(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録用インク中の特定元素の遊離イオン濃度をキャピラリー電気泳動法により測定し、測定した特定元素の遊離イオン濃度値とインクの粘度変化との相関に基づいて、特定元素の遊離イオン濃度値から前記インクジェット記録用インクの性能を評価することを特徴とするインクジェット記録用インクの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【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インクの評価方法に係り、詳しくは、インクジェット記録用インクにおける保存安定性等の性能を評価するに際して、評価処理の所要時間の短縮、評価結果に対する信頼性の向上、評価対象のサンプルの消費量の低減を図ることのできるインクジェット記録用インクの評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方法は、微細なノズルからインクジェット記録用インクを小滴として吐出して、文字や図形を紙等の記録媒体表面に記録する方法である。インクジェット記録方法としては、電歪素子を用いて電気信号を機械信号に変化して、ノズルヘッド部分に貯えたインクを断続的に吐出して記録媒体表面に文字や記号を記録する方法や、ノズルヘッド部分に貯えたインクを吐出部分に極めて近い個所で急速に加熱し泡を発生させ、その泡による体積膨張で断続的に吐出することで記録媒体表面に文字や記号を記録する方法などが開発、実用化されている。
そして、インクジェット記録方法によれば、高解像度で高品位な画像を高速且つ簡便に印刷することが可能で、特に、近年はカラー印刷においては写真に代わりうる画像形成方法となってきている。
【０００３】
このようなインクジェット記録方法に使用されるインクジェット記録用インクとしては、従来より、染料を着色剤とした染料インクが主に使用されてきたが、耐水性や耐光性等の堅牢性に優れる顔料を着色剤とした顔料インクも利用されている。
【０００４】
ところで、インクジェット記録用インクのうち、特に顔料インクにおいては、インク中に遊離する例えばＣａ2+，Ｍｇ2+，Ａｌ3+，Ｃｌ-，Ｆ-などのような特定元素のイオンが、また、ＮＨ4+，Ｋ+，Ｎａ+，Ｌｉ+のイオンも過剰量ではインクの保存安定性を低下させる要因となることが判っている。
そこで、製造したインクジェット記録用インクは、これらの特定元素の遊離イオン濃度を測定することで保存安定性を評価して、その評価結果に基づいて製品の品質管理を行うメーカも少なくない。
【０００５】
なお、現状では、インクジェット記録用インク中の特定元素の遊離イオン濃度あるいは一般的なイオンの濃度の測定は、イオンクロマトグラフィーを利用することが一般的である。
【０００６】
しかしながら、インクジェット記録用インク中の特定元素の遊離イオン濃度をイオンクロマトグラフィーによって測定する場合には、予め、インクジェット記録用インクを超遠心分離器等にかけて、インク中の顔料粒子を沈殿させて、遊離イオンを含む電解質の溶液を上澄み液として分離させて、上澄み液を抽出する前処理が必要となり、この前処理のために、評価に多大が時間がかかるという問題があった。
【０００７】
また、イオンクロマトグラフィーで測定する場合には、前処理の超遠心分離時に、本来顔料の内分に存在すると共に通常はインクの保存安定性等の性能に関与しないイオンまで上澄み液に分離されて、遊離イオン濃度が高めに測定されたり、あるいは、インクの性能に悪影響を与えると考えられているイオンのうち、種類によっては、超遠心分離後に顔料にとり込まれてしまうなどして、インクの保存安定性等の性能に関与する遊離イオン濃度を正確に測定することが難しいという問題もある。しかも、上澄み液の採取方法によっても、測定結果にばらつきが生じ易い。
そのため、評価結果に完全な信頼性を持たせることができず、評価結果に対して更に高い安全率を加味しないと、保存安定性等の性能に対する十分な品質管理ができないという問題があった。
【０００８】
また、イオンクロマトグラフィーで測定する場合には、前処理で遊離イオンを含む電解質の溶液を上澄み液として分離させたりする都合上、評価対象のサンプルの消費量が嵩むという問題もあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、インクジェット記録用インク中の遊離イオン濃度を、微量のサンプルから迅速かつ正確に測定することができ、これにより、インクジェット記録用インクにおける保存安定性等の性能を評価するに際して、評価処理の所要時間の短縮、評価結果に対する信頼性の向上、評価対象のサンプルの消費量の低減を図ることのできるインクジェット記録用インクの評価方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るインクジェット記録用インクの評価方法は、請求項１に記載したように、インクジェット記録用インク中の特定元素の遊離イオン濃度をキャピラリー電気泳動法により測定し、測定した特定元素の遊離イオン濃度値とインクの粘度変化との相関に基づいて、特定元素の遊離イオン濃度値から前記インクジェット記録用インクの性能を評価することを特徴とする。
【００１１】
キャピラリー電気泳動法によれば、内径１００μｍ以下のキャピラリー内に緩衝液を満たすと共に、キャピラリーの両端はそれぞれ同じ緩衝液の入った個別の容器に入れ、一方の容器に評価すべき試料を注入した状態で、キャピラリーの両端に高電圧をかけて、キャピラリー内での電位差に基づく電気浸透流で起こる電気泳動によりキャピラリー内を移動する試料中の特定元素の遊離イオンを、イオンの光吸収特性を利用して検出することで、インクジェット記録用インク中の特定元素の遊離イオン濃度を測定できる。そのため、評価試料は遊離イオンを分離抽出する前処理が不要で、直接試料を注入して測定にかけることができ、微量な試料でも、試料中の特定元素の遊離イオン濃度を迅速かつ正確に測定することができる。
従って、このキャピラリー電気泳動法を利用する本発明の評価方法では、インクジェット記録用インク中の遊離イオン濃度を、微量のサンプルから迅速かつ正確に測定することができ、インクジェット記録用インクにおける保存安定性等の性能を評価するに際して、評価処理の所要時間の短縮、評価結果に対する信頼性の向上、評価対象のサンプルの消費量の低減を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインクジェット記録用インクの評価方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るインクジェット記録用インクの評価方法で使用する測定装置１の一実施の形態を示したものである。
この測定装置１は、インクジェット記録用インク中の遊離イオン濃度をキャピラリー電気泳動法により測定するもので、内径１００μｍ以下のキャピラリー（毛細管）３と、このキャピラリー３の両端が挿入された一対の容器５，６と、これらのキャピラリー３内及び一対の容器５，６内を満たす緩衝液９と、キャピラリー３の両端に高電圧を印加する電圧電源１１と、キャピラリー３の途中に装備されて前記キャピラリー３内を移動する遊離イオンをイオンの光吸収特性を利用して検出するイオン検出手段１３とを備えた構成である。
【００１３】
測定装置１の構成部品の使用材料や緩衝液９は、測定処理中に、評価するインクジェット記録用インクの成分が、装置構成部品の材料成分等と不都合な反応等をしないように選択されるのが好ましい。
例えば、キャピラリー３は、パイレックスガラス、ビードレックスガラス、石英、溶融石英、テフロンコートガラス等の材料で製造されたものが、容器５，６は、ポリプロピレン、ポリエチレン、パイレックスガラス等の材料で製造されたものを好適に挙げることができる。キャピラリー３の径は、通常、０．０２５ｍｍ〜０．２ｍｍ、長さは、２０〜１００ｃｍとされる。
【００１４】
また、緩衝液９は、塩濃度が１０〜１００ｍＭのものを好適に例示でき、緩衝液としては、市販のイオン分析用のもの（ウォーターズ社、大塚電子株式会社、日本分光株式会社、ヒューレットパッカート社、デイオネックスシステム社、医理化機器株式会社等から販売されているもの）を挙げることができる。
【００１５】
また、電圧電源１１は、電流値が１μＡ〜１５０μＡ程度で、電圧値がＤＣ−３０ｋＶ〜３０ｋＶ程度の範囲で、電圧印加が可能なものが好適に装備される。
【００１６】
また、イオン検出手段１３は、キャピラリー３中の電気浸透流に紫外光等の光線を照射して、遊離イオンをイオンの光吸収特性を利用して検出するもので、具体的には、例えば、市販のＵＶ検出器あるいはフォトダイオードアレイ検出器が好適に使用され、キャピラリーに直接紫外線を照射するオンカラム検出を実施する。
また、示差屈折検出、熱光学検出、円二色性検出、電気化学的検出、電気伝導度検出、レーザー励起蛍光検出（ＬＺＦ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いる蛍光検出、間接的蛍光検出、ラジオアイソトープ検出、レーザー振動検出など方式によって、イオンを検出してもよい。
【００１７】
本実施の形態のインクジェット記録用インクの評価方法では、キャピラリー３及び容器５，６を緩衝液９で満たした状態で、一方の容器５に評価すべきインクジェット記録用インクを注入する。インクジェット記録用インクの容器５への注入方法としては、落差法、電気的導入法、吸引法、加圧法等を挙げることができる。そのため、イオンクロマトグラフィー等で測定する場合等に用いられる専用の試料注入装置（インジェクター）は不要である。
【００１８】
次いで、容器５へのサンプルインクの注入後に、電圧電源１１によりキャピラリー３の両端に高電圧をかける。すると、キャピラリー３内での電位差に基づく電気浸透流で起こる電気泳動により、インク中の遊離イオンが、キャピラリー３の一端側から他端側に移動する現象が起こる。そして、キャピラリー３内での電気泳動によりキャピラリー３内を移動する遊離イオン濃度を、イオンの光吸収特性を利用してイオン検出手段１３によって検出する。
【００１９】
イオンは、光吸収特性があり、図２に示すように、キャピラリー３内を移動する特定元素の遊離イオン濃度に応じて、光吸収が起こる。
【００２０】
そして、イオン検出手段１３によって測定して各種元素の遊離イオン濃度の内、インクの保存安定性に拘わる特定元素の遊離イオン濃度が、予め定めた基準値以内であるか否かによって、サンプルの保存安定性等の性能が基準レベル以上か否かを判定・評価して、基準レベル以下の場合は、サンプルと同一の製造ロットの製品を処分するなどして、製品の品質管理を行う。
【００２１】
以上に説明したインクジェット記録用インクの評価方法によれば、電位差に基づく電気浸透流で起こるキャピラリー３内の電気泳動によってキャピラリー３の一端側から他端側にキャピラリー３中を移動する遊離イオンを、イオンの光吸収特性を利用して検出するため、評価対象となるインクジェット記録用インク中の遊離イオン濃度を、微量のサンプルから迅速かつ正確に測定することができ、また、超遠心分離等による前処理も不要となる。
従って、インクジェット記録用インクにおける保存安定性等の性能を評価するに際して、評価処理の所要時間の短縮、評価結果に対する信頼性の向上、評価対象のサンプルの消費量の低減を図ることができる。
【００２２】
本発明のインクの評価方法で使用されるキャピラリー電気泳動法について説明したが、キャピラリー電気泳動法には、遊離イオンを分離させる幾つかの分離モードがあり、主としてキャピラリーゾーン電気泳動（ＣＺＥ）、ミセル動電クロマトグラフィー（ＭＥＫＣ）およびキャピラリーゲル電気泳動（ＣＧＥ）等を挙げることができる。
【００２３】
キャピラリーゾーン電気泳動は、キャピラリー内に緩衝液を満たし、イオン性物質を分離する手法である。キャピラリー内壁のシラノール基が緩衝液のｐＨにより一部解離し、電気二重層を形成する。そこに電圧を印加すると内壁付近の陽イオンは陰極のほうへ移動する。これにより緩衝液全体が陰極のほうへ流れる。この流れが電気浸透流である。
キャピラリーゾーン電気泳動では、この電気浸透流とイオン性物質の有する電気泳動の現象を利用して、イオン性物質を分離する。したがって、原理的に中性物質の分離は不可能である。キャピラリーゾーン電気泳動は、低分子イオン、イオン性生体物質、無機イオンなどのイオン性物質の分離に幅広く応用されている。
【００２４】
ミセル動電クロマトグラフィーは、緩衝液に界面活性剤を添加して電気泳動を行う手法である。キャピラリーゾーン電気泳動と同様、電気浸透流を利用する方法であるが、キャピラリーゾーン電気泳動との決定的な違いは、中性物質を分離できる点であり、様々な中性物質の分離に利用されている。一般に界面活性剤には硫酸ドデシルナトリウム（ＳＤＳ）がよく使用されているがこのような陰イオンを用いることによりミセルは負電荷をもつので、電気泳動により陽極方向へ移動するが緩衝液全体は電気浸透流により陰極方向へ移動する。一般にミセルの移動度より電気浸透流の方が速いのでミセルも緩やかな速度で陰極方向へ移動する。ここで試料がミセルに取り込まれる度合によってその移動速度が異なる。これにより中性分子でもミセルへの分配係数の違いで分離が可能となる。ミセル動電クロマトグラフィーのミセルは逆相ＨＰＬＣの固定相に相当するが、よく疑似固定相(pseudo stationary phase)といわれる。
また、さらにミセルにシクロデキストリンを添加することで選択性を変化させたり、光学分割をおこなった例が報告されている。
【００２５】
キャピラリーゲル電気泳動は、ゲルの形成する網目構造を利用した分子ふるい効果が分離の基礎である。キャピラリーゾーン電気泳動およびミセル動電クロマトグラフィーとは対照的に電気浸透流を抑えた場で分離をおこなうケースがほとんどである。キャピラリーゲル電気泳動は、ＤＮＡ、タンパク質、糖などの生体高分子の分離に広く利用されている。
【００２６】
本発明は、これらの各分離モードの何れかを使用するか限定するものではない。評価設備等の許容範囲で、任意の分離モードを選択することが可能である。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２８】
＜評価に供されるインクの製造＞
（分散体１の製造）
攪拌機、温度計、還流管および滴下ロートをそなえた反応容器を窒素置換した後、スチレン２０部、α−メチルスチレン５部、ブチルメタクリレート１５部、ラウリルメタクリレート１０部、アクリル酸２部、ｔ―ドデシルメルカプタン０．３部を入れて７０℃に加熱し、別に用意したスチレン１５０部、アクリル酸１５部、ブチルメタクリレート５０部、ｔ−ドデシルメルカプタン１部、メチルエチルケトン２０部およびアゾビスイソブチロニトリル３部を滴下ロートに入れて４時間かけて反応容器に滴下しながら重合反応させて、ポリマーを得る。次に、反応容器にメチルエチルケトンを添加して４０％濃度のポリマー溶液を作成する。
【００２９】
上記ポリマー溶液４０部とカーボンブラックであるモナーク８８０（キャボット社製）３０部、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液１００部、メチルエチルケトン３０部を混合し、ホモジナイザーで３０分攪拌する。その後、イオン交換水を３００部添加して、さらに１時間攪拌する。そして、ロータリーエバポレーターを用いてメチルエチルケトンの全量と水の一部を留去して、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムで中和してｐＨ８．５に調整してから０．３μｍのメンブレンフィルターでろ過して固形分（ポリマーとカーボンブラック）が２０％の分散体１とする。
【００３０】
0003952153.tif 000002
ＴＥＧｍＢＥ：トリエチレングリコールモノブチルエーテル
オルフィンＥ１０１０（アセチレングリコール系界面活性剤：日信化学工業株式会社製）
【００３１】
＜遊離イオン濃度の測定＞
前記のようにして調製したインクであって、Ｃａ2+、Ｍｇ2+、Ａｌ3+、ＮＨ4+、Ｋ+、Ｎａ+、Ｌｉ+、Ｃｌ-、Ｆ-の各イオンの濃度が表１のように異なるＮｏ．１〜３０のインクについて、大塚電子株式会社製キャピラリー電気泳動装置ＣＡＰＩ  ３２００を用いて、遊離イオン濃度を測定した（検出方法：インダイレクト，カチオン検出：波長２１０ｎｍ，アニオン検出：波長２３０ｎｍ）。
【００３２】
【表１】
0003952153.tif 000003
【００３３】
また、表１に、測定したインクの遊離イオン濃度と、これらのインクを７０℃において７日間放置した後の粘度変化を示し、その度合いに応じて、Ａ〜Ｅの判定を行った。
なお、遊離イオン濃度は、予め各イオンの濃度が分かっている標準液をキャピラリー電気泳動法にて測定して各イオンにおける検量線を作成し、これらの検量線と比較することによって求めた。
【００３４】
表１に示す様に、測定したインクの遊離イオン濃度と判定とには相関があることから、例えば、以下のような判断基準を設けることができる。
【００３５】
判定Ｅ：以下の（Ｅ１）及び（Ｅ２）の少なくとも１つを満たすインク
（Ｅ１）Ｃａ2+及びＭｇ2+から選択されるイオンの総量が５００ｐｐｍ付近
（Ｅ２）Ａｌ3+が１００ｐｐｍ付近
【００３６】
判定Ｄ：上記（Ｅ１）及び（Ｅ２）はいずれも満たさないが、以下の（Ｄ１）及び（Ｄ２）の少なくとも１つを満たすインク
（Ｄ１）Ｃａ2+及びＭｇ2+から選択されるイオンの総量が１００ｐｐｍ付近〜２００ｐｐｍ付近
（Ｄ２）Ａｌ3+が１００ｐｐｍ付近
【００３７】
判定Ｃ：上記（Ｅ１），（Ｅ２），（Ｄ１），（Ｄ２）はいずれも満たさないが、以下の（Ｃ１）〜（Ｃ３）の少なくとも１つを満たすインク
（Ｃ１）Ｃａ2+及びＭｇ2+から選択されるイオンの総量が５０ｐｐｍ付近
（Ｃ２）Ｋ+が２００ｐｐｍ付近〜５００ｐｐｍ付近
（Ｃ３）Ｎａ+，Ｌｉ+及びＣｌ-から選択されるイオンの総量が１００００ｐｐｍ付近
【００３８】
判定Ｂ：上記（Ｅ１），（Ｅ２），（Ｄ１），（Ｄ２），（Ｃ１）〜（Ｃ３）はいずれも満たさないが、以下の（Ｂ１）〜（Ｂ３）の少なくとも１つを満たすインク
（Ｂ１）ＮＨ4+が５００ｐｐｍ付近
（Ｂ２）Ｎａ+，Ｌｉ+及びＣｌ-から選択されるイオンの総量が２０００ｐｐｍ付近〜４０００ｐｐｍ付近
（Ｂ３）Ｆ-が８００ｐｐｍ付近〜１０００ｐｐｍ付近
【００３９】
判定Ａ：上記（Ｅ１），（Ｅ２），（Ｄ１），（Ｄ２），（Ｃ１）〜（Ｃ３），（Ｂ１）〜（Ｂ３）のいずれも満たさないインク
【００４０】
粘度変化が生じやすい程、インクジェット記録用インクとして使用した場合に吐出安定性等の性能が劣化するので、インクの遊離イオン濃度値をキャピラリー電気泳動法にて測定し、例えば、前掲の判断基準を用いることによって、実際にインクジェット記録をすることなく、インクジェット記録用インクの性能の確実に評価できる。
【００４１】
次に、実施例（キャピラリー電気泳動法）による測定時に使用したサンプル消費量を、イオンクロマトグラフィー法による測定時に使用したサンプル消費量とを、比較した。
表２に示すように、実施例の評価方法によれば、サンプル消費量を低減できる。
【００４２】
【表２】
0003952153.tif 000004
【００４３】
次に、実施例の評価処理の所要時間を、従来の評価方法（遠心分離法＋イオンクロマトグラフィー法）の場合（前処理に要する時間も、含めている）と、比較した。
表３の測定結果に示すように、実施例の評価方法によれば、従来の評価方法と比較して、大幅に所要時間を短縮できる。
なお、実施例の評価方法では、カチオンイオンとアニオンイオンとを一回の測定で検出できるのに対し、従来例の評価方法では、イオンの種類毎にイオンクロマトグラフィーに使用するカラムの交換が必要となる。
【００４４】
【表３】
0003952153.tif 000005
【００４５】
【発明の効果】
以上に説明したように、請求項１に記載した本発明のインクジェット記録用インクの評価方法によれば、電位差に基づく電気浸透流で起こるキャピラリー内の電気泳動によってキャピラリーの一端側から他端側にキャピラリー中を移動する遊離イオンを、イオンの光吸収特性を利用して検出するため、評価対象となるインクジェット記録用インク中の遊離イオン濃度を、微量のサンプルから迅速かつ正確に測定することができ、インクジェット記録用インクにおける保存安定性等の性能を評価するに際して、評価処理の所要時間の短縮、評価結果に対する信頼性の向上、評価対象のサンプルの消費量の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェット記録用インクの評価方法で使用する測定装置の一実施の形態の概略構成図である。
【図２】図１に示した測定装置で測定される遊離イオンの光吸収特性の説明図である。
【符号の説明】
１  測定装置
３  キャピラリー
５，６  容器
９  緩衝液
１１  電圧電源
１３  イオン検出手段
【図１】
0003952153.tif 000006
【図２】
0003952153.tif 000007