≦1.8
を満たすことを特徴とするインクセット。
【請求項2】
前記ブラックのインクに含まれる前記ポリウレタン粒子の重量平均分子量は、前記ブラック以外の色のインクに含まれる前記ポリウレタン粒子の重量平均分子量以上であることを特徴とする請求項1記載のインクセット。
【請求項3】
前記ブラックのインクに含まれる前記ポリウレタン粒子は、重量平均分子量が1.3×10以上3.0×10以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のインクセット。
【請求項4】
前記ブラックのインク及び前記ブラック以外の色のインクは、それぞれ、平均粒径(D50)が70nm以上150nm以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のインクセット。
【請求項5】
ブラックのインクと、ブラック以外の色のインクを有するインクセットを製造する方法であって、
前記ブラックのインク及び前記ブラック以外の色のインクは、それぞれ、水、界面活性剤、第一の顔料、第二の顔料と親水性基を有する樹脂とを含む着色粒子及びアニオン性のポリウレタン粒子を含み、
前記ブラックのインク及び前記ブラック以外の色のインクを製造する工程は、それぞれ、前記第一の顔料が前記界面活性剤により前記水中に分散されている第一の液を調製する工程と、前記着色粒子が前記水中に分散されている第二の液を調製する工程を有し、
前記ブラックのインク中の前記第一の顔料の含有量、前記第二の顔料の含有量及び前記ポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(Bk)[質量%]、R(Bk)[質量%]及びU(Bk)[質量%]とし、前記ブラック以外の色のインク中の前記第一の顔料の含有量、前記第二の顔料の含有量及び前記ポリウレタン粒子の含有量を、それぞれ、S(CL)[質量%]、R(CL)[質量%]及びU(CL)[質量%]とすると、式
1≦[R(Bk)/S(Bk)]/[R(CL)/S(CL)]≦100
1≦[R(Bk)+S(Bk)]/[R(CL)+S(CL)]≦10
2≦R(Bk)+S(Bk)≦20
0.2≦U(Bk)/U(CL)≦5
0.5≦U(Bk)≦1.8
を満たすことを特徴とするインクセットの製造方法。
【請求項6】
前記ブラックのインクを製造する際に調製される前記第一の液の平均粒径(D50)をD(S−Bk)[nm]、前記ブラック以外の色のインクを製造する際に調製される前記第一の液の平均粒径をD(S−CL)[nm]とすると、式
60≦D(S−CL)≦D(S−Bk)≦130
を満たすことを特徴とする請求項5に記載のインクセットの製造方法。
【請求項7】
請求項1乃至4のいずれか一項に記載のインクセットを有することを特徴とするインクジェット記録装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2012−188467(P2012−188467A)
【公開日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−50712(P2011−50712)
【出願日】平成23年3月8日(2011.3.8)
【出願人】(000006747)株式会社リコー (37,907)
【Fターム(参考)】