説明

顔料分散液、インクジェット記録用インク、インクジェット記録方法、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置

【課題】定着性や耐擦過性などの堅牢性が高く品位に優れた画像をどのような場合でも長期にわたって安定して記録できるインクを与える顔料分散液を提供すること。
【解決手段】高分子分散剤、色材および水から主としてなる顔料分散液において、前記高分子分散剤が、少なくとも疎水性ユニットと親水性ユニットからなり、該疎水性ユニットが少なくとも1種の疎水性モノマーからなるブロック部を有し、前記色材が、表面に酸性型のアニオン性基を有する顔料からなり、さらにアルカリ金属と錯体を形成し得る塩基性化合物を含むことを特徴とする顔料分散液。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、顔料分散液、インクジェット記録用インク(以下単に「インク」という場合がある)、インクジェット記録方法、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置に関する。さらに詳しくは、保存安定性が高く、印字画像の定着性と堅牢性が良好でインクジェット記録に適した色材分散体タイプの顔料分散液、水性インクジェット記録用インク、該インクを用いたインクジェット記録方法、インクカートリッジおよびインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、印刷インクの着色剤として、耐水性や耐光性などの堅牢性に優れた顔料などの水不溶性色材が広く用いられている。しかし、水不溶性色材を水性インクの色材として用いるためには、水性媒体中に水不溶性色材を安定して分散させることが要求される。そのため、高分子化合物や界面活性剤などの分散剤を添加して水不溶性色材を水性媒体中に均一に分散させた色材分散体タイプの水性インクが使用されている。
【0003】
近年、インクジェット記録用途においても、画像堅牢性の面からこの色材分散体タイプの水性インクを使用するようになってきている。インクジェット記録においては、紙面上でのインクの定着性や耐水性を向上させるために、インク中の色材粒子に凝集機能や水不溶化機能を持たせる試みがとられている。しかしながら、このような機能を色材粒子に持たせることは、インク中での色材の分散安定性低下の原因となり、インクの保存中に色材粒子が凝集して濃度むらや沈降が発生しやすくなることや、インクジェット装置のノズル先端部でインク乾燥による目詰りが発生し、インクの吐出安定性が低下しやすくなるなどという問題点を持つ。
【0004】
上記問題点を解決するために、特許文献1、2および3では親水性セグメントに特定構造のアクリル系モノマー構造を有するブロックポリマーを含むインクが提案されているが、これらのポリマーではポリマーを構成する親水性のモノマー構造部の被記録媒体に対する親和性が不充分なため、該ポリマーを含む色材分散液をインクとして使用した際にはインク定着性や耐擦過性などの画像堅牢性は充分に満足できるレベルではない。さらに、産業用途における長期にわたる連続印字が要求される用途において、インクの吐出安定性が大きく低下してしまうという課題がある。
【0005】
また、特許文献4では、高分子分散剤とウレタン樹脂を含有するインクが提案されているが、該インクは、長期保存時や高温保存時の色材の分散安定性が大きく低下する問題点を有し、さらに産業用途における長期にわたる連続印字が要求される用途において、インクの吐出安定性が大きく低下してしまう。また、このようなインクを熱エネルギーでインクを飛翔させるインクジェット記録装置に使用すると、発熱により色材粒子が激しく凝集して、インクを吐出できなくなるという問題も有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平4−227668号公報
【特許文献2】特開平5−179183号公報
【特許文献3】特開2005−177756号公報
【特許文献4】特開2006−282760号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みて試されたもので、顔料分散液の分散安定性を改善し、インクの保存安定性や吐出安定性を向上させることができる顔料分散液を提供することであり、さらには堅牢性と品位に優れた画像を記録し得るインク、インクジェット記録方法、およびこのようなインクを含むインクカートリッジおよびインクジェット記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の発明によって解決できることを見出した。すなわち、本発明は、高分子分散剤、色材および水から主としてなる顔料分散液において、前記高分子分散剤が、少なくとも疎水性ユニットと親水性ユニットからなり、該疎水性ユニットが少なくとも1種の疎水性モノマーからなるブロック部を有し、前記色材が、表面に酸性型のアニオン性基を有する顔料からなり、さらにアルカリ金属と錯体を形成し得る塩基性化合物を含むことを特徴とする顔料分散液を提供する。
【0009】
さらに本発明は、前記親水性ユニットが、少なくとも下記一般式(1)のアクリルアミド構造の繰り返し単位構造を有する共重合体であること

(式中、R1は水素またはメチル基を、Xは水素または炭素数1から4のアルキル基を表し、nは1から10である。)
;前記疎水性ユニットの疎水性モノマーからなるブロック部が、下記一般式(2)の繰り返し単位構造からなるブロック部であること

(式中、R2は水素またはメチル基を、Yは−R3、−OR3または−COOR3を表す。ここでR3は炭素数1から18のアルキル基を表す。);前記親水性ユニットが、アニオン性基を有するセグメントを有すること;前記親水性ユニットが、前記一般式(1)の繰り返し単位構造からなるブロック部とアニオン性基を有するセグメントのブロック部とを有すること;前記塩基性化合物が下記一般式(3)〜(6)から選ばれる少なくとも1つの化合物であることが好ましい。

(式中、R1は水素または炭素数1〜18のアルキル基、R2は水素または−Py−R1(Py:ピリジル基)、R3は水素または−C(R5)=N−R4、−CH(R5)−N(R6)−R4、R4は炭素数1〜18のアルキル基または−CH2−Py、−CH2−CH2−N(R6)−CH2−Py(Py:ピリジル基)、R5は水素またはメチル基、R6は水素または−R4、R7およびR8は炭素数1〜4のアルキル基またはアルケニル基、R9は炭素数1〜4のアルキル基または−CH2−CH2−N(R8)−R7、mは1または2である。)
【0010】
また、本発明は、少なくとも上記顔料分散液を含むことを特徴とするインクを提供する。
【0011】
また、本発明は、インクにエネルギーを与えて、該インクを飛翔させて被記録媒体に付与して行うインクジェット記録方法において、上記インクが上記本発明のインクであることを特徴とするインクジェット記録方法を提供する。該記録方法においては、前記エネルギーが、熱エネルギーであることが好ましい。
【0012】
また、本発明は、インクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジにおいて、該インクが上記本発明のインクであることを特徴とするインクカートリッジ;およびインクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジと、該インクを吐出させるためのヘッド部とを備えたインクジェット記録装置において、該インクが上記本発明のインクであることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【発明の効果】
【0013】
上記本発明によれば、顔料分散液の分散安定性を改善し、インクの保存安定性や吐出安定性を向上させることができ、高い堅牢性を有し品位に優れた画像を長期にわたって安定して記録することのできるインクとなる顔料分散液を提供することができ、さらには堅牢性と品位に優れた画像を記録し得るインク、インクジェット記録方法、インクカートリッジおよび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】インクカートリッジの構造を説明するための模式図である。
【図2】インクジェット記録ヘッドの構造を説明するための模式図である。
【図3】インクジェット記録装置の透視図である。
【図4】インクジェット記録装置における回復処理系の概略図である。
【図5】インクジェット記録ヘッドの別の構成例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、高分子分散剤、色材、および水から主としてなる顔料分散液において、前記高分子分散剤として、少なくとも疎水性ユニットと親水性ユニットからなり、該疎水性ユニットが少なくとも1種の疎水性モノマーからなるブロック部を有し、該色材が、表面にアニオン性基を有する顔料からなり、さらにアルカリ金属と錯体を形成し得る塩基性化合物を含むことで、高い堅牢性を有し品位に優れた画像を安定して記録することが可能なインクとなる顔料分散液を提供することができることを見出した。
【0016】
高分子分散剤の疎水性ユニットが、顔料と良好な親和性を持つ疎水性モノマーからなるブロック部を含有するため、高分子分散剤が顔料粒子を被覆し、顔料分散液の安定性が向上する。さらに表面にアニオン性基を持つ顔料を使用することで、顔料の部分的凝集を抑制し長期的な顔料の分散安定化が得られる。また、高分子分散剤に被覆された一般的な顔料は、外部からの熱や衝撃、化学的影響により分散剤が脱離しやすい。分散剤が脱離した部分は、顔料粒子は疎水性が強くなり、顔料粒子同士の凝集が進行し、顔料粒子の分散安定性は急速に低下する。一方、本発明では表面にアニオン性基を有する顔料を使用しているため分散剤が脱離した場合でも、露出した顔料表面のアニオン性基に対して、本発明の分散液中に含有される塩基性化合物が即時に親和することで顔料粒子同士の凝集を抑制することができる。また本発明で使用する顔料表面のアニオン性基が酸性型なので、顔料粒子表面の疎水性が強くなり、顔料粒子表面と高分子分散剤の疎水部との親和性を高め、顔料粒子の分散剤による被覆状態が容易に形成される。さらに顔料表面のアニオン性基が酸性型なので、塩基性化合物と顔料表面のアニオン性基の親和性が高まるために、分散安定性の向上効果がさらに増大する。また、塩基性化合物が窒素元素を2〜4個有するアミン系化合物の場合には顔料表面のアニオン性基との親和性がより高くなる。さらに、これらのアミン系化合物と高分子分散剤の疎水部間での親和性も高くなるため、顔料粒子を高分子分散剤が強固に被膜することで、顔料分散液の安定性がより向上する。
【0017】
また本発明の顔料分散液の成分としてアルカリ金属と錯体を形成し得る塩基性化合物を使用している。顔料分散液中にアルカリ金属が過剰に存在する場合や、反応性の高いアルカリ金属を含有する場合、および顔料粒子表面での高分子分散剤の被覆状態が均一な場合は、塩基性化合物がアルカリ金属と錯体を形成し、アルカリ金属の反応性を抑制しているので中和は生じない。つまり高分子分散剤の顔料吸着性が低下することはない。一方、高分子分散剤の被覆ムラや脱離がある場合、露出した顔料粒子の表面にあるカルボキシル基などのアニオン性基が、塩基性化合物と錯体を形成しているアルカリ金属のアルカリ金属イオンと反応し、中和され、顔料の露出部分の分散性を修復することで、長期的な顔料分散安定性が得られる。また、記録後の画像においても顔料粒子はカプセル状態が維持されるため、顔料粒子から高分子分散剤が脱離しているような場合に比べ、インクの定着性や画像の耐擦過性などの堅牢性がよりいっそう向上する。芳香族炭化水素基を含有する特定構造のブロック部を高分子分散剤の疎水性ユニットに有する場合は、さらにこの効果が向上するようになる。
【0018】
また、本発明では、該親水性ユニットが少なくとも下記一般式(1)のアクリルアミド構造の繰り返し単位構造を有する共重合体を分散剤として使用し、該分散剤の分散媒である水との親和性を高めることで、顔料の分散安定性がより向上し、インクの長期保存安定性や吐出安定性が向上する。

(式中、R1は水素またはメチル基を、Xは水素または炭素数1から4のアルキル基を表し、nは1から10である。)
【0019】
さらに、アクリルアミド構造は本発明の分散液中に含有される塩基性化合物との親和性も良好であるため、塩基性化合物が窒素元素を2〜4個有するアミン系化合物のような場合には、塩基性化合物が高分子分散剤中で橋かけ構造をとって親和するようになり、高分子分散剤が安定に顔料粒子を被覆するようになる。この効果は、高分子分散剤との分子構造面の合致から、塩基性化合物が連続した2個の炭素元素を経て窒素元素同士が結合されている構造を有する場合に、より効果的となり、さらには上述した一般式(3)〜(6)の構造であると塩基性化合物自体の顔料粒子との親和性も向上し、より均一に顔料粒子を被覆する。
【0020】
また、顔料表面を被覆する高分子分散剤中の一般式(1)の親水性ユニットが、インク中の水や水溶性有機溶媒に親和性を示すエチレンオキシド構造を持つため、高分子分散剤中の親水性ユニットの一部が被記録媒体内部に浸透し、被記録媒体中の無機顔料や紙繊維に吸着する。高分子分散剤で表面を被覆された顔料は、被記録媒体中に浸透せずに表面に留まるので、画像濃度やインクの滲み性は低下しない。さらに上記ユニットのアミド構造により、インク乾燥後の顔料と被記録媒体との密着性が強くなり、インクの定着性や画像の耐擦過性などの堅牢性が向上する。これらの効果はそれぞれの構造をブロック化することでさらに向上する。
【0021】
これらの効果により、画像濃度の低下がなく、優れた画像堅牢性やインクの定着性を達成でき、かつインクの長期保存時の安定性を向上させるとともに、インクジェット装置に使用する際に発生するノズル先端部でのインク濃縮のように、インク組成が大きく変化する場合においても、顔料の分散安定性の低下がなくインクの安定な吐出が可能となる。さらに、インクジェットノズルのクリーニング回復動作を頻繁に行うことのできないラインヘッドを有するインクジェット装置においても、ノズル周辺部へのインクの付着が抑制できるため、インクの不吐出や印字ヨレが発生しにくく、長期にわたって良好な連続印字性能を達成できる。
【0022】
以下、本発明の顔料分散液の構成材料についてさらに詳細に説明する。
(高分子分散剤)
本発明に使用する高分子分散剤は、少なくとも疎水性ユニットと親水性ユニットからなるものであり、疎水性ユニットが少なくとも1種の疎水性モノマーからなるブロック部を有し、親水性ユニットが少なくとも下記一般式(1)のアクリルアミド構造の繰り返し単位構造を有する共重合体である。
【0023】

R1は水素またはメチル基を、Xは水素または炭素数1から4のアルキル基を、好ましくは水素またはメチル基を表し、nは1から10、好ましくは1から6である。
上記モノマー構造の繰り返し単位数としては、10から200、好ましくは20から150、より好ましくは20から100であると顔料の分散安定性と被記録媒体上でのインクの定着性が向上するため望ましい。
【0024】
上記一般式(1)の構造を形成するために使用するモノマーとしては、例えばN−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル)アクリルアミド、N−(2−(2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ)エチル)メタクリルアミド、N−(メトキシエチル)アクリルアミド、N−(2−(2−エトキシエトキシ)エチル)アクリルアミド、N−(2−(2−(2−ブトキシエトキシ)エトキシ)エチル)メタクリルアミド、N−(2−(2−(2−(2−(2−(2−メキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシ)エチル)メタクリルアミドなどが挙げられる。これらは単独でも2種以上を組み合わせて使用することも可能である。
【0025】
高分子分散剤の疎水性ユニットとしては、少なくとも1種の疎水性モノマーからなるブロック部を有していればよく、2種以上の疎水性モノマーが含有されている場合でも、これらの疎水性モノマーのみで構成されている疎水性のブロックであれば、それぞれの疎水性モノマー同士がランダム状態でもブロック状態でも使用できるが、好ましくはそれぞれの疎水性モノマーがブロック状態で構成されているものが安定なカプセル化顔料を形成できるため望ましい。疎水性モノマーからなるブロック部の疎水性モノマーの繰り返し単位としては、2種以上の疎水性モノマーで構成されている場合は、それら疎水性モノマーの繰り返し単位の総数として、10から200、好ましくは20から150、より好ましくは20から100であると、分散剤と顔料との親和性が良好になるため望ましい。また、疎水性モノマーの繰り返し単位数(a)と上記一般式(1)のモノマー構造の繰り返し単位数(b)の比がa/bが、0.1から10、好ましくは0.5から5の範囲にあると、顔料の分散安定性と被記録媒体上でのインクの定着性がともに向上するため望ましい。
【0026】
疎水性モノマーとしては、親水性ユニットを構成するアクリルアミド構造のモノマーと共重合可能なモノマーであれば使用できるが、疎水性の置換基を有するビニルモノマーが好ましい。中でも、下記一般式(2)の繰り返し単位構造を構成させるモノマーが、顔料と分散剤との親和性がより向上し安定なカプセル化顔料を形成できるため望ましい。
【0027】

R2は水素またはメチル基であり、Yは−R3、−OR3または−COOR3である。ここでR3は炭素数1から18のアルキル基である。このようなモノマーとしては、例えば、1−メチル−4−ビニルベンゼン、1−エチル−4−(プロペン−2−イル)ベンゼン、1−ブチル−4−(プロペン−2−イル)ベンゼン、1−ドデシル−4−(プロペン−2−イル)ベンゼン、4−メトキシ−ビニルベンゼン、4−ブトキシ−ビニルベンゼン、メチル4−ビニルベンゾエート、ブチル4−ビニルベンゾエート、ドデシル4−ビニルベンゾエート、ヘキサデシル4−ビニルベンゾエート、オクタデシル4−ビニルベンゾエートなどが挙げられる。これらは単独でも2種以上を組み合わせて使用することも可能である。
【0028】
また、親水性ユニットとして上記一般式(1)の構造を有するモノマー単位を含有すれば、その他の疎水性置換基や親水性置換基を有するモノマー構造を併有していることも可能であるが、親水性置換基を有するモノマー構造のものが顔料の分散安定性を向上させるため好ましい。このような併有するモノマーとしては、親水性置換基としてアニオン性基を有するものがより分散安定性が向上するため好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、スチレンスルホン酸、スチレンカルボン酸、モノ−(2−アクリロイロキシ−1−メチル−エチル)フタレートが挙げられ、中でもアクリル酸、メタクリル酸が重合性の点で好ましい。これらは単独または2種以上を混合して使用することができる。この際、親水性ユニットが、上記一般式(1)の繰り返し単位構造からなるブロック部とアニオン性基を有するセグメントのブロック部で構成されていると、被記録媒体上でのインクの定着性が良好となり望ましい。特に、高分子分散剤が、一般式(2)の繰り返し単位構造からなるブロック部、一般式(1)の繰り返し単位構造からなるブロック部、アニオン性基を有するセグメントのブロック部の順番で少なくとも構成されていると、顔料の分散安定性と被記録媒体上でのインクの定着性が最良となりより望ましい。
【0029】
なお、アニオン性基を有するモノマーの重合においては、その重合性を高めるために、予めモノマーのカルボキシル基をエステル化したモノマー化合物を準備し、高分子重合を行った後に加水分解することで目的の親水性ユニットを作製しても可能である。
【0030】
本発明に使用する高分子分散剤は、上記モノマー類をラジカル重合やアニオン重合などの常法の重合方法で得ることができ、特にリビングラジカル重合法などが好適に用いられる。リビングラジカル重合法を用いることにより分子量を揃えた共重合体やブロック共重合体が作製可能である。これらの高分子分散剤は、重量平均分子量で3,000から50,000の範囲にあるのが好ましく、より好ましくは5,000から30,000の範囲である。得られた高分子分散剤の同定は、NMRやIRによる官能基の定性・定量や各種クロマトグラフィーによる解析などで行うことが可能である。
【0031】
高分子分散剤がアニオン性基を有する場合、高分子分散剤の酸価としては、好ましくは10〜150mgKOH/g、より好ましくは30〜100mgKOH/gであると、インクの定着性と発色性の面で望ましい。また、高分子分散剤のアニオン性基は、アルカリで中和されていることが必要であるが、未中和のアニオン性基が含有されていても使用でき、中和度として好ましくは50から100mol%、より好ましくは80から100mol%であると、インクの吐出性の低下が起こりにくいため望ましい。アニオン性基の中和方法は、アニオン性基を含有するビニルモノマーをアルカリで予め中和してから重合する方法や、アニオン性基を含有するビニルモノマーを重合した後にアルカリで中和する方法のいずれも可能であるが、モノマーを重合した後に中和する方法が好ましい。なお、本発明での高分子分散剤の酸価は、日本工業規格JIS−K0070に記載の酸価測定方法に準じて測定した値を示す。
【0032】
高分子分散剤およびインクの中和に使用するアルカリとしては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属類が挙げられ、特にカリウムの場合にインクの吐出性が向上するため好ましい。具体例としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウムなどが挙げられる。
【0033】
顔料分散液中における高分子分散剤の含有量は、顔料分散液全質量の好ましくは0.5から30質量%、より好ましくは1.0から20質量%の範囲であり、インク中での高分子分散剤の含有量はインク全質量の好ましくは0.1から15質量%、より好ましくは0.5から10質量%の範囲である。
【0034】
(顔料)
本発明で色材として使用する顔料は、表面にアニオン性基(カルボキシル基やスルホン酸基など)を持つ顔料であり、一般的に未処理顔料として市販されているような表面処理を施していない顔料を過硫酸塩などの公知の酸化剤を用いて顔料の表面を酸化処理した顔料、またはスルホン化処理などでアニオン性基を表面に付与した顔料である。本発明においてはこのような顔料を予め酸性処理してアニオン性基を酸性型にすることによって、水不溶化された顔料であることが好ましい。この酸性処理が顔料と高分子分散剤との親和性を高め、顔料と高分子分散剤から成るカプセル化顔料が安定に形成される。なお、顔料表面のアニオン性基の確認には、IR、NMRや元素分析などの公知の分析手法を使用して確認する。
【0035】
以上の酸性処理された顔料は、表面にアニオン性基を有する顔料を水、若しくは水系媒体中に分散させてから酸を混合しpHを調整することで容易に製造できる。使用する酸に限定はなく、塩酸や硫酸、燐酸、硝酸、酢酸など、さらには塩化アルミニウムや塩化亜鉛など、水存在下において水素イオンを発生するものであれば使用可能である。
【0036】
表面にアニオン性基を有する顔料の酸性処理におけるpH調整範囲としては、顔料表面のアニオン性基が酸型化するpHであれば限定されないが、その後の顔料採取工程を考慮すると顔料が容易に凝集、沈降し易いpH1〜5が好ましく、さらにはpH1〜pH3が好ましい。酸性処理した顔料は濾過、若しくは遠心分離処理で沈降させて容易に採取することができるが、これらに限定されることはない。
【0037】
本発明の顔料分散液中における顔料の含有量は、顔料分散液全質量に対して、好ましくは0.5〜30質量%、より好ましくは1.0〜20質量%であり、インク中での顔料の含有量は、インク全質量に対して、好ましくは0.1〜15質量%、より好ましくは0.5〜10質量%である。インク中での顔料の量が0.1質量%未満では十分な画像濃度が得にくい場合があり、顔料の量が20質量%を超えると、ノズルにおける目詰りなどによる吐出安定性の低下が起こる場合がある。また、顔料と上記高分子分散剤との含有比率は、固形分質量比で好ましくは10:1〜1:3、より好ましくは5:1〜1:2であると、インクの定着性や画像堅牢性とインクの吐出安定性や保存安定性の面から望ましい。なお、これらの顔料は、単独で使用する以外に、2種以上組み合わせて使用することもできる。
【0038】
また、レーザー粒径解析システムにて測定した上記の顔料の平均粒子径が、20〜200nmの範囲であることが好ましく、より好ましくは50〜150nmである。平均粒子径が小さすぎると、インクによって形成される画像の画像濃度が低下し、一方、平均粒子径が大きすぎると、ノズルからのインクの吐出安定性が低下する場合がある。
【0039】
本発明に使用される顔料としては、有機顔料および無機顔料のいずれでもよく、インクに用いられる顔料は、好ましく黒色顔料と、シアン、マゼンタ、イエローの3原色顔料を用いる。なお、上記に記した以外の色顔料や、無色または淡色の顔料、金属光沢顔料などを使用してもよい。また、本発明のために、新規に合成した顔料を用いてもよい。
【0040】
(塩基性化合物)
本発明において添加剤として使用する塩基性化合物としては、顔料分散液やインク中でアルカリ金属と錯体を形成し得るものであり、好ましくは窒素元素を含有する化合物である。本発明においてはカプセル化顔料からの高分子分散剤の脱離による顔料凝集を抑制するため、少なくとも表面にアニオン性基を有する顔料を使用しているが、塩基性化合物の存在は、インク中のアルカリ金属からの顔料表面のアニオン性基の中和を抑制している。該塩基性化合物の添加により顔料のカプセル状態は保護される。また、顔料からの高分子分散剤の脱離などが生じても、露出した顔料粒子の表面にあるカルボキシル基などのアニオン性基と、塩基性化合物と錯体を形成しているアルカリ金属のアルカリ金属イオンとが反応し、中和されることで顔料の露出部分の分散性を修復し、インク内の顔料の安定な分散状態は保たれる。さらに本発明において使用される塩基性化合物は、本発明の高分子分散剤の一般式(1)に示される親水性ユニットに含まれるアクリルアミド結合と水素結合などの強い相互作用を示し、その結果、印字後の被記録媒体上にてインクの定着性や画像の耐擦過性などの堅牢性が向上する効果が得られる。中でも塩基性化合物が、2〜4個の窒素元素を有するアミン系化合物であると、カプセル化顔料からの高分子分散剤の脱離による顔料凝集を防ぐ効果が向上するため好ましい。
【0041】
また、塩基性化合物が2〜4個の窒素元素を有するアミン系化合物であると、さらには連続した2個の炭素元素を経て窒素元素同士が結合されている構造を有するアミン系化合物であると、すなわち化合物構造中に−N−C−C−N−の構造を有すると、カプセル化顔料からの高分子分散剤の脱離による顔料凝集を防ぐ効果がより向上するため好ましい。特に、このような塩基性化合物中の窒素元素は高分子分散剤の一般式(1)に示されるアクリルアミド結合と強い相互作用を発揮し、塩基性化合物中に複数個有する窒素元素により高分子分散剤が塩基性化合物で架橋された構造として安定化されるようになる。中でも、連続した2個の炭素元素を経て窒素元素同士が結合されている構造(−N−C−C−N−構造)を有すると、一般式(1)の構造と分子構造的サイズが最適な関係なることで、高分子分散剤のカプセルの安定性がより向上するため望ましい。連続した2個の炭素元素を経て窒素元素同士が結合されている構造を有する塩基性化合物としては、少なくとも下記一般式(3)から(6)のいずれかの構造を有するものが好ましい。これらの塩基性化合物は、塩基性化合物自体の有する適度な疎水性によって顔料粒子と適度に親和するようになり、高分子分散剤と顔料粒子との結合力をより向上させることが可能となる。
【0042】

(式中、R1は水素または炭素数1〜18のアルキル基、R2は水素または−Py−R1(Py:ピリジル基)、R3は水素または−C(R5)=N−R4、−CH(R5)−N(R6)−R4、R4は炭素数1〜18のアルキル基または−CH2−Py、−CH2−CH2−N(R6)−CH2−Py(Py:ピリジル基)、R5は水素またはメチル基、R6は水素または−R4、R7およびR8は炭素数1〜4のアルキル基またはアルケニル基、R9は炭素数1〜4のアルキル基または−CH2−CH2−N(R8)−R7、mは1または2である。)
【0043】
下記に本発明で使用する塩基性化合物の具体例として、下記式の化合物が挙げられるが、その誘導体なども使用可能である。なお、これらの塩基性化合物は、単独で使用する以外に、2種以上組み合わせて使用することもできる。
【0044】

【0045】

【0046】

【0047】

【0048】
また、これらの塩基性化合物の顔料分散液中での含有量としては、高分子分散剤の仕込みモル量(P)に対する塩基性化合物の仕込みモル量(L)の比(L/P)が0.01より大きく、100未満の範囲、好ましくは0.05より大きく、50未満の範囲、より好ましくは0.1より大きく、20未満の範囲であると、顔料分散液の保存安定性が向上するため望ましい。L/P比が上記範囲より多くなると塩基性化合物の過剰添加となり、アルカリ金属による酸型顔料の中和効果が下がる。さらに高分子分散剤に対する塩基性化合物の親和度が強くなりすぎて分散粒子間での親和性が増加するため、顔料分散液の保存安定性が低下する場合がある。また、塩基性化合物が上記範囲より少なくなると、塩基性化合物によるアルカリ金属錯体の形成が不十分となり、さらにアニオン性基の保護効果や高分子分散剤のカプセル安定化効果が低下するため、顔料分散液(インク)の保存安定性が低下する場合がある。また、塩基性化合物で錯体形成されていないアルカリ金属が顔料表面の高分子分散剤の脱離を促進し、印字後の被記録媒体上でのインクの定着性に悪影響を及ぼす場合がある。
【0049】
塩基性化合物の添加方法は、顔料と高分子分散剤で分散液を作製した後に添加する方法、顔料と高分子分散剤で分散粒子を形成させる際に添加する方法、高分子分散剤を合成する際に添加するなど高分子分散剤中に予め含有させる方法などで、顔料分散液中に含有させる。
【0050】
また、本発明の顔料分散液の分散媒体である水は、特に限定されず、水道水、脱イオン水、イオン交換水、純水などであり、イオン交換水が好ましい。水の使用量は、顔料濃度が前記の範囲になる割合である。
【0051】
(有機溶剤)
以上が本発明の顔料分散液を主として構成する材料であるが、これら以外の水溶性有機溶媒も好適に使用することができる。本発明の顔料分散液に使用する有機溶媒としては、水溶性の有機溶媒であれば使用することができ、2種以上の水溶性有機溶媒の混合溶媒としても使用できる。好ましい水溶性有機溶媒の具体例としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコールなどの低級アルコール類;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、テトラ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、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、チオジグリコール、1,4−シクロヘキサンジオールなどのジオール類;1,2,4−ブタントリオール、1,2,6−ヘキサントリオール、1,2,5−ペンタントリオールなどのトリオール類;トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリトールなどのヒンダードアルコール類;エチレングリコールモノメチルエーテル、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イソプロピルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル、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リモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコールエーテル類;グリセリン、ジメチルスルホキシキド、グリセリンモノアリルエーテル、ポリエチレングリコール、N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、スルフォラン、β−ジヒドロキシエチルウレア、ウレア、アセトニルアセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、アセトン、ジアセトンアルコールなどである。
【0052】
本発明の顔料分散液は、従来公知の顔料分散技術により、水中に前記高分子分散剤を用いて顔料を分散させることで得られる。好ましい製造方法としては、前記高分子分散剤を好ましくはメチルエチルケントン、アセトン、メタノール、エタノール、テトラヒドロフランなどの有機溶剤に溶解して溶液(濃度1〜30質量%)とし、該溶液と前記顔料とを前記の固形分比率で十分に混練して顔料を分散させるとともに、顔料粒子を高分子分散剤で被覆し、その後溶剤を留去する。得られた混合物をフレーク、シート、粉体などの形状とし、これを適当量のアルカリ物質を含む適当量の水に加えて攪拌することによって本発明の顔料分散液が得られる。
【0053】
本発明のインクは、上記顔料分散液と、少なくとも水溶性有機溶剤とを常法に従って混合させることで得られるインクである。本発明のインクで使用する水溶性有機溶剤は、上記顔料分散液の項で記載したものが好適に使用できる。これらの中でも、沸点が120℃以上の水溶性有機溶媒を使用すると、ノズル先端部でのインク濃縮が抑制されるため好ましい。これらの水溶性有機溶媒のインク中に占める割合は、インク全質量の好ましくは5から50質量%、より好ましくは10から30質量%である。
【0054】
また、顔料分散液と水溶性有機溶剤を混合する際には、必要に応じて、水や界面活性剤、pH調整剤、酸化防止剤、防黴剤などの各種の添加剤を添加してもよい。さらに、インクのpHが好ましくは8.0から10.0の範囲に、より好ましくは8.4から9.8の範囲になるように調整すると、インクの長期保存安定性が向上し、長期保存後のインクの吐出性低下が抑制されるため好ましい。pH調整剤としては、トリエタノールアミンなどの有機アミンや水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物や有機酸が挙げられる。
【0055】
本発明のインクジェット記録方法の特徴は、インクにエネルギーを与えてインクを飛翔させて行うインクジェット記録方法において、上記本発明のインクを使用することである。エネルギーとしては、熱エネルギーや力学的エネルギーを用いることができるが、熱エネルギーを用いる場合が好ましい。
【0056】
本発明のインクジェット記録方法において、被記録媒体は限定されるものではないが、いわゆるインクジェット専用紙、ハガキや名刺用紙、ラベル用紙、ダンボール用紙、インクジェット用フィルムや各種コピー用紙などが好ましく使用される。コーティング層を持つ被記録媒体としては、少なくとも親水性ポリマーおよび/または無機多孔質体を含有した少なくとも一方の面にインクを受容するコーティング層を持つ被記録媒体が望ましい。
【0057】
上記本発明のインクを用いて記録を行うインクジェット記録装置としては、A4サイズ紙に主に用いる一般家庭用プリンターや、名刺やカードを印刷対象とするプリンター、あるいは業務用の大型プリンターなどが挙げられるが、好適なインクジェット記録装置の一例を以下に説明する。
【0058】
(熱エネルギーを利用したインクジェット記録装置)
図1は、ヘッドにインク供給チューブ104を介して供給されるインクを収容したインクカートリッジ100の一例を示す図である。101は供給用インクを収納したインク袋であり、その先端には塩素化ブチルゴム製の栓102が設けられている。この栓102に針103を挿入することにより、インク袋101中のインクを記録ヘッド(303から306)に供給できる。また、インクカートリッジ内に廃インクを受容するインク吸収体を設けてもよい。本発明で使用されるインクジェット記録装置としては、上記の如き記録ヘッドとインクカートリッジとが別体となったものに限らず、それらが一体になったものも好適に用いられる。
【0059】
図2は、本実施例に使用したインクジェット記録ヘッドの構造を説明するための模式図である。各ノズル202には、それぞれに対応した発熱体204(ヒータ)が設けられており、記録ヘッド駆動回路からヒータ204に所定の駆動パルスを印加することにより加熱し、気泡を発生させ、その作用で吐出口202からインク液滴を吐出する。なお、ヒータ204はシリコン基板206の上に半導体製造プロセスと同様の手法で形成される。203は各ノズル202を構成するノズル隔壁であり、205は各ノズル202にインクを供給するための共通液室であり、207は天板である。
【0060】
本実施形態による記録装置の一部透視図を図3に示す。記録装置300の被記録用紙302は例えばロール供給ユニット301から供給され、記録装置300本体に具備された搬送ユニットによって、連続的に搬送される。搬送ユニットは搬送モータ312、搬送ベルト313などから構成される。記録は、記録媒体の画像切り出し位置がブラックの記録ヘッド303の下を通過するときに、記録ヘッドからブラックインクを吐出開始、同様に、シアン304、マゼンタ305、イエロー306の順に、各色のインクを選択的に吐出してカラー画像を形成する。
【0061】
記録装置300はこの他、各記録ヘッドを待機中にキャップするキャップ機構311、各々の記録ヘッド303から306にインクを供給するためのインクカートリッジ307から310、インクの供給や回復動作のためのポンプユニット(不図示)、記録装置全体を制御する制御基板(不図示)などによって構成されている。
【0062】
図4は本実施例に使用したインクジェット記録装置における回復処理系の概略図である。記録ヘッド303から306が下降したとき、そのインク吐出口形成面がキャップ機構311内の塩素化ブチルゴムにより形成されたキャップ400に近接することにより所定の回復動作の実行が可能である。
【0063】
回復処理系におけるインク再生回路部は補給されるインクが貯留されポリエチレン袋に収容されるインクカートリッジ100と、吸引ポンプ403などを介して接続されるサブタンク401と、キャップ400とサブタンク401との間を接続する塩化ビニルにより形成されたインク供給路409に配されキャップ機構311からのインクをサブタンク401に回収する吸引ポンプ403、キャップから回収したインク中のゴミなどを除去するフィルター405、インク供給路408を介して接続され記録ヘッド303から306の共通液室にインクを供給する加圧ポンプ402、記録ヘッドから戻ったインクをサブタンク401に供給するインク供給路407、弁404aから404dを主要な要素として構成されている。
【0064】
記録ヘッド303から306のクリーニング時において回復弁404bを閉鎖し加圧ポンプ402を作動することによりサブタンク401から記録ヘッドにインクを加圧供給し、ノズル406から強制排出させる。これにより記録ヘッドのノズル内の泡、インク、ゴミなどを排出する。吸引ポンプ403は、記録ヘッドからキャップ機構311内に排出されたインクをサブタンク401に回収する。
【0065】
(力学的エネルギーを利用したインクジェット記録装置)
次に、力学的エネルギーを利用したインクジェット記録装置の好ましい一例としては、複数のノズルを有するノズル形成基板と、ノズルに対向して配置される圧電材料と導電材料からなる圧力発生素子と、この圧力発生素子の周囲を満たすインクを備え、印加電圧により圧力発生素子を変位させ、インクの小液滴をノズルから吐出させるオンデマンドインクジェット記録ヘッドを挙げることができる。その記録装置の主要部である記録ヘッドの構成の一例を図5に示す。
【0066】
ヘッドは、インク室(不図示)に連通したインク流路80と、所望の体積のインク滴を吐出するためのオリフィスプレート81と、インクに直接圧力を作用させる振動板82と、この振動板82に接合され、電気信号により変位する圧電素子83と、オリフィスプレート81、振動板82などを指示固定するための基板84とから構成されている。
【0067】
図5において、インク流路80は、感光性樹脂などで形成され、オリフィスプレート81は、ステンレス、ニッケルなどの金属を電鋳やプレス加工による穴あけなどにより吐出口85が形成され、振動板82はステンレス、ニッケル、チタンなどの金属フィルムおよび高弾性樹脂フィルムなどで形成され、圧電素子83は、チタン酸バリウム、PZTなどの誘電体材料で形成される。以上のような構成の記録ヘッドは、圧電素子83にパルス状の電圧を与え、歪み応力を発生させ、そのエネルギーが圧電素子83に接合された振動板82を変形させ、インク流路80内のインクを垂直に加圧しインク滴(不図示)をオリフィスプレート81の吐出口85より吐出して記録を行うように動作する。
【実施例】
【0068】
以下、実施例および比較例に基づき本発明を詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、文中、「部」および「%」とあるのは特に断りのない限り質量基準である。
また、高分子分散剤の同定には、核磁気共鳴吸収測定装置(1H−NMR、日本電子(株)製ECA400、溶媒;テトラヒドロフラン−d8を使用)およびGPC(東ソー(株)製HLC8220、カラム;TSK−GEL4000HXL、TSK−GEL3000HXL、TSK−GEL2000HXLを使用し、カラムオーブン温度40.0℃)を用いて行った。また、顔料分散液に含まれるアルカリ金属の含有確認はICP発光分光装置(セイコーインスツル(株)製SPS1700HV)を使用し、塩基性化合物とアルカリ金属との錯体形成の確認はキャピラリー電気泳動装置(大塚電子(株)製CAPI−3300、キャピラリー管;0.75μm:温度設定25℃)を用いて測定した。
【0069】
(高分子分散剤Aの作製)
還流管、滴下ロート、温度計および攪拌装置を備えたガラス製4つ口フラスコを窒素置換した後、ジメチルホルムアミド100部とペンタメチルジエチレントリアミン0.5部とを仕込み、次いで疎水性ユニットの疎水性モノマーとして1−メチル−4−ビニルベンゼン36ミリモルと開始剤としてのクロロエチルベンゼン1ミリモルを添加し、攪拌しながら加熱した。系内温度が80℃に達したところで塩化第一銅0.2部を加え重合を開始し、疎水性ユニットの疎水性モノマーからなるブロック部(A成分)を合成した。分子量を時分割に分子ふるいカラムクロマトグラフィー(GPC)を用いてモニタリングし、A成分の重合を完了させた。
【0070】
次いで前記一般式(1)のアクリルアミド構造を形成する親水性モノマーとしてのN−(2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル)アクリルアミド(B成分)36ミリモルを添加し重合を続行した。同様にGPCで分子量をモニタリングし、B成分の重合が完了した後、アニオン性基を有するメタクリル酸をポリマー内に付加させるために、予めメタクリル酸の親水部をエステル化して合成したブチルメタクリレート(C成分)20ミリモルを添加して重合を行った。重合を停止させた後、C成分のエステル部を水酸化ナトリウム/メタノール溶液で加水分解させカルボン酸型とし、さらに精製して目的のABCトリブロック共重合体(高分子分散剤A)を得た。化合物の同定には、NMRおよびGPCを用いて行った(Mw[重量平均分子量]=1.1×104、Mw/Mn[重量平均分子量/数平均分子量]=1.2)。なお、得られた高分子分散剤の酸価を測定したところ80mgKOH/gであり、この時点の分析では塩基性化合物は検出されなかった。
【0071】
(高分子分散剤B〜Fの作製)
高分子分散剤B〜Eは高分子分散剤Aの場合と同様の方法で、疎水性ユニットと親水性ユニットのモノマー種と添加量を変更することで作製した。但し、高分子分散剤Dにおいては、BモノマーとCモノマーを混合状態で添加し、高分子分散剤Eにおいては、Cモノマーは使用せずBモノマーのみを後添加する形で作製した。さらに高分子分散剤Fはポリマーを形成する全てのモノマーを重合開始段階から一度に投入することで、ブロック性を示さないランダムポリマーを作製した。
各高分子分散剤を構成するモノマー組成とブロック部の順番を表1に記載し、さらに高分子分散剤のAブロックの繰り返し単位数(a)、Aブロックの繰り返し単位数/Bブロックの繰り返し単位数(a/b)、重量平均分子量、酸価は表2に記載した。
【0072】

【0073】

【0074】
次に、本発明にて使用する顔料のアニオン性基付加処理およびそのアニオン性基酸性型処理方法について説明する。
【0075】
(顔料BK−1作製:アニオン性基付加処理)
市販のカーボンブラック「MA8」[三菱化学社製]250gをイオン交換水(以下水と記載する)1000mlによく混合および分散した後、これにペルオキソ二硫酸アンモニウムを1000g投入して、60〜70℃で8時間攪拌した。得られたスラリーを分画分子量10000の限外濾過膜[東洋濾紙社製]で濾過し、濾液の電導度が0.5ms/cm以下になるまで脱塩した。さらに、固形分濃度を20%まで濃縮し、25%の水酸化カリウムを20g滴下して分散液のpHを8に調整した。分析によりカルボキシル基の存在を確認した後、水を加えてに固形分濃度15%に調整し表面にアニオン性基を有する顔料:BK−1を得た。平均粒子径は85nmであった。
さらに上記アニオン性基を有する顔料の酸性型処理を以下の方法で行った。
【0076】
(酸性型ブラック顔料BK−2作製:酸性型処理)
上記顔料BK−1 300gをビーカー内で攪拌し、そこへ0.1NHCl水溶液を滴下することでpH=2に調整した。その後10,000Gの遠心分離処理を行うことにより沈降した顔料を採取し、別途用意したイオン交換水200g内で攪拌した。その後、再度同様の遠心処理により沈降する顔料を採取し、60℃設定で減圧乾燥した。その後、表面アニオン性基が酸性型であることを分析により確認した酸性型顔料BK−2の粉末を得た。
【0077】
(シアン顔料CY−1作製:アニオン性基付加処理)
市販のシアン顔料;フタロシアニンブルー「ファストゲン・ブルー・TGR」[大日本インキ化学工業(株)社製のC.I.ピグメントブルー15:3]を用いた以外、上記と同様の方法で作製した。分析の結果、得られた顔料:CY−1は表面にアニオン性基を有するものであった。平均粒子径は65nmであった。
【0078】
(酸性型シアン顔料CY−2作製:酸性型処理)
上記顔料CY−1を用いた以外、上記BK−2と同様の方法で作製した。その後、表面のアニオン性基が酸性型であることを分析により確認した酸性型顔料CY−2の粉末を得た。
【0079】
(マゼンタ顔料MG−1作製:アニオン性基付加処理)
市販のマゼンタ顔料;ジメチルキナクリドン「ファストゲン・スーパー・マゼンタ・RTS」[大日本インキ化学工業(株)社製のC.I.ピグメントレッド122]を用いた以外、上記と同様の方法で作製した。分析の結果、得られた顔料:MG−1は表面にアニオン性基を有するものであった。平均粒子径は67nmであった。
【0080】
(酸性型マゼンタ顔料MG−2作製:酸性型処理)
上記顔料MG−1を用いた以外、上記BK−2と同様の方法で作製した。その後、表面のアニオン性基が酸性型であることを分析により確認した酸性型顔料MG−2の粉末を得た。
【0081】
(イエロー顔料YE−1作製:アニオン性基付加処理)
市販のイエロー顔料;C.I.ピグメントイエロー128[クラリアント社製]を用いた以外、上記と同様の方法で作製した。分析の結果、得られた顔料:YE−1は表面にアニオン性基を有するものであった。平均粒子径は90nmであった。
【0082】
(酸性型イエロー顔料YE−2作製:酸性型処理)
上記顔料YE−1を用いた以外、上記BK−2と同様の方法で作製した。その後、表面のアニオン性基が酸性型であることを分析により確認した酸性型顔料YE−2の粉末を得た。
【0083】
[実施例1]
(顔料分散液A1の作製)
上記高分子分散剤Aを10g含むメチルエチルケトン溶液と、色材として上記BK−2を10g2軸スクリューを有する混練機に仕込み、均一になるまで混練した後、内温を80℃に維持しながら減圧して溶媒を留去した。この混練物を2本ロールを用いてシート化し、所定量のイオン交換水と中和剤として水酸化ナトリウムを高分子分散剤のアニオン性基の1当量に相当する量(570mg)を加えて、塩基性化合物としてペンタメチルジエチレントリアミンを添加して攪拌し、顔料濃度10質量%、高分子分散剤濃度10質量%の顔料分散液A1を得た。キャピラリー電気泳動装置を用いることで塩基性化合物とアルカリ金属との錯体形成を確認した。
【0084】
[実施例2〜28]
(顔料分散液A2〜A28の作製)
実施例1と同様の方法で、高分子分散剤と色材、および塩基性化合物を選択し、さらに高分子分散剤10gに対する各仕込み比率を調合することで顔料分散液A2〜A28を作製した。作製後は各顔料分散液の高分子分散剤濃度を10質量%に調整した。顔料分散液A1〜A28に関する詳細を表3に記す。
【0085】
[比較例1〜22]
(顔料分散液B1〜B22の作製)
実施例1と同様の方法で、高分子分散剤と色材、および塩基性化合物を選択し、さらに高分子分散剤10gに対する各仕込み比率を調合することで顔料分散液B1〜B22を作製した。作製後は各顔料分散液の高分子分散剤濃度を10質量%に調整した。但し比較例1〜8に関しては塩基性化合物は使用せず、さらに比較例1、2、3、12、13、19、20に関しては高分子分散剤に市販のn−ブチルメタクリレート−メタクリル酸ブロック共重合体(重量平均分子量14,000)や、スチレン−マレイン酸ブロック共重合体(重量平均分子量11,000)、およびポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル(重量平均分子量26,000)を使用した。顔料分散液B1〜B22に関する詳細を表4に記す。
【0086】

【0087】

【0088】
*1:実施例にて使用した塩基性化合物の構造式は明細中にて記載した。
[1]2,2−ビピリジル/(I−a)
[2]4,4’−ジヘプチル−2,2’−ビピリジル/(I−c)
[3](E)−N−((ピリジン−2−イル)メチレン)オクタン−1−アミン/(II−a)
[4](E)−(ピリジン−2−イル)−N−((ピリジン−2−イル)メチレン)メタンアミン/(II−c)
[5]N,N−ビス((ピリジン−2−イル)メチル)オクタン−1−アミン/(III−b)
[6]トリス((ピリジン−2−イル)メチル)アミン/(III−d)
[7]ペンタメチルジエチレントリアミン/(IV−a)
[8]1,1,4,7,10,10−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン/(IV−b)
【0089】

【0090】

【0091】
(評価1)
実施例1〜28、比較例1〜22の顔料分散液を使用し、以下の成分を混合し、充分攪拌して、それぞれインクを作製した。
・顔料分散液 30.0部
・トリエチレングリコール 10.0部
・トリプロピレングリコール 10.0部
・イオン交換水 50.0部
【0092】
実施例1〜28、比較例1〜22の顔料分散液の分散安定性と、実施例1〜28、比較例1〜22の顔料分散液を使用したインクの、吐出安定性、印字画像の画像品位と堅牢性および保存安定性についての試験を行った。なお、画像品位と堅牢性および吐出安定性については、各インクを記録信号に応じた熱エネルギーをインクに付与することによりインクを吐出させるオンデマンド型マルチ記録ヘッドを有するインクジェット記録装置P−660CII(キヤノンファインテック製)にそれぞれ搭載して、普通紙GF−500(キヤノン製)に印字を行い、評価を行った。その結果、表5に記載したように、いずれの実施例の顔料分散液(インク)も比較例の顔料分散液(インク)に比べて分散安定性や保存安定性と吐出安定性が良好で、画像品位と堅牢性が良好な結果が得られた。さらにインク中における塩基性化合物とアルカリ金属との錯体形成をキャピラリー電気泳動装置を用いて分析した結果、実施例に使用した塩基性化合物は全て錯体形成に十分な効果を示すものであったが、比較例に用いたモノエタノールアミンやジエタノールアミンでは十分な効果は得られなかった。
【0093】

【0094】

【0095】
*1:分散安定性
各顔料分散液を密閉状態で80℃2週間保存した後、試験前後の粒子径を測定し、下式で粒子径増加率(%)を求め分散安定性の尺度とした。粒子径の測定には動的光散乱法(商品名:レーザー粒径解析システムFPAR−1000;大塚電子(株)社製)を用いた。評価基準は下記の通りとした。

◎:粒子径増加率(%)が5%未満である。
○:粒子径増加率(%)が5%以上10%未満である。
△:粒子径増加率(%)が10%以上30%未満である。
×:粒子径増加率(%)が30%以上である。
【0096】
*2:間欠吐出安定性
各インクを70℃で2週間保管した後、15℃で湿度が10%の環境下において、100%ベタ画像を印字し3分間休止した後、再度100%ベタ画像を印字した画像を下記の評価基準で評価した。
◎:白スジが全くなく、正常に印字されている。
○:印字の最初の部分に僅かに白スジがみられる。
△:画像全体に白スジがみられる。
×:画像がほとんど印字されていない。
【0097】
*3:連続吐出安定性
ハガキサイズのグラデーションパターンを1000枚連続印字し、1000枚目の画像のヨレ、不吐の吐出特性を下記の基準で評価した。
◎:ヨレ、不吐がなく、正常に印字されている。
○:不吐は発生していないが、一部にヨレがみられる。
△:不吐が一部発生し、画像全体にヨレがみられる。
×:不吐が多く発生し、画像全体にヨレがみられる。
【0098】
*4:画像品位
70℃2週間保管した各インクで画像を印字し、その画像を下記評価基準で評価した。
◎:画像の滲みがなく、彩度が高い。
○:画像の滲みはないが、若干彩度が低い。
△:画像の滲みが若干みられる。
×:画像の滲みが多く、彩度も低い。
【0099】
*5:堅牢性
70℃2週間保管した各インクで100%ベタ画像を印字し、印字1分後に印字部を2×104N/m2の荷重を掛けてシルボン紙で擦り、その画像を下記評価基準で評価した。
◎:画像の擦れがなく、シルボン紙への付着がない。
○:画像の擦れがないが、シルボン紙への付着がみられる。
△:画像の擦れが若干みられる。
×:画像の擦れが多い。
【0100】
*6:保存安定性
各インクを密閉状態で70℃2週間保存した後、試験前後の粒子径を測定し、下式で粒子径増加率(%)を求め分散安定性の尺度とした。粒子径の測定には動的光散乱法(商品名:レーザー粒径解析システムFPAR−1000;大塚電子(株)社製)を用いた。評価基準は下記の通りとした。

◎:粒子径増加率(%)が5%未満である。
○:粒子径増加率(%)が5%以上10%未満である。
△:粒子径増加率(%)が10%以上30%未満である。
×:粒子径増加率(%)が30%以上である。
【産業上の利用可能性】
【0101】
以上説明したように、本発明によれば、高い堅牢性を有し品位に優れた画像をどのような場合でも長期にわたって安定して記録できるインクを与える顔料分散液を提供することができ、さらには堅牢性と品位に優れた画像を記録し得るインク、インクジェット記録方法およびインクジェット記録装置を提供することができる。
【符号の説明】
【0102】
100:インクカートリッジ
101:インク袋
102:ゴム栓
103:針
104:チューブ
201:ベースプレート
202:インクノズル(吐出口)
203:隔壁
204:ノズルヒータ
205:共通液室
206:基板
207:天板
300:記録装置
301:ロール供給ユニット
302:被記録媒体(ロール紙)
303:記録ヘッド(ブラック)
304:記録ヘッド(シアン)
305:記録ヘッド(マゼンタ)
306:記録ヘッド(イエロー)
307:インクカートリッジ(ブラック)
308:インクカートリッジ(シアン)
309:インクカートリッジ(マゼンタ)
310:インクカートリッジ(イエロー)
311:キャップ機構
312:搬送モータ
313:搬送ベルト
400:キャップ
401:サブタンク
402:加圧ポンプ
403:吸引ポンプ
404a:供給弁
404b:回復弁
404c:大気開放弁
404d:リサイクル弁
405:フィルター
406:フェース(ノズル)面
80:インク流路
81:オリフィスプレート
82:振動板
83:圧電素子
84:基板
85:吐出口

【特許請求の範囲】
【請求項1】
高分子分散剤、色材および水から主としてなる顔料分散液において、前記高分子分散剤が、少なくとも疎水性ユニットと親水性ユニットからなり、該疎水性ユニットが少なくとも1種の疎水性モノマーからなるブロック部を有し、前記色材が、表面に酸性型のアニオン性基を有する顔料からなり、さらにアルカリ金属と錯体を形成し得る塩基性化合物を含むことを特徴とする顔料分散液。
【請求項2】
前記親水性ユニットが、少なくとも下記一般式(1)のアクリルアミド構造の繰り返し単位構造を有する共重合体である請求項1に記載の顔料分散液。

(式中、R1は水素またはメチル基を、Xは水素または炭素数1から4のアルキル基を表し、nは1から10である。)
【請求項3】
前記疎水性ユニットの疎水性モノマーからなるブロック部が、下記一般式(2)の繰り返し単位構造からなるブロック部である請求項1または2に記載の顔料分散液。

(式中、R2は水素またはメチル基を、Yは−R3、−OR3または−COOR3を表す。ここでR3は炭素数1から18のアルキル基を表す。)
【請求項4】
前記親水性ユニットが、アニオン性基を有するセグメントを有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の顔料分散液。
【請求項5】
前記親水性ユニットが、前記一般式(1)の繰り返し単位構造からなるブロック部とアニオン性基を有するセグメントのブロック部とを有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の顔料分散液。
【請求項6】
前記塩基性化合物が、下記一般式(3)から(6)から選ばれる少なくとも1つの化合物である請求項1〜5のいずれか1項に記載の顔料分散液。

(式中、R1は水素または炭素数1〜18のアルキル基、R2は水素または−Py−R1(Py:ピリジル基)、R3は水素または−C(R5)=N−R4、−CH(R5)−N(R6)−R4、R4は炭素数1〜18のアルキル基または−CH2−Py、−CH2−CH2−N(R6)−CH2−Py(Py:ピリジル基)、R5は水素またはメチル基、R6は水素または−R4、R7およびR8は炭素数1〜4のアルキル基またはアルケニル基、R9は炭素数1〜4のアルキル基または−CH2−CH2−N(R8)−R7、mは1または2である。)
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1項に記載の顔料分散液を含むことを特徴とするインクジェット記録用インク。
【請求項8】
インクにエネルギーを与えて、該インクを飛翔させて被記録媒体に付与して行うインクジェット記録方法において、上記インクが、請求項7に記載のインクジェット記録用インクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項9】
前記エネルギーが、熱エネルギーであることを特徴とする請求項8に記載のインクジェット記録方法。
【請求項10】
インクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジにおいて、該インクが請求項7に記載のインクジェット記録用インクであることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項11】
インクを収容したインク収容部を備えたインクカートリッジと、該インクを吐出させるためのヘッド部とを備えたインクジェット記録装置において、該インクが請求項7に記載のインクジェット記録用インクであることを特徴とするインクジェット記録装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2010−31244(P2010−31244A)
【公開日】平成22年2月12日(2010.2.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−139331(P2009−139331)
【出願日】平成21年6月10日(2009.6.10)
【出願人】(000208743)キヤノンファインテック株式会社 (1,218)
【Fターム(参考)】