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JP4522648B2 - Black ink for ink jet recording, ink jet recording method, ink cartridge and ink jet recording apparatus using the same - Google Patents

Black ink for ink jet recording, ink jet recording method, ink cartridge and ink jet recording apparatus using the same Download PDF

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JP4522648B2
JP4522648B2 JP2002378671A JP2002378671A JP4522648B2 JP 4522648 B2 JP4522648 B2 JP 4522648B2 JP 2002378671 A JP2002378671 A JP 2002378671A JP 2002378671 A JP2002378671 A JP 2002378671A JP 4522648 B2 JP4522648 B2 JP 4522648B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録用ブラックインク、インクジェット記録方法、インクカートリッジ及びインクジェット記録装置に関する。更に詳しくは、吐出信頼性が高く、画像特性の良好なインクジェット記録に適した色材分散体のブラックインク、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及びインクジェット記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、印刷インクの着色剤として、耐水性や耐光性等の堅牢性に優れた顔料等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等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、このような色材分散体の水性インクをインクジェット記録用インクとして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、インク中の色材分散体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分散体に持たせることによって、インク中での分散安定性が低下することになり、インクの保存中に色材分散体が凝集して濃度むらや沈降が発生しやすくなる、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まりが発生し吐出安定性が低下しやすくなる、等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では疎水性セグメント及び親水性セグメントで構成されるブロック共重合体と油溶性染料を含有するインクが提案されているが、分散体としての安定性は有するものの、インクジェット記録装置で使用するインクとしては吐出安定性が依然として低く、実用レベルには達していない。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−97395公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたもので、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することのできるインクジェット記録用ブラックインクを提供することである。更には、堅牢性と品位に優れた画像を記録し得るインクジェット記録方法、インクカートリッジ及びインクジェット記録装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題点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い出した。即ち本発明は、高分子分散剤、水不溶性色材、水溶性有機溶剤及び水から構成されるインクジェット記録用ブラックインクにおいて、該水不溶性色材が、少なくとも、C.I.ソルベントブラック3、C.I.ソルベントブラック27、C.I.ソルベントブラック29、C.I.ソルベントブラック45からなる群から選ばれる1種以上であり、上記高分子分散剤が、疎水性ブロックと親水性ブロックから構成されるブロック共重合体であって、モノマーとしてビニルエーテル類を重合してなるものであり、上記親水性ブロックがアニオン性のビニルエーテル類で構成され、さらに上記水不溶性色材が上記高分子分散剤を用いてカプセル化されており、上記高分子分散剤によって分散された上記水不溶性色材の分散体の平均粒径が80nm以下であることを特徴とする、インクジェット記録用ブラックインクである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、上記インクジェット記録用ブラックインクを使用することで、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安定して記録することが可能なことを見出した。
【0009】
これは、高分子分散剤として、疎水性ブロックと親水性ブロックから構成されるブロック共重合体を使用することで、高分子分散剤の疎水性ブロック部が色材表面に均一に付着することが可能となり、色材が露出することなく色材を高分子分散剤が均一に被覆する、即ちカプセル化することができるようになる。この際、疎水性ブロックが、モノマーとしてビニルエーテル類を重合してなるエーテル構造を多数有するポリビニルエーテルであるために、疎水性ブロックのエーテル部と隣接する高分子分散剤の疎水性ブロック部間に静電的な相互作用が発生する、即ち高分子分散剤同士の疎水性ブロック間で物理的な結合作用が発生すると考えられる。
【0010】
これにより、このカプセルの安定性が向上し、分散性が不安定になりやすいインクジェット記録の吐出時においてもこのカプセル状態が安定に維持されるようになり、吐出安定性が向上すると考えられる。また、記録後の印字画像においても、安定な高分子分散剤のカプセルによって色材が保護されているため、色材の一部がもともと露出しているような場合や吐出時に色材の一部が露出してしまうような場合に比べ、色材の堅牢性が向上すると考えられる。更に、高分子分散剤の親水性部がブロック化されているため、インク媒体との親和性が良好になり、疎水基を含有するランダム重合された高分子分散剤を使用したものに比べて、色材分散体の分散安定性が大きく向上するようになると考えられる。これにより、インク中での色材分散体の凝集や沈降が起こりにくくなり、吐出安定性だけでなくインクの長期保存時の安定性も良好になっていると考えられる。
【0011】
更に本発明者らは、色材分散体を含有するインクをインクジェット記録装置に使用する場合の課題として、インクジェットヘッドのノズル先端部でインク中の水分が蒸発しインクが濃縮されると、分散安定性が極端に低下してノズルの目詰まりが発生するという課題を鋭意検討したところ、水不溶性色材として、少なくとも、C.I.ソルベントブラック3、C.I.ソルベントブラック27、C.I.ソルベントブラック29、C.I.ソルベントブラック45からなる群から選ばれる1種以上の水不溶性色材を使用することで、上記高分子分散剤の疎水性ブロックと色材の親和性が良好になることを見い出した。その結果、インク中の水分が多量に蒸発する様なインクジェットプリンターの印字プロセス時においても、色材分散体の分散安定性が低下しにくくなり、ノズルの目詰まりが発生することなく、長期にわたって安定に吐出させることを可能にした。
【0012】
以下、本発明のインクジェット記録用ブラックインクの構成材料について詳細に説明する。
(水不溶性色材)
本発明のインクジェット記録用ブラックインクに使用する水不溶性色材としては、少なくとも、C.I.ソルベントブラック3、C.I.ソルベントブラック27、C.I.ソルベントブラック29、C.I.ソルベントブラック45からなる群から選ばれる1種以上であり、これらの水不溶性色材は、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。
【0013】
これら水不溶性色材のインク中の含有量は、インク全質量に対して、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは1.0〜10質量%である。色材の量が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、色材の量が20質量%を超えると、ノズルにおける目詰り等による吐出安定性の低下が起こる場合がある。
【0014】
また、これらの水不溶性色材がインク中で後記の高分子分散剤と形成する、色材分散体の平均粒子径は、好ましくは80nm以下、より好ましくは50nm以下であると、吐出安定性が更に向上し、また印字画像の発色性も良好になる。この色材分散体の粒子径を測定する方法としては、例えば、レーザー光散乱法、X線小角散乱法、沈降法、電子顕微鏡で直接観察する方法等が挙げられる。
【0015】
(高分子分散剤)
本発明のインクジェット記録用ブラックインクに使用する高分子分散剤としては、モノマーとしてビニルエーテル類を重合してなるもので、少なくとも1種類以上の疎水性ブロックと、少なくとも1種類以上の親水性ブロックをそれぞれ有するブロック共重合体であればよく、2種類以上の親水性ブロックや2種類以上の疎水性ブロックを有するものでもよく、単独のブロック共重合体でも2種以上のブロック共重合体が混合されたものでも使用できる。共重合体の重合形態は、直鎖型、グラフト型等が挙げられるが、直鎖型のブロック共重合体が好ましい。
【0016】
また、高分子分散剤の親水性ブロックは、アニオン性のビニルエーテル類又は非イオン性のビニルエーテル類から構成されていることが好ましい。或いは、アニオン性のビニルエーテル類から構成されるブロックと、非イオン性のビニルエーテル類から構成されるブロックの2種のブロックを有しているジブロック体であると、インク媒体中での色材分散体の安定性がより向上するため好ましい。
【0017】
高分子分散剤の親水性ブロックが上記のようなジブロック体である場合は、疎水性を有するポリビニルエーテルのブロック、非イオン性の親水性を有するポリビニルエーテルのブロック、アニオン性の親水性を有するポリビニルエーテルのブロックの順番で構成されたブロック共重合体であると、インク媒体中での色材分散体の安定性が更に向上するためより望ましい。
【0018】
上記高分子分散剤を形成する、疎水性を有するビニルエーテル類のブロックとしては、下記一般式(1)で示される繰り返し単位構造を有するブロックが好ましい。
−(CH2−CH(OR1))− (1)
上記の一般式(1)において、R1は、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基又はシクロアルケニル基のような脂肪族炭化水素基、フェニル基、ピリジル基、ベンジル基、トルイル基、キシリル基、アルキルフェニル基、フェニルアルキレン基、ビフェニル基、フェニルピリジル基等のような、炭素原子が窒素原子で置換されていてもよい芳香族炭化水素基を表わす。また、芳香環上の水素原子は、炭化水素基で置換されていてもよい。R1の炭素数は1〜18が好ましい。
【0019】
またR1は、−(CH(R2)−CH(R3)−O)p−R4若しくは−(CH2m−(O)n−R4で表される基でもよい。この場合、R2及びR3はそれぞれ独立に水素原子又はメチル基を表わし、R4はアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基又はシクロアルケニル基のような脂肪族炭化水素基、フェニル基、ピリジル基、ベンジル基、トルイル基、キシリル基、アルキルフェニル基、フェニルアルキレン基、ビフェニル基、フェニルピリジル基等のような、炭素原子が窒素原子で置換されていてもよい芳香族炭化水素基(芳香環上の水素原子は、炭化水素基で置換されていてもよい。)、−CO−CH=CH2、−CO−C(CH3)=CH2、−CH2−CH=CH2、−CH2−C(CH3)=CH2を表わし、これらの基のうちの水素原子は、化学的に可能である範囲でフッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子と置換されていてもよい。R4の炭素数は1〜18が好ましい。pは1〜18が好ましく、mは1〜36が好ましく、nは0又は1であるのが好ましい。
【0020】
1及びR4において、アルキル基又はアルケニル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、t−ブチル、ペンチル、へキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、オレイル等であり、シクロアルキル基又はシクロアルケニル基としては、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロへキシル、シクロオクチル等である。
【0021】
次に、親水性を有するビニルエーテル類のブロックとしては、下記一般式(2)で選ばれる繰り返し単位構造を有するブロックが好ましい。
−(CH2−CH(OR5))− (2)
上記の一般式(2)において、R5は、−(CH2−CH2−O)k−R6、−(CH2m−(O)n−R6、−R7−X、−(CH2−CH2−O)k−R7−X、−(CH2m−(O)n−Xで表わされる基である。この場合、R6は、水素原子、炭素数1から4までの直鎖又は分枝状のアルキル基、及び−CO−CH=CH2、−CO−C(CH3)=CH2、−CH2−CH=CH2、−CH2−C(CH3)=CH2を表わし、R7はアルキレン基、アルケニレン基、シクロアルキレン基又はシクロアルケニレン基のような脂肪族炭化水素基、フェニレン基、ピリジレン基、ベンジレン基、トルイレン基、キシリレン基、アルキルフェニレン基、フェニレンアルキレン基、ビフェニレン基、フェニルピリジレン基等のような、炭素原子が窒素原子で置換されていてもよい芳香族炭化水素基(芳香環上の水素原子は、炭化水素基で置換されていてもよい)を表わし、これらの基のうちの水素原子は、化学的に可能である範囲で、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子と置換されていてもよい。Xはカルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基から選ばれるアニオン性を有する基を表わす。R7の炭素数は1〜18が好ましい。kは1〜18が好ましく、mは1〜36が好ましく、nは0又は1であるのが好ましい。
【0022】
下記にそのモノマー(I−a〜I−o)及びポリマー(II−a〜II−e)の構造を例示するが、本発明に用いられるポリビニルエーテル構造は、これらに限定されるものではない。
【化1】

Figure 0004522648
【0023】
【化2】
Figure 0004522648
【0024】
更に、ポリビニルエーテルの繰り返し単位数(上記(II−a)〜(II−e)においては、m、n、l)は、それぞれ独立に、1〜10,000であることが好ましい。また、その合計が(上記(II−a)〜(II−e)においては、m+n+l)、10〜20,000であることがより好ましい。数平均分子量は、500〜20,000,000が好ましく、1,000〜5,000,000がより好ましく、2,000〜2,000,000が最も好ましい。
【0025】
このような高分子分散剤がインク中に占める割合としては、インク全質量に対して、0.1〜20質量%が好ましく、0.5〜10質量%がより好ましい。また、高分子分散剤と水不溶性色材とのインク中における含有比率は、固形分質量比で好ましくは高分子分散剤:水不溶性色材=1:100〜2:1であると、インクの吐出安定性や保存安定性が向上する。
【0026】
(水溶性有機溶剤)
本発明のインクジェット記録用ブラックインクに使用する水溶性有機溶剤としては、水溶性の有機溶剤であれば制限なく使用することができ、2種以上の水溶性有機溶剤の混合溶剤としても使用できる。このような混合溶剤として使用する場合は、混合した場合に液状であれば、固体の水溶性有機化合物が含有されていてもよい。
【0027】
なかでも、水溶性有機溶剤が、高分子分散剤の親水性ブロック部の溶解性パラメータに対して、0.0〜+10.0(J/cm31/2の範囲にある溶解性パラメータを有する水溶性有機溶剤であると、インクジェットヘッドのノズルの目詰まりがより発生しにくくなり好ましい。この溶解性パラメータ(δ(J/cm31/2)は、溶剤の凝集エネルギー密度の平方根として表わされ、δ=(ΔE/V)1/2(式中、ΔEは溶剤のモル蒸発熱、Vは溶媒のモル体積)の式から算出される溶剤の溶解性を示す溶剤固有の値である。例えば、水はδ=47.0、エタノールはδ=25.7、ヘキサンはδ=14.9である。また、高分子分散剤の溶解性パラメータ(δ)は、高分子分散剤の無限溶解度又は最高膨潤度を与える溶剤の溶解性パラメータ=高分子の溶解性パラメータとする実験的に算出した値や、高分子分散剤の官能基の分子凝集エネルギーから算出した値である。高分子分散剤及び溶剤の溶解性パラメータ(δ)を官能基の分子凝集エネルギーから算出する方法は、δ=(ΔE/V)1/2=(ΣΔei/ΣΔvi1/2(式中、ΔEはそれぞれのモル蒸発熱、Vはそれぞれのモル体積、Δeiはそれぞれの原子団の蒸発エネルギー(J/mol)、Δviはそれぞれの原子団のモル体積(cm3/mol)である。)の式から算出する方法が挙げられる。
【0028】
このような水溶性有機溶剤としては、例えば、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−ブチルアルコール等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−ル、チオジグリコール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジオール、ポリエチレングリコール等のジオール類;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、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等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル類;グリセリン、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、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオール類;テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル類;ジメチルスルホキシキド、ダイアセトンアルコール、グリセリンモノアリルエーテル、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、アセトン、ジアセトンアルコール等が挙げられる。
【0029】
これらの中でも、沸点が120℃以上の水溶性有機溶剤を使用すると、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剤のインク中に占める割合としては、インク全質量に対して、好ましくは5〜50質量%、より好ましくは10〜30質量%である。
【0030】
以上が本発明のインクジェット記録用インクの構成材料であるが、これらの材料以外に、界面活性剤、pH調整剤、酸化防止剤、防黴剤等の各種の添加剤を添加してもよい。
【0031】
本発明のインクジェット記録方法は、インクにエネルギーを与えてインクを飛翔させて行なうインクジェット記録方法に、上記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方法が好ましい。
【0032】
本発明のインクジェット記録方法においては、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と呼ばれる、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等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及び/又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。次に、上記した本発明のインクジェット記録用インクを用いて記録を行なうのに好適な、本発明のインクジェット記録装置の一例を以下に説明する。
【0033】
(熱エネルギーを利用したインクジェット記録装置)
まず、熱エネルギーを利用したインクジェット記録装置の主要部であるヘッド構成の一例を図1及び図2に示す。図1は、インク流路に沿ったヘッド13の断面図であり、図2は図1のA−B線での切断面図である。ヘッド13はインクを通す流路(ノズル)14を有する、ガラス、セラミック、シリコン又はプラスチック板等と、発熱素子基板15とを接着して得られる。発熱素子基板15は、酸化シリコン、窒化シリコン、炭化シリコン等で形成される保護層16、アルミニウム、金、アルミニウム−銅合金等で形成される電極17−1及び17−2、HfB2、TaN、TaAl等の高融点材料から形成される発熱抵抗体層18、熱酸化シリコン、酸化アルミニウム等で形成される蓄熱層19、シリコン、アルミニウム、窒化アルミニウム等の放熱性のよい材料で形成される基板20よりなっている。
【0034】
上記ヘッド13の電極17−1及び17−2にパルス状の電気信号が印加されると、発熱素子基板15のnで示される領域が急速に発熱し、この表面に接しているインク21に気泡が発生し、その圧力でメニスカス23が突出し、インク21がヘッドのノズル14を通して吐出し、吐出オリフィス22よりインク小滴24となり、被記録材25に向かって飛翔する。図3には、図1に示したヘッドを多数並べたマルチヘッドの一例の外観図を示す。このマルチヘッドは、マルチノズル26を有するガラス板27と、図1に説明したものと同じような発熱ヘッド28を接着して作られている。
【0035】
図4に、このヘッドを組み込んだインクジェット記録装置の一例を示す。図4において、61はワイピング部材としてのブレードであり、その一端はブレード保持部材によって保持固定されており、カンチレバーの形態をなす。ブレード61は記録ヘッド65による記録領域に隣接した位置に配置され、又、本例の場合、記録ヘッド65の移動経路中に突出した形態で保持される。
【0036】
62は記録ヘッド65の突出口面のキャップであり、ブレード61に隣接するホームポジションに配置され、記録ヘッド65の移動方向と垂直な方向に移動して、インク吐出口面と当接し、キャッピングを行なう構成を備える。更に、63はブレード61に隣接して設けられるインク吸収体であり、ブレード61と同様、記録ヘッド65の移動経路中に突出した形態で保持される。上記ブレード61、キャップ62及びインク吸収体63によって吐出回復部64が構成され、ブレード61及びインク吸収体63によって、吐出口面に水分、塵挨等の除去が行なわれる。
【0037】
65は、吐出エネルギー発生手段を有し、吐出口を配した吐出口面に対向する被記録材にインクを吐出して記録を行なう記録ヘッド、66は記録ヘッド65を搭載して記録ヘッド65の移動を行なうためのキャリッジである。キャリッジ66は、ガイド軸67と摺動可能に係合し、キャリッジ66の一部はモーター68によって駆動されるべルト69と接続(不図示)している。これにより、キャリッジ66はガイド軸67に沿った移動が可能となり、記録ヘッド65による記録領域及びその隣接した領域の移動が可能となる。
【0038】
51は被記録材を挿入するための紙給部、52は不図示のモーターにより駆動される紙送りローラーである。これらの構成により記録ヘッド65の吐出口面と対向する位置へ被記録材が給紙され、記録が進行するにつれて排紙ローラー53を配した排紙部へ排紙される。以上の構成において、記録ヘッド65が記録終了してホームポジションへ戻る際、吐出回復部64のキャップ62は記録ヘッド65の移動経路から退避しているが、ブレード61は移動経路中に突出している。その結果、記録ヘッド65の吐出口がワイピングされる。
【0039】
尚、キャップ62が記録ヘッド65の吐出面に当接してキャッピングを行なう場合、キャップ62は記録ヘッドの移動経路中に突出するように移動する。記録ヘッド65がホームポジションから記録開始位置へ移動する揚合、キャップ62及びブレード61は上記したワイピングの時の位置と同一の位置にある。この結果、この移動においても記録ヘッド65の吐出口面はワイピングされる。上述の記録ヘッドのホームポジションへの移動は、記録終了時や吐出回復時ばかりでなく、記録ヘッドが記録のために記録領域を移動する間に所定の間隔で記録領域に隣接したホームポジションへ移動し、この移動に伴って上記ワイピングが行なわれる。
【0040】
図5は、記録ヘッドにインク供給部材、例えば、チューブ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の一例を示す図である。ここで40は供給用インクを収納したインク収容部、例えば、インク袋であり、その先端にはゴム製の栓42が設けられている。この栓42に針(不図示)を挿入することにより、インク袋40中のインクをヘッドに供給可能にする。44は廃インクを受容するインク吸収体である。インク収容部としてはインクとの接液面がポリオレフイン、特にポリエチレンで形成されているものが好ましい。
【0041】
本発明で使用されるインクジェット記録装置としては、上述のように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、図6に示すようなそれらが一体になったものにも好適に用いられる。図6において、70は記録ユニットであり、この中にはインクを収容したインク収容部、例えば、インク吸収体が収納されており、かかるインク吸収体中のインクが複数オリフィスを有するヘッド部71からインク滴として吐出される構成になっている。インク吸収体の材料としてはポリウレタンを用いることが本発明にとって好ましい。また、インク吸収体を用いず、インク収容部が内部にバネ等を仕込んだインク袋であるような構造でもよい。72はカートリッジ内部を大気に連通させるための大気連通口である。この記録ユニット70は図4に示す記録ヘッド65に換えて用いられるものであって、キャリッジ66に対して着脱自在になっている。
【0042】
(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7に示す。
【0043】
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等を指示固定するための基板84とから構成されている。
【0044】
図7において、インク流路80は、感光性樹脂等で形成され、オリフィスプレート81は、ステンレス、ニッケル等の金属を電鋳やプレス加工による穴あけ等により吐出口85が形成され、振動板82は、ステンレス、ニッケル、チタン等の金属フィルム及び高弾性樹脂フィルム等で形成され、圧電素子83は、チタン酸バリウム、PZT等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なうように動作する。このような記録ヘッドは、図4に示したものと同様なインクジェット記録装置に組み込んで使用される。インクジェット記録装置の細部の動作は、先述と同様に行なうもので差しつかえない。
【0045】
【実施例】
以下、実施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。尚、文中、「部」、及び「%」とあるのは質量基準である。
参考例1]
(高分子分散剤Aの作製)
疎水性ブロックと親水性ブロックからなるABジブロック共重合体の合成:三方活栓を取り付けたガラス容器内を窒素置換した後、窒素ガス雰囲気下、250℃で加熱し吸着水を除去した。系を室温に戻した後、イソブチルビニルエーテル12ミリモル、酢酸エチル16ミリモル、1−イソブトキシエチルアセテート0.1ミリモル、及びトルエン11cm3を加え、系内温度が0℃に達したところでエチルアルミニウムセスキクロライド0.2ミリモルを加え重合を開始し、ABジブロックポリマーのAブロックを合成した。
【0046】
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ブロックの重合が完了した後、2−ヒドロキシエチルビニルエーテルの水酸基をトリメチルクロロシランでシリル化したビニルモノマー12ミリモルを添加することで、Bブロックの合成を行った。重合反応の停止は、系内に0.3%のアンモニア/メタノール溶液を加えて行い、トリメチルクロロシランでシリル化した水酸基の加水分解は水を添加することで行った。反応を終えた混合溶液中にジクロロメタンを加え希釈し、0.6Nの塩酸溶液で3回、次いで蒸留水で3回洗浄し、エバポレーターで濃縮・乾固したものを真空乾燥させてABジブロック共重合体(高分子分散剤A)を得た。化合物の同定は、NMR及びGPCを用いて行った。(Mn=3.7×104、Mn/Mw=1.3)
【0047】
(色材分散体Iの作製)
市販の水不溶性色材であるC.I.ソルベントブラック218を1.0部と、アセトン99.0部を混合し、40℃に加温して均一に溶解するようによく攪拌した。この混合溶液を、テトラヒドロフラン99.0部に高分子分散剤A1.0部を溶解した溶液中に添加し混合した後、水10.0部を添加した。その後、ロータリーエバポレーターで、アセトンとテトラヒドロフランを除去し、色材分散体Iを得た。得られた色材分散体中のアセトンとテトラヒドロフランの濃度をガスクロマトグラフィーで分析したが、共に検出されず色材分散体中には残留していないと判断される結果であった。
(インク1の作製)
・上記色材分散体I 50.0部
・ジエチレングリコール 10.0部
・チオジグリコール 10.0部
・イオン交換水 30.0部
以上の成分を混合し、充分攪拌して、目的のインク1を得た。得られたインク中の色材分散体の平均粒子径をレーザー光散乱法による機器ELS−800(大塚電子社製)で測定したところ、46nmであった。
【0048】
参考例2]
(色材分散体IIの作製)
参考例1で使用した色材を、市販の水不溶性色材であるC.I.ソルベントブラック3に変更した以外は、参考例1と同様にして色材分散体IIを得た。得られた色材分散体中のアセトンとテトラヒドロフランの濃度をガスクロマトグラフィーで分析したが、共に検出されず色材分散体中には残留していないと判断される結果であった。
(インク2の作製)
・上記色材分散体II 50.0部
・エチレングリコール 9.0部
・グリセリン 11.0部
・イオン交換水 30.0部
以上の成分を混合し、充分攪拌して、目的のインク2を得た。得られたインク中の色材分散体の平均粒子径をレーザー光散乱法による機器ELS−800(大塚電子社製)で測定したところ、45nmであった。
【0049】
[実施例
(高分子分散剤Bの作製)
疎水性ブロックと親水性ブロックからなるABジブロック共重合体の合成:三方活栓を取り付けたガラス容器内を窒素置換した後、窒素ガス雰囲気下250℃で加熱し吸着水を除去した。系を室温に戻した後、2−デカノキシエチルビニルエーテル12ミリモル、酢酸エチル16ミリモル、1−イソブトキシエチルアセテート0.1ミリモル、及びトルエン11cm3を加え、系内温度が0℃に達したところでエチルアルミニウムセスキクロライド0.2ミリモルを加え重合を開始し、ABジブロックポリマーのAブロックを合成した。
【0050】
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ブロックの重合が完了した後、4−(2−ビニロキシエトキシ)ベンゾイックアシッド(Bブロック)のカルボン酸部をエチル基でエステル化したビニルモノマー12ミリモルを添加することで、Bブロックの合成を行った。重合反応の停止は、系内に0.3%のアンモニア/メタノール溶液を加えて行い、エステル化させたカルボキシル基は、水酸化ナトリウム/メタノール溶液で加水分解させてカルボン酸型に変化させた。後は参考例1と同様にして、ABジブロック共重合体(高分子分散剤B)を得た。化合物の同定は、NMR及びGPCを用いて行った。(Mn=3.5×104、Mn/Mw=1.2)
【0051】
(色材分散体IIIの作製)
色材を市販の水不溶性色材であるC.I.ソルベントブラック29に変更し、高分子分散剤を上記高分子分散剤Bに変更した以外は、参考例1と同様にして色材分散体IIIを得た。得られた色材分散体中のアセトンとテトラヒドロフランの濃度をガスクロマトグラフィーで分析したが、共に検出されず色材分散体中には残留していないと判断される結果であった。
(インク3の作製)
・上記色材分散体III 40.0部
・トリプロピレングリコール 15.0部
・トリエチレングリコール 5.0部
・イオン交換水 40.0部
以上の成分を混合し、充分攪拌して、目的のインク3を得た。得られたインク中の色材分散体の平均粒子径をレーザー光散乱法による機器ELS−800(大塚電子社製)で測定したところ、41nmであった。
【0052】
[実施例
(高分子分散剤Cの作製)
疎水性ブロックと2つの親水性ブロックからなるABCトリブロック共重合体の合成:三方活栓を取り付けたガラス容器内を窒素置換した後、窒素ガス雰囲気下250℃で加熱し吸着水を除去した。系を室温に戻した後、n−オクタデシルビニルエーテル12ミリモル、酢酸エチル16ミリモル、1−イソブトキシエチルアセテート0.1ミリモル、及びトルエン11cm3を加え、系内温度が0℃に達したところでエチルアルミニウムセスキクロライド0.2ミリモルを加え重合を開始し、ABCトリブロックポリマーのAブロックを合成した。
【0053】
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ブロックの重合が完了した後、2−(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)エトキシビニルエーテル(Bブロック)24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ブロックの重合が完了した後、6−(2−ビニロキシエトキシ)ヘキサノイックアシッド(Cブロック)のカルボン酸部をエチル基でエステル化したビニルモノマー12ミリモルを添加することで合成を行った。重合反応の停止は、系内に0.3%のアンモニア/メタノール溶液を加えて行い、エステル化させたカルボキシル基は、水酸化ナトリウム/メタノール溶液で加水分解させてカルボン酸型に変化させた。後は参考例1と同様にして、ABCトリブロック共重合体(高分子分散剤C)を得た。化合物の同定は、NMR及びGPCを用いて行った。(Mn=3.7×104、Mn/Mw=1.2)
【0054】
(色材分散体IVの作製)
色材を市販の水不溶性色材であるC.I.ソルベントブラック45に変更し、高分子分散剤を上記高分子分散剤Cに変更した以外は、参考例1と同様にして色材分散体IVを得た。得られた色材分散体中のアセトンとテトラヒドロフランの濃度をガスクロマトグラフィーで分析したが、共に検出されず色材分散体中には残留していないと判断される結果であった。
(インク4の作製)
・上記色材分散体IV 50.0部
・トリエチレングリコール 20.0部
・イオン交換水 30.0部
以上の成分を混合し、充分攪拌して、目的のインク4を得た。得られたインク中の色材分散体の平均粒子径をレーザー光散乱法による機器ELS−800(大塚電子社製)で測定したところ、43nmであった。
【0055】
[比較例1]
(色材分散体Vの作製)
参考例1で使用したC.I.ソルベントブラック27を使用し、高分子分散剤としてスチレン−マレイン酸ランダム共重合体(数平均分子量10,000)を使用した以外は参考例1と同様にして色材分散体Vを得た。
・上記色材分散体V 50.0部
・ジエチレングリコール 10.0部
・チオジグリコール 10.0部
・イオン交換水 30.0部
以上の成分を混合し、充分攪拌して、ブラックインクを得た。
【0056】
[比較例2]
(色材分散体VIの作製)
参考例1で使用したC.I.ソルベントブラック27を使用し、高分子分散剤として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(数平均分子量10,000)を使用した以外は参考例1と同様にして色材分散体VIを得た。(インク6の作製)
・上記色材分散体VI 50.0部
・ジエチレングリコール 10.0部
・チオジグリコール 10.0部
・イオン交換水 30.0部
以上の成分を混合し、充分攪拌して、ブラックインクを得た。
【0057】
[比較例3]
(色材分散体VIIの作製)
参考例2で使用したC.I.ソルベントブラック3を使用し、分散剤としてポリオキシエチレンヘキサデシルエーテル(HLB12.9)を使用した以外は参考例1と同様にして色材分散体VIIを得た。
(インク7の作製)
・上記色材分散体VII 50.0部
・トリプロピレングリコール 20.0部
・イオン交換水 30.0部
以上の成分を混合し、充分攪拌して、ブラックインクを得た。
【0058】
[比較例4]
(色材分散体VIIIの作製)
市販の顔料であるC.I.ピグメントブラック7を10.0部、スチレン−マレイン酸ランダム共重合体(数平均分子量10,000)5.0部とイオン交換水85.0部を混合し、ウルトラホモジナイザーで均一に分散するように良く攪拌混合し、色材分散体VIIIを得た。
(インク8の作製)
・上記色材分散体VIII 50.0部
・トリプロピレングリコール 20.0部
・イオン交換水 30.0部
以上の成分を混合し、充分攪拌して、ブラックインクを得た。
【0059】
[比較例5]
(インク9の作製)
・C.I.ダイレクトブラック17 5.0部
・トリプロピレングリコール 20.0部
・イオン交換水 75.0部
以上の成分を混合し、充分攪拌して、ブラックインクを得た。
【0060】
(評価)
実施例1〜のインクと比較例1〜5のインクを、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BJF−660(キヤノン製)にそれぞれ搭載して、光沢紙SP101(キヤノン製)に印字を行い表1記載の評価を行った。その結果、表1に記載したように、何れの実施例のインクも比較例のインクに比べて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。
【0061】
【表1】
Figure 0004522648
【0062】
*1:吐出特性
5℃で湿度が10%の環境下において、100%ベタ画像を印字し1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。
◎:白スジが全く無く、正常に印字されていた。
○:印字の最初の部分に僅かに白スジがみられた。
△:画像全体に白スジがみられた。
×:画像がほとんど印字されていなかった。
【0063】
*2:画像特性
5℃で湿度が10%の環境下において、25mm間隔の方眼模様を印字し、印字した画像を下記の評価基準で評価した。
◎:顕微鏡で観察しても印字が全く乱れることなく、方眼模様は25mm間隔で正常に印字されていた。
○:顕微鏡で観察すると一部に印字の乱れがみられるが、方眼模様は25mm間隔に印字されていた。
△:肉眼でも一部に印字の乱れがみられ、方眼模様の一部が25mm間隔からずれていた。
×:全体で印字の乱れが肉眼でみられ、方眼模様の全体が25mm間隔からずれていた。
【0064】
*3:耐光性
印字物にキセノンランプを100時間照射した後の画像の反射濃度を測定し、耐光性試験前と耐光性試験後の反射濃度の残存率を求め耐光性の尺度とした。評価基準は下記の通りとした。
○:画像濃度の残存率が95%以上であった。
△:画像濃度の残存率が90%以上95%未満であった。
×:画像濃度の残存率が90%未満であった。
【0065】
*4:耐水性
印字から12時間以上放置後、印字物を5分間水道水中に静止し、水を乾燥させた後の画像の反射濃度を測定し、耐水性試験前と耐水性試験後の反射濃度の残存率を求め耐水性の尺度とした。評価基準は下記の通りとした。
○:画像濃度の残存率が90%以上であった。
△:画像濃度の残存率が80%以上90%未満であった。
×:画像濃度の残存率が80%未満であった。
【0066】
【発明の効果】
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することのできるインクジェット記録用ブラックインクを提供することができ、更には堅牢性と品位に優れた画像を記録し得るインクジェット記録方法と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】
【図1】 インクジェット記録装置のヘッドの一例を示す縦断面図である。
【図2】 インクジェット記録装置のヘッドの一例を示す横断面図である。
【図3】 図1に示したヘッドをマルチ化したヘッドの外観斜視図である。
【図4】 インクジェット記録装置の一例を示す概略斜視図である。
【図5】 インクカートリッジの一例を示す縦断面図である。
【図6】 記録ユニットの一例を示す斜視図である。
【図7】 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。
【符号の説明】
13:ヘッド
14:インク溝
15:発熱ヘッド
16:保護膜
17−1、17−2:電極
18:発熱抵抗体層
19:蓄熱層
20:基板
21:インク
22:吐出オリフィス(微細孔)
23:メニスカス
24:インク小滴
25:被記録材
26:マルチ溝
27:ガラス板
28:発熱ヘッド
40:インク袋
42:栓
44:インク吸収体
45:インクカートリッジ
51:給紙部
52:紙送りローラー
53:排紙ローラー
61:ブレード
62:キャップ
63:インク吸収体
64:吐出回復部
65:記録ヘッド
66:キャリッジ
67:ガイド軸
68:モーター
69:ベルト
70:記録ユニット
71:ヘッド部
72:大気連通口
80:インク流路
81:オリフィスプレート
82:振動板
83:圧電素子
84:基板
85:吐出口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a black ink for inkjet recording, an inkjet recording method, an ink cartridge, and an inkjet recording apparatus. More particularly, the present invention relates to a black ink of a color material dispersion suitable for inkjet recording with high ejection reliability and good image characteristics, an inkjet recording method, an ink cartridge, and an inkjet recording apparatus using the ink.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, water-insoluble colorants such as pigments having excellent fastness such as water resistance and light resistance have been widely used as colorants for printing inks. However, in order to use the water-insoluble color material as the color material of the water-based ink, it is required to stably disperse the water-insoluble color material in the aqueous medium. Therefore, a water-based ink of a color material dispersion is used in which a dispersant such as a polymer compound or a surfactant is added and a water-insoluble color material is uniformly dispersed in an aqueous medium.
[0003]
In recent years, water-based inks of such color material dispersions have been used as inks for ink-jet recording from the viewpoint of image fastness also in ink-jet recording applications. In ink jet recording, attempts have been made to impart a coagulation function or a water insolubilization function to a color material dispersion in ink in order to improve the fixability and water resistance of ink on paper. However, by imparting such a function to the color material dispersion, the dispersion stability in the ink is lowered, and the color material dispersion aggregates during storage of the ink, resulting in uneven density and sedimentation. There is a problem that clogging due to ink drying occurs at the nozzle tip of the ink jet apparatus, and the ejection stability is likely to be lowered.
[0004]
In order to solve the above problems, Patent Document 1 proposes an ink containing a block copolymer composed of a hydrophobic segment and a hydrophilic segment and an oil-soluble dye, but the stability as a dispersion is However, the ink used in the ink jet recording apparatus still has low ejection stability and has not reached the practical level.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-97395 A [0006]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention has been made in view of the above problems, and is a black ink for ink jet recording capable of stably recording an image having high fastness and excellent quality in any case over a long period of time. Is to provide. It is another object of the present invention to provide an ink jet recording method, an ink cartridge and an ink jet recording apparatus capable of recording an image having excellent fastness and quality.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the following problems can be solved. That is, the present invention relates to a black ink for ink-jet recording composed of a polymer dispersant, a water-insoluble colorant, a water-soluble organic solvent, and water. I. Solvent Black 3, C.I. I. Solvent Black 27, C.I. I. Solvent Black 29, C.I. I. At least one element selected from the group consisting of Solvent Black 45, the polymeric dispersant is a block copolymer composed of a hydrophobic block and a hydrophilic block, formed by polymerizing a vinyl ether as monomer Monodea is, the hydrophilic block is composed of anionic vinyl ether, further it has the water-insoluble colorant is encapsulated with the polymer dispersant, the dispersed by the polymer dispersant the average particle size of dispersion of the water-insoluble colorant, characterized in der Rukoto below 80 nm, a black ink for inkjet recording.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present inventors have found that by using the black ink for ink jet recording, an image having high fastness and excellent quality can be stably recorded in any case.
[0009]
This is because the use of a block copolymer composed of a hydrophobic block and a hydrophilic block as the polymer dispersant allows the hydrophobic block portion of the polymer dispersant to adhere uniformly to the surface of the colorant. This makes it possible to uniformly coat the colorant with the polymer dispersant without exposing the colorant, that is, to encapsulate the colorant. At this time, since the hydrophobic block is a polyvinyl ether having a large number of ether structures obtained by polymerizing vinyl ethers as monomers, the hydrophobic block is statically placed between the ether portion of the hydrophobic block and the hydrophobic block portion of the adjacent polymer dispersant. It is considered that an electrical interaction occurs, that is, a physical binding action occurs between the hydrophobic blocks of the polymer dispersants.
[0010]
Thereby, the stability of the capsule is improved, and the capsule state is stably maintained even during the ejection of the ink jet recording in which the dispersibility is likely to be unstable, and the ejection stability is considered to be improved. Also, in the printed image after recording, since the color material is protected by the capsule of the stable polymer dispersant, a part of the color material may be exposed when part of the color material is originally exposed or during ejection. It is considered that the fastness of the coloring material is improved as compared with the case where the color is exposed. Furthermore, since the hydrophilic part of the polymer dispersant is blocked, the affinity with the ink medium is good, compared to those using a randomly polymerized polymer dispersant containing a hydrophobic group, It is considered that the dispersion stability of the color material dispersion is greatly improved. This makes it difficult for the color material dispersion to aggregate and settle in the ink, and it is considered that not only the ejection stability but also the stability during long-term storage of the ink is improved.
[0011]
Furthermore, the present inventors have found that when ink containing a coloring material dispersion is used in an ink jet recording apparatus, when water in the ink evaporates at the nozzle tip of the ink jet head and the ink is concentrated, the dispersion stability As a water-insoluble colorant, at least a C.I. I. Solvent Black 3, C.I. I. Solvent Black 27, C.I. I. Solvent Black 29, C.I. I. It has been found that by using one or more water-insoluble colorants selected from the group consisting of Solvent Black 45, the affinity between the hydrophobic block of the polymer dispersant and the colorant is improved. As a result, even during the printing process of an inkjet printer where a large amount of water in the ink evaporates, the dispersion stability of the colorant dispersion is less likely to deteriorate, and the nozzle is not clogged and stable for a long period of time. It was possible to discharge.
[0012]
Hereinafter, the constituent materials of the black ink for inkjet recording of the present invention will be described in detail.
(Water-insoluble colorant)
The water-insoluble colorant used in the black ink for ink jet recording of the present invention includes at least C.I. I. Solvent Black 3, C.I. I. Solvent Black 27, C.I. I. Solvent Black 29, C.I. I. It is 1 or more types chosen from the group which consists of Solvent Black 45, These water-insoluble coloring materials can also be used in combination of 2 or more types besides using individually.
[0013]
The content of these water-insoluble colorants in the ink is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1.0 to 10% by mass, based on the total mass of the ink. If the amount of the color material is less than 0.1% by mass, it may be difficult to obtain a sufficient image density. If the amount of the color material exceeds 20% by mass, the ejection stability may be deteriorated due to clogging or the like in the nozzle. is there.
[0014]
Further, when the average particle size of the color material dispersion that these water-insoluble color materials form with the polymer dispersant described later in the ink is preferably 80 nm or less, more preferably 50 nm or less, the ejection stability is improved. Further improvement is achieved and the color developability of the printed image is improved. Examples of the method for measuring the particle size of the color material dispersion include a laser light scattering method, an X-ray small angle scattering method, a sedimentation method, and a method of directly observing with an electron microscope.
[0015]
(Polymer dispersant)
The polymer dispersant used in the black ink for ink jet recording of the present invention is obtained by polymerizing vinyl ethers as monomers, and includes at least one kind of hydrophobic block and at least one kind of hydrophilic block, respectively. It may be a block copolymer having two or more types of hydrophilic blocks or two or more types of hydrophobic blocks, or a single block copolymer or a mixture of two or more types of block copolymers. Even things can be used. Examples of the polymerization form of the copolymer include a linear type and a graft type, and a linear type block copolymer is preferable.
[0016]
The hydrophilic block of the polymer dispersant is preferably composed of anionic vinyl ethers or nonionic vinyl ethers. Alternatively, if the diblock body has two blocks, a block composed of an anionic vinyl ether and a block composed of a nonionic vinyl ether, the color material dispersion in the ink medium It is preferable because the stability of the body is further improved.
[0017]
When the hydrophilic block of the polymer dispersant is a diblock as described above, it has a hydrophobic polyvinyl ether block, a non-ionic hydrophilic polyvinyl ether block, and an anionic hydrophilic property. A block copolymer composed of polyvinyl ether blocks in order is more desirable because the stability of the colorant dispersion in the ink medium is further improved.
[0018]
The block of hydrophobic vinyl ethers forming the polymer dispersant is preferably a block having a repeating unit structure represented by the following general formula (1).
- (CH 2 -CH (OR 1 )) - (1)
In the above general formula (1), R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group such as an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group or a cycloalkenyl group, a phenyl group, a pyridyl group, a benzyl group, a toluyl group, a xylyl group, An aromatic hydrocarbon group in which a carbon atom may be substituted with a nitrogen atom, such as an alkylphenyl group, a phenylalkylene group, a biphenyl group, and a phenylpyridyl group. Moreover, the hydrogen atom on the aromatic ring may be substituted with a hydrocarbon group. R 1 preferably has 1 to 18 carbon atoms.
[0019]
R 1 may be a group represented by — (CH (R 2 ) —CH (R 3 ) —O) p —R 4 or — (CH 2 ) m — (O) n —R 4 . In this case, R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or a methyl group, and R 4 represents an aliphatic hydrocarbon group such as an alkyl group, an alkenyl group, a cycloalkyl group or a cycloalkenyl group, a phenyl group, a pyridyl group. An aromatic hydrocarbon group in which the carbon atom may be substituted with a nitrogen atom (on the aromatic ring, such as benzyl group, toluyl group, xylyl group, alkylphenyl group, phenylalkylene group, biphenyl group, phenylpyridyl group) The hydrogen atom may be substituted with a hydrocarbon group.), —CO—CH═CH 2 , —CO—C (CH 3 ) ═CH 2 , —CH 2 —CH═CH 2 , —CH 2 represents -C (CH 3) = CH 2 , hydrogen atoms of these groups is in the range which is chemically feasible fluorine, chlorine, it may be substituted with a halogen atom such as bromine. The number of carbon atoms of R 4 is 1 to 18 is preferred. p is preferably 1 to 18, m is preferably 1 to 36, and n is preferably 0 or 1.
[0020]
In R 1 and R 4 , examples of the alkyl group or alkenyl group include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, Examples thereof include dodecyl, tetradecyl, hexadecyl, octadecyl, oleyl and the like, and examples of the cycloalkyl group or cycloalkenyl group include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cyclooctyl and the like.
[0021]
Next, as a block of vinyl ethers having hydrophilicity, a block having a repeating unit structure selected from the following general formula (2) is preferable.
- (CH 2 -CH (OR 5 )) - (2)
In the above general formula (2), R 5 represents — (CH 2 —CH 2 —O) k —R 6 , — (CH 2 ) m — (O) n —R 6 , —R 7 —X, — (CH 2 —CH 2 —O) k —R 7 —X, — (CH 2 ) m — (O) n —X. In this case, R 6 is a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and —CO—CH═CH 2 , —CO—C (CH 3 ) ═CH 2 , —CH. 2 —CH═CH 2 , —CH 2 —C (CH 3 ) ═CH 2 , R 7 represents an aliphatic hydrocarbon group such as an alkylene group, an alkenylene group, a cycloalkylene group, or a cycloalkenylene group, a phenylene group, An aromatic hydrocarbon group in which a carbon atom may be substituted with a nitrogen atom, such as a pyridylene group, a benzylene group, a toluylene group, a xylylene group, an alkylphenylene group, a phenylenealkylene group, a biphenylene group, and a phenylpyridylene group ( The hydrogen atom on the aromatic ring may be substituted with a hydrocarbon group), and the hydrogen atom in these groups is a group such as fluorine, chlorine, bromine and the like as long as it is chemically possible. And Gen atom may be substituted. X represents an anionic group selected from a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group. The number of carbon atoms in R 7 is 1-18 are preferred. k is preferably 1 to 18, m is preferably 1 to 36, and n is preferably 0 or 1.
[0022]
Although the structure of the monomer (Ia-Io) and polymer (II-a-II-e) is illustrated below, the polyvinyl ether structure used for this invention is not limited to these.
[Chemical 1]
Figure 0004522648
[0023]
[Chemical 2]
Figure 0004522648
[0024]
Furthermore, it is preferable that the number of repeating units of polyvinyl ether (in the above (II-a) to (II-e), m, n, l) is independently 1 to 10,000. Moreover, it is more preferable that the sum total is (m + n + 1 in the above (II-a) to (II-e)), 10 to 20,000. The number average molecular weight is preferably 500 to 20,000,000, more preferably 1,000 to 5,000,000, and most preferably 2,000 to 2,000,000.
[0025]
The proportion of such a polymer dispersant in the ink is preferably 0.1 to 20% by mass and more preferably 0.5 to 10% by mass with respect to the total mass of the ink. In addition, the content ratio of the polymer dispersant and the water-insoluble colorant in the ink is preferably a polymer dispersant: water-insoluble colorant = 1: 100 to 2: 1 in terms of solid mass ratio. Discharge stability and storage stability are improved.
[0026]
(Water-soluble organic solvent)
The water-soluble organic solvent used in the black ink for ink jet recording of the present invention can be used without limitation as long as it is a water-soluble organic solvent, and can also be used as a mixed solvent of two or more water-soluble organic solvents. When used as such a mixed solvent, a solid water-soluble organic compound may be contained as long as it is liquid when mixed.
[0027]
Among them, the water-soluble organic solvent has a solubility parameter in the range of 0.0 to +10.0 (J / cm 3 ) 1/2 with respect to the solubility parameter of the hydrophilic block portion of the polymer dispersant. It is preferable that the water-soluble organic solvent has an ink jet nozzle because clogging of the nozzles of the inkjet head is less likely to occur. This solubility parameter (δ (J / cm 3 ) 1/2 ) is expressed as the square root of the cohesive energy density of the solvent, and δ = (ΔE / V) 1/2 where ΔE is the molar evaporation of the solvent. Heat and V are solvent-specific values indicating the solubility of the solvent calculated from the formula of the molar volume of the solvent. For example, δ = 47.0 for water, δ = 25.7 for ethanol, and δ = 14.9 for hexane. Further, the solubility parameter (δ) of the polymer dispersant is an experimentally calculated value in which the solubility parameter of the solvent that gives the infinite solubility or maximum swelling degree of the polymer dispersant = the solubility parameter of the polymer, It is a value calculated from the molecular cohesive energy of the functional group of the polymer dispersant. A method for calculating the solubility parameter (δ) of the polymer dispersant and the solvent from the molecular aggregation energy of the functional group is as follows: δ = (ΔE / V) 1/2 = (ΣΔe i / ΣΔv i ) 1/2 (wherein , ΔE is the heat of molar evaporation, V is the respective molar volume, Δe i is the evaporation energy (J / mol) of each atomic group, and Δv i is the molar volume (cm 3 / mol) of each atomic group. )).
[0028]
Examples of such water-soluble organic solvents include lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, sec-butyl alcohol, tert-butyl alcohol; ethylene glycol, diethylene glycol , Triethylene glycol, tetraethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, thiodiglycol, neopentyl glycol, Diols such as 1,4-cyclohexanediol and polyethylene glycol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol Alkylene glycol monoalkyl ethers such as isopropyl ether, ethylene glycol monoallyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether Polyols such as glycerin, 1,2,4-butanetriol, 1,2,6-hexanetriol, 1,2,5-pentanetriol, trimethylolethane, trimethylolpropane, pentaerythritol; tetrahydrofuran, dioxane, etc. Cyclic ethers: dimethyl sulfoxide, diacetone alcohol, glycerol monoallylamine , N-methyl-2-pyrrolidone, 2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, sulfolane, β-dihydroxyethylurea, urea, acetonylacetone, dimethylformamide, dimethylacetamide, Acetone, diacetone alcohol, etc. are mentioned.
[0029]
Among these, it is preferable to use a water-soluble organic solvent having a boiling point of 120 ° C. or higher because ink concentration at the nozzle tip is suppressed. The proportion of these water-soluble organic solvents in the ink is preferably 5 to 50% by mass and more preferably 10 to 30% by mass with respect to the total mass of the ink.
[0030]
The above is the constituent material of the ink for ink jet recording of the present invention. In addition to these materials, various additives such as a surfactant, a pH adjuster, an antioxidant and an antifungal agent may be added.
[0031]
The ink jet recording method of the present invention is to use the above-described ink in an ink jet recording method performed by applying energy to the ink and causing the ink to fly. As energy, thermal energy or mechanical energy can be used, but a method using thermal energy is preferable.
[0032]
In the ink jet recording method of the present invention, the recording medium is not limited, but a recording medium having a coating layer for receiving ink on at least one side, which is called a so-called exclusive ink jet paper, is preferably used. . The recording medium having a coating layer is preferably a recording medium having a coating layer that receives ink on at least one surface containing at least a hydrophilic polymer and / or an inorganic porous material. Next, an example of the ink jet recording apparatus of the present invention suitable for recording using the ink for ink jet recording of the present invention will be described below.
[0033]
(Inkjet recording device using thermal energy)
First, an example of a head configuration which is a main part of an ink jet recording apparatus using thermal energy is shown in FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of the head 13 along the ink flow path, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AB in FIG. The head 13 is obtained by adhering a heating element substrate 15 and a glass, ceramic, silicon, or plastic plate having a flow path (nozzle) 14 through which ink passes. Heating element substrate 15, a silicon oxide, silicon nitride, the protective layer 16 formed of silicon carbide or the like, aluminum, gold, aluminum - electrodes 17-1 and 17-2 are made of copper alloy or the like, HfB 2, TaN, A heating resistor layer 18 formed of a high melting point material such as TaAl, a heat storage layer 19 formed of thermal silicon oxide, aluminum oxide or the like, and a substrate 20 formed of a material with good heat dissipation such as silicon, aluminum, or aluminum nitride. It has become more.
[0034]
When a pulsed electric signal is applied to the electrodes 17-1 and 17-2 of the head 13, the region indicated by n of the heating element substrate 15 rapidly generates heat, and bubbles are generated in the ink 21 in contact with the surface. The pressure causes the meniscus 23 to protrude, and the ink 21 is ejected through the nozzles 14 of the head to form ink droplets 24 from the ejection orifices 22 and fly toward the recording material 25. FIG. 3 shows an external view of an example of a multi-head in which a large number of heads shown in FIG. 1 are arranged. This multi-head is made by adhering a glass plate 27 having multi-nozzles 26 and a heating head 28 similar to that described in FIG.
[0035]
FIG. 4 shows an example of an ink jet recording apparatus incorporating this head. In FIG. 4, reference numeral 61 denotes a blade as a wiping member, one end of which is held and fixed by a blade holding member, and forms a cantilever. The blade 61 is disposed at a position adjacent to the recording area by the recording head 65, and in this example, is held in a form protruding in the moving path of the recording head 65.
[0036]
Reference numeral 62 denotes a cap on the projection port surface of the recording head 65, which is disposed at a home position adjacent to the blade 61, moves in a direction perpendicular to the moving direction of the recording head 65, contacts the ink ejection port surface, and performs capping. The structure to perform is provided. Further, reference numeral 63 denotes an ink absorber provided adjacent to the blade 61 and, like the blade 61, is held in a form protruding in the moving path of the recording head 65. The blade 61, the cap 62, and the ink absorber 63 constitute a discharge recovery portion 64, and the blade 61 and the ink absorber 63 remove moisture, dust, and the like from the discharge port surface.
[0037]
Reference numeral 65 denotes a recording head which has discharge energy generating means and performs recording by discharging ink onto a recording material facing the discharge port surface on which the discharge port is arranged. Reference numeral 66 denotes a recording head mounted with the recording head 65. It is a carriage for moving. The carriage 66 is slidably engaged with the guide shaft 67, and a part of the carriage 66 is connected to a belt 69 (not shown) driven by a motor 68. Accordingly, the carriage 66 can move along the guide shaft 67, and the recording area by the recording head 65 and its adjacent area can be moved.
[0038]
51 is a paper feeding unit for inserting a recording material, and 52 is a paper feed roller driven by a motor (not shown). With these configurations, the recording material is fed to a position facing the ejection port surface of the recording head 65, and is discharged to a paper discharge unit provided with a paper discharge roller 53 as recording progresses. In the above configuration, when the recording head 65 finishes recording and returns to the home position, the cap 62 of the ejection recovery unit 64 is retracted from the moving path of the recording head 65, but the blade 61 protrudes into the moving path. . As a result, the ejection port of the recording head 65 is wiped.
[0039]
When the cap 62 is in contact with the ejection surface of the recording head 65 to perform capping, the cap 62 moves so as to protrude into the moving path of the recording head. When the recording head 65 is moved from the home position to the recording start position, the cap 62 and the blade 61 are in the same position as the wiping position described above. As a result, the ejection port surface of the recording head 65 is wiped even during this movement. The above-mentioned movement of the recording head to the home position is not only at the end of recording or at the time of ejection recovery, but also to the home position adjacent to the recording area at a predetermined interval while the recording head moves the recording area for recording. Then, the wiping is performed with this movement.
[0040]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an ink cartridge that contains ink supplied to the recording head via an ink supply member, for example, a tube. Here, reference numeral 40 denotes an ink container, for example, an ink bag, in which supply ink is stored, and a rubber plug 42 is provided at the tip thereof. By inserting a needle (not shown) into the stopper 42, the ink in the ink bag 40 can be supplied to the head. An ink absorber 44 receives waste ink. The ink container preferably has a liquid contact surface made of polyolefin, particularly polyethylene.
[0041]
The ink jet recording apparatus used in the present invention is not limited to the one in which the head and the ink cartridge are separated as described above, but is preferably used in an apparatus in which they are integrated as shown in FIG. It is done. In FIG. 6, reference numeral 70 denotes a recording unit, in which an ink storage portion that stores ink, for example, an ink absorber is stored, and the ink in the ink absorber from the head portion 71 having a plurality of orifices. It is configured to be ejected as ink droplets. It is preferable for the present invention to use polyurethane as the material of the ink absorber. Alternatively, a structure in which the ink container is an ink bag with a spring or the like inside without using an ink absorber may be used. Reference numeral 72 denotes an atmosphere communication port for communicating the inside of the cartridge with the atmosphere. The recording unit 70 is used in place of the recording head 65 shown in FIG. 4 and is detachable from the carriage 66.
[0042]
(Inkjet recording device using mechanical energy)
Next, as a preferable example of an ink jet recording apparatus using mechanical energy, a nozzle forming substrate having a plurality of nozzles, a pressure generating element made of a piezoelectric material and a conductive material disposed opposite to the nozzles, and the pressure An on-demand ink jet recording head that includes ink that fills the periphery of the generating element, displaces the pressure generating element by an applied voltage, and discharges a small droplet of ink from a nozzle can be exemplified. An example of the configuration of a recording head which is a main part of the recording apparatus is shown in FIG.
[0043]
The head includes an ink flow path 80 communicating with an ink chamber (not shown), an orifice plate 81 for ejecting ink droplets of a desired volume, a vibration plate 82 that directly applies pressure to ink, and the vibration plate 82. And a substrate 84 for indicating and fixing the orifice plate 81, the diaphragm 82 and the like.
[0044]
In FIG. 7, an ink flow path 80 is formed of a photosensitive resin or the like, an orifice plate 81 has a discharge port 85 formed by electroforming or punching a metal such as stainless steel or nickel, and the vibration plate 82 is The piezoelectric element 83 is formed of a dielectric material such as barium titanate or PZT. The recording head configured as described above applies a pulsed voltage to the piezoelectric element 83 to generate a distortion stress, and the energy deforms the vibration plate bonded to the piezoelectric element 83, so that the ink in the ink flow path 80 is obtained. The ink is vertically pressed and ink droplets (not shown) are discharged from the discharge port 85 of the orifice plate 81 to perform recording. Such a recording head is used by being incorporated in an ink jet recording apparatus similar to that shown in FIG. The detailed operation of the ink jet recording apparatus can be performed in the same manner as described above.
[0045]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. The present invention is not limited to these examples. In the text, “parts” and “%” are based on mass.
[ Reference Example 1]
(Preparation of polymer dispersant A)
Synthesis of AB diblock copolymer consisting of hydrophobic block and hydrophilic block: The inside of a glass container equipped with a three-way cock was replaced with nitrogen, and then heated at 250 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to remove adsorbed water. After returning the system to room temperature, 12 mmol of isobutyl vinyl ether, 16 mmol of ethyl acetate, 0.1 mmol of 1-isobutoxyethyl acetate and 11 cm 3 of toluene were added, and when the internal temperature reached 0 ° C., ethylaluminum sesquichloride was added. Polymerization was started by adding 0.2 mmol, and an A block of an AB diblock polymer was synthesized.
[0046]
The molecular weight is monitored in a time-sharing manner using molecular sieve column chromatography (GPC), and after the polymerization of the A block is completed, 12 mmol of vinyl monomer in which the hydroxyl group of 2-hydroxyethyl vinyl ether is silylated with trimethylchlorosilane is added. The B block was synthesized. The polymerization reaction was stopped by adding a 0.3% ammonia / methanol solution to the system, and hydrolysis of the hydroxyl group silylated with trimethylchlorosilane was performed by adding water. Dichloromethane is added to the mixed solution after the reaction to dilute, washed with 0.6N hydrochloric acid solution three times, then with distilled water three times, and concentrated and dried with an evaporator. A polymer (polymer dispersing agent A) was obtained. The compound was identified using NMR and GPC. (Mn = 3.7 × 10 4 , Mn / Mw = 1.3)
[0047]
(Preparation of colorant dispersion I)
C., which is a commercially available water-insoluble colorant. I. 1.0 part of Solvent Black 218 and 99.0 parts of acetone were mixed and heated to 40 ° C. and stirred well so as to dissolve uniformly. This mixed solution was added to and mixed with a solution obtained by dissolving 1.0 part of the polymer dispersant A in 99.0 parts of tetrahydrofuran, and then 10.0 parts of water was added. Thereafter, acetone and tetrahydrofuran were removed with a rotary evaporator to obtain a colorant dispersion I. The concentration of acetone and tetrahydrofuran in the obtained color material dispersion was analyzed by gas chromatography, but both were not detected and were judged not to remain in the color material dispersion.
(Preparation of ink 1)
-50.0 parts of the above-mentioned colorant dispersion I-10.0 parts of diethylene glycol-10.0 parts of thiodiglycol-10.0 parts of ion-exchanged water 30.0 parts or more are mixed and sufficiently stirred to obtain the target ink 1. Obtained. It was 46 nm when the average particle diameter of the color material dispersion in the obtained ink was measured with an apparatus ELS-800 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by a laser light scattering method.
[0048]
[ Reference Example 2]
(Preparation of Colorant Dispersion II)
The color material used in Reference Example 1 is a commercially available water-insoluble color material C.I. I. A colorant dispersion II was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that Solvent Black 3 was used. The concentration of acetone and tetrahydrofuran in the obtained color material dispersion was analyzed by gas chromatography, but both were not detected and were judged not to remain in the color material dispersion.
(Preparation of ink 2)
・ Coloring Material Dispersion II 50.0 parts ・ Ethylene glycol 9.0 parts ・ Glycerin 11.0 parts ・ Ion-exchanged water 30.0 parts The above ingredients are mixed and sufficiently stirred to obtain the target ink 2. It was. It was 45 nm when the average particle diameter of the color material dispersion in the obtained ink was measured with an apparatus ELS-800 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by a laser light scattering method.
[0049]
[Example 1 ]
(Preparation of polymer dispersant B)
Synthesis of AB diblock copolymer consisting of hydrophobic block and hydrophilic block: The inside of a glass container equipped with a three-way stopcock was purged with nitrogen, and then heated at 250 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to remove adsorbed water. After returning the system to room temperature, 12 mmol of 2-decanoxyethyl vinyl ether, 16 mmol of ethyl acetate, 0.1 mmol of 1-isobutoxyethyl acetate, and 11 cm 3 of toluene were added, and the system temperature reached 0 ° C. By the way, 0.2 mmol of ethylaluminum sesquichloride was added to initiate polymerization, and an A block of AB diblock polymer was synthesized.
[0050]
The molecular weight was monitored in a time-sharing manner using molecular sieve column chromatography (GPC), and after the polymerization of the A block was completed, the carboxylic acid part of 4- (2-vinyloxyethoxy) benzoic acid (B block) was ethylated. The B block was synthesized by adding 12 mmol of vinyl monomer esterified with a group. The polymerization reaction was stopped by adding a 0.3% ammonia / methanol solution to the system, and the esterified carboxyl group was hydrolyzed with a sodium hydroxide / methanol solution to be converted into a carboxylic acid type. Thereafter, an AB diblock copolymer (polymer dispersing agent B) was obtained in the same manner as in Reference Example 1. The compound was identified using NMR and GPC. (Mn = 3.5 × 10 4 , Mn / Mw = 1.2)
[0051]
(Preparation of colorant dispersion III)
The coloring material is a commercially available water-insoluble coloring material C.I. I. A colorant dispersion III was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the solvent was changed to Solvent Black 29 and the polymer dispersant was changed to the polymer dispersant B. The concentration of acetone and tetrahydrofuran in the obtained color material dispersion was analyzed by gas chromatography, but both were not detected and were judged not to remain in the color material dispersion.
(Preparation of ink 3)
-Color material dispersion III 40.0 parts-Tripropylene glycol 15.0 parts-Triethylene glycol 5.0 parts-Ion-exchanged water 40.0 parts 3 was obtained. It was 41 nm when the average particle diameter of the coloring material dispersion in the obtained ink was measured with an apparatus ELS-800 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by a laser light scattering method.
[0052]
[Example 2 ]
(Preparation of polymer dispersant C)
Synthesis of ABC Triblock Copolymer Containing Hydrophobic Block and Two Hydrophilic Blocks: The inside of a glass container equipped with a three-way cock was replaced with nitrogen, and then heated at 250 ° C. in a nitrogen gas atmosphere to remove adsorbed water. After returning the system to room temperature, 12 mmol of n-octadecyl vinyl ether, 16 mmol of ethyl acetate, 0.1 mmol of 1-isobutoxyethyl acetate, and 11 cm 3 of toluene were added, and when the internal temperature reached 0 ° C., ethyl aluminum Polymerization was started by adding 0.2 mmol of sesquichloride, and an A block of ABC triblock polymer was synthesized.
[0053]
The molecular weight was monitored in a time-sharing manner using molecular sieve column chromatography (GPC), and after the polymerization of the A block was completed, 2- (2- (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) ethoxy) ethoxyvinyl ether (B Block) 24 mmol was added and polymerization was continued. Similarly, the molecular weight was monitored by GPC, and after the polymerization of the B block was completed, 12 mmol of vinyl monomer obtained by esterifying the carboxylic acid part of 6- (2-vinyloxyethoxy) hexanoic acid (C block) with an ethyl group The synthesis was performed by adding The polymerization reaction was stopped by adding a 0.3% ammonia / methanol solution to the system, and the esterified carboxyl group was hydrolyzed with a sodium hydroxide / methanol solution to be converted into a carboxylic acid type. Thereafter, an ABC triblock copolymer (polymer dispersant C) was obtained in the same manner as in Reference Example 1. The compound was identified using NMR and GPC. (Mn = 3.7 × 10 4 , Mn / Mw = 1.2)
[0054]
(Preparation of colorant dispersion IV)
The coloring material is a commercially available water-insoluble coloring material C.I. I. A colorant dispersion IV was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that the solvent was changed to Solvent Black 45 and the polymer dispersant was changed to the polymer dispersant C. The concentration of acetone and tetrahydrofuran in the obtained color material dispersion was analyzed by gas chromatography, but both were not detected and were judged not to remain in the color material dispersion.
(Preparation of ink 4)
-Color material dispersion IV 50.0 parts-Triethylene glycol 20.0 parts-Ion exchange water 30.0 parts The above ingredients were mixed and sufficiently stirred to obtain the desired ink 4. It was 43 nm when the average particle diameter of the color material dispersion in the obtained ink was measured with an apparatus ELS-800 (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) by a laser light scattering method.
[0055]
[Comparative Example 1]
(Preparation of colorant dispersion V)
C. used in Reference Example 1 I. A colorant dispersion V was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that Solvent Black 27 was used and a styrene-maleic acid random copolymer (number average molecular weight 10,000) was used as the polymer dispersant.
-Color material dispersion V 50.0 parts-Diethylene glycol 10.0 parts-Thiodiglycol 10.0 parts-Ion-exchanged water 30.0 parts The above ingredients were mixed and sufficiently stirred to obtain a black ink. .
[0056]
[Comparative Example 2]
(Preparation of colorant dispersion VI)
C. used in Reference Example 1 I. A colorant dispersion VI was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that Solvent Black 27 was used and n-butyl methacrylate-methacrylic acid block copolymer (number average molecular weight 10,000) was used as the polymer dispersant. It was. (Preparation of ink 6)
-Color material dispersion VI 50.0 parts-Diethylene glycol 10.0 parts-Thiodiglycol 10.0 parts-Ion exchange water 30.0 parts The above ingredients were mixed and stirred well to obtain a black ink. .
[0057]
[Comparative Example 3]
(Preparation of colorant dispersion VII)
C. used in Reference Example 2 I. A colorant dispersion VII was obtained in the same manner as in Reference Example 1 except that Solvent Black 3 was used and polyoxyethylene hexadecyl ether (HLB12.9) was used as a dispersant.
(Preparation of ink 7)
-50.0 parts of the above color material dispersion VII-20.0 parts of tripropylene glycol-30.0 parts of ion-exchanged water The above components were mixed and sufficiently stirred to obtain a black ink.
[0058]
[Comparative Example 4]
(Preparation of colorant dispersion VIII)
C., a commercially available pigment. I. Pigment Black 7 is mixed with 10.0 parts, styrene-maleic acid random copolymer (number average molecular weight 10,000) 5.0 parts and ion-exchanged water 85.0 parts, and uniformly dispersed with an ultrahomogenizer. The mixture was well stirred and mixed to obtain a colorant dispersion VIII.
(Preparation of ink 8)
-50.0 parts of the above colorant dispersion VIII-20.0 parts of tripropylene glycol-30.0 parts or more of ion-exchanged water were mixed and sufficiently stirred to obtain a black ink.
[0059]
[Comparative Example 5]
(Preparation of ink 9)
・ C. I. Components of Direct Black 17 5.0 parts, Tripropylene glycol 20.0 parts, Ion-exchanged water 75.0 parts or more were mixed and sufficiently stirred to obtain a black ink.
[0060]
(Evaluation)
Inkjet recording apparatus BJF-660 having an on-demand type multi-recording head that ejects ink by applying thermal energy according to a recording signal to the ink of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 5 (ink) Mounted on Canon), printed on glossy paper SP101 (made by Canon), and evaluated in Table 1. As a result, as shown in Table 1, the inks of all the examples had better ejection stability and better image quality and fastness than the comparative inks.
[0061]
[Table 1]
Figure 0004522648
[0062]
* 1: In an environment where the discharge characteristics were 5 ° C. and the humidity was 10%, a 100% solid image was printed and paused for 1 minute.
A: There were no white stripes and printing was normal.
○: Slight white streaks were observed at the beginning of printing.
Δ: White streaks were observed throughout the image.
X: The image was hardly printed.
[0063]
* 2: A grid pattern with an interval of 25 mm was printed in an environment where the image characteristics were 5 ° C. and the humidity was 10%, and the printed image was evaluated according to the following evaluation criteria.
(Double-circle): Even if it observed with the microscope, the printing was not disturb | confused at all, and the grid pattern was printed normally by 25 mm space | interval.
○: Observed with a microscope, printing irregularities were partially observed, but square patterns were printed at intervals of 25 mm.
Δ: Printing disorder was partially observed even with the naked eye, and part of the grid pattern was shifted from the 25 mm interval.
X: Print disorder was observed with the naked eye as a whole, and the entire square pattern was shifted from the 25 mm interval.
[0064]
* 3: The reflection density of the image after irradiating the light-resistant printed matter with a xenon lamp for 100 hours was measured, and the residual ratio of the reflection density before and after the light resistance test was determined as a measure of light resistance. The evaluation criteria were as follows.
○: The residual ratio of the image density was 95% or more.
Δ: The residual ratio of the image density was 90% or more and less than 95%.
X: The residual ratio of the image density was less than 90%.
[0065]
* 4: After standing for 12 hours or more after water-resistant printing, the printed matter is left in tap water for 5 minutes, and the reflection density of the image after drying the water is measured, and the reflection before and after the water resistance test. The residual ratio of the concentration was determined and used as a measure of water resistance. The evaluation criteria were as follows.
A: The residual ratio of image density was 90% or more.
Δ: Residual rate of image density was 80% or more and less than 90%.
X: The residual ratio of the image density was less than 80%.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a black ink for inkjet recording capable of stably recording an image having high fastness and excellent quality over a long period of time in any case. Furthermore, it is possible to provide an ink jet recording method and an ink jet recording apparatus capable of recording an image having excellent fastness and quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a head of an ink jet recording apparatus.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a head of an ink jet recording apparatus.
FIG. 3 is an external perspective view of a head in which the head shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating an example of an ink jet recording apparatus.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of an ink cartridge.
FIG. 6 is a perspective view illustrating an example of a recording unit.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another configuration example of the ink jet recording head.
[Explanation of symbols]
13: head 14: ink groove 15: heating head 16: protective film 17-1, 17-2: electrode 18: heating resistor layer 19: heat storage layer 20: substrate 21: ink 22: ejection orifice (micropore)
23: Meniscus 24: Ink droplet 25: Recording material 26: Multi groove 27: Glass plate 28: Heat generating head 40: Ink bag 42: Plug 44: Ink absorber 45: Ink cartridge 51: Paper feed unit 52: Paper feed Roller 53: Paper discharge roller 61: Blade 62: Cap 63: Ink absorber 64: Discharge recovery unit 65: Recording head 66: Carriage 67: Guide shaft 68: Motor 69: Belt 70: Recording unit 71: Head unit 72: Air Communication port 80: Ink channel 81: Orifice plate 82: Vibration plate 83: Piezoelectric element 84: Substrate 85: Ejection port

Claims (8)

高分子分散剤、水不溶性色材、水溶性有機溶剤及び水から構成されるインクジェット記録用ブラックインクにおいて、該水不溶性色材が、少なくとも、C.I.ソルベントブラック3、C.I.ソルベントブラック27、C.I.ソルベントブラック29、C.I.ソルベントブラック45からなる群から選ばれる1種以上であり、上記高分子分散剤が、疎水性ブロックと親水性ブロックから構成されるブロック共重合体であって、モノマーとしてビニルエーテル類を重合してなるものであり、上記親水性ブロックがアニオン性のビニルエーテル類で構成され、さらに上記水不溶性色材が上記高分子分散剤を用いてカプセル化されており、上記高分子分散剤によって分散された上記水不溶性色材の分散体の平均粒径が80nm以下であることを特徴とする、インクジェット記録用ブラックインク。In the black ink for ink-jet recording composed of a polymer dispersant, a water-insoluble colorant, a water-soluble organic solvent, and water, the water-insoluble colorant is at least C.I. I. Solvent Black 3, C.I. I. Solvent Black 27, C.I. I. Solvent Black 29, C.I. I. At least one element selected from the group consisting of Solvent Black 45, the polymeric dispersant is a block copolymer composed of a hydrophobic block and a hydrophilic block, formed by polymerizing a vinyl ether as monomer Monodea is, the hydrophilic block is composed of anionic vinyl ether, further it has the water-insoluble colorant is encapsulated with the polymer dispersant, the dispersed by the polymer dispersant the average particle size of dispersion of the water-insoluble colorant, characterized in der Rukoto below 80 nm, black ink for inkjet recording. 高分子分散剤の親水性ブロックが、非イオン性のビニルエーテル類から構成されたブロック、及び、アニオン性のビニルエーテル類から構成されたブロックの、少なくとも2種のブロックを有するものである、請求項1に記載のインクジェット記録用ブラックインク。  The hydrophilic block of the polymer dispersant has at least two types of blocks, a block composed of nonionic vinyl ethers and a block composed of anionic vinyl ethers. The black ink for inkjet recording as described in 2. 高分子分散剤が、疎水性のビニルエーテル類で構成されたブロック、非イオン性の親水性ビニルエーテル類から構成されたブロック、及びアニオン性の親水性ビニルエーテル類から構成されたブロックの3種のブロックから少なくとも構成される、請求項1に記載のインクジェット記録用ブラックインク。  The polymer dispersant is composed of three blocks: a block composed of hydrophobic vinyl ethers, a block composed of nonionic hydrophilic vinyl ethers, and a block composed of anionic hydrophilic vinyl ethers. The black ink for inkjet recording according to claim 1, wherein the black ink is at least configured. 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材にインクを付与して行うインクジェット記録方法において、該インクが、請求項1からの何れか1項に記載のインクジェット記録用インクであること特徴とするインクジェット記録方法。Giving energy to the ink, in an ink jet recording method performed by ejecting the ink by applying an ink on a recording medium, the ink is in the ink-jet recording ink according to any one of claims 1 to 3 an ink jet recording method characterized in that there. エネルギーが、熱エネルギーである請求項に記載のインクジェット記録方法。The ink jet recording method according to claim 4 , wherein the energy is thermal energy. 被記録材が、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もつ被記録材である請求項に記載のインクジェット記録方法。5. The ink jet recording method according to claim 4 , wherein the recording material is a recording material having a coating layer for receiving ink on at least one surface. 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1からの何れか1項に記載のインクジェット記録用インクであること特徴とするインクカートリッジ。In the ink cartridge having an ink container portion containing an ink, an ink cartridge in which the ink, characterized in that it is a jet recording ink according to any one of claims 1 to 3. 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1からの何れか1項に記載のインクジェット記録用インクであること特徴とするインクジェット記録装置。An ink cartridge having an ink container portion containing an ink, an ink jet recording apparatus having a head portion for ejecting the ink, the ink-jet recording according to any one of claims 1 to 3 An ink jet recording apparatus , characterized in that the ink is a printing ink.
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