JP2004107631A - インクジェット記録用水性顔料インク - Google Patents

Abstract

【課題】目詰まりや不吐出を生じることなく、固化したインクによってワイピング等のメンテナンス系統に負担がかかることなく、紙への固着性が良好なインクジェット記録用水性顔料インクを提供する。
【解決手段】顔料、水及び水溶性有機溶剤を含有するインクジェット記録用水性顔料インクであって、前記水が蒸発すると固化して固形物となり、かつ、前記固形物は、固化していないインクジェット記録用水性顔料インクに再溶解するインクジェット記録用水性顔料インク。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目詰まりや不吐出を生じることなく、固化したインクによってワイピング等のメンテナンス系統に負担がかかることなく、紙への固着性が良好なインクジェット記録用水性顔料インクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、例えば、静電吸引方式；圧電素子を用いてインクに機械的振動又は変位を与える方式；インクを加熱することにより気泡を発生させ、その時に発生する圧力を利用する方式等のインク吐出方式によりインク小滴を形成し、それらの一部又は全部を紙等の被記録材に付着させて記録を行うものである。
【０００３】
このようなインクジェット記録方式に使用するインクジェット記録用インクとしては、各種の水溶性の染料又は顔料を、水又は水と水溶性有機溶剤とからなる液媒体に溶解又は分散させたものが使用されている。このインクジェット記録用インクには、例えば、長期間使用されなくても沈澱や凝集を生じないこと、インクジェットプリンターのヘッドの先端部及びインク流路内で目詰まりしないこと、印字品質が良好なこと、耐候性が優れていること等が要求される。
【０００４】
ここで、染料と顔料とを比較すると、染料は、水又は水と水溶性有機溶剤とからなるインク媒体中に完全に溶解するため耐水性が悪く、その化学構造上、耐光性もかなり劣る。これに対して、顔料はインク媒体中に溶解せずに分散させるので、耐水性を含めた耐候性は極めて良好である。特に顔料インクは水分の蒸発後に固化しやすく、一旦紙面上で固化すると、顔料と紙の間で強固な結合が生じるので、染料インクよりも紙への固着性に優れている。また、顔料インク中に分散剤やバインダーとして樹脂を含有させている場合には、更にこの作用が助長される。そのため近年のインクジェット記録用インクは染料インクから顔料インクへと移行しつつある。
【０００５】
しかし、顔料インクは、インク中の水分が蒸発して固化すると、固化したまま再溶解しないため、インクジェットヘッドのノズル先端部等で目詰まりの原因となり、インクの不吐出を生じさせていた。また、キャップ、ワイプ部分等でインクが固化すると、ワイピング等が困難となり、メンテナンス系に負担がかかるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、目詰まりや不吐出を生じることなく、固化したインクによってワイピング等のメンテナンス系統に負担がかかることなく、紙への固着性が良好なインクジェット記録用水性顔料インクを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、顔料、水及び水溶性有機溶剤を含有するインクジェット記録用水性顔料インクであって、前記水が蒸発すると固化して固形物となり、かつ、前記固形物は、固化していないインクジェット記録用水性顔料インクに再溶解するインクジェット記録用水性顔料インクである。
以下に本発明を詳述する。
【０００８】
本発明のインクジェット記録用水性顔料インクは、含有される水が蒸発すると固化して固形物となり、かつ、上記固形物は、固化していない本発明のインクジェット記録用水性顔料インクに再溶解するものである。このように、本発明のインクジェット記録用水性顔料インクは、一旦固化してしまっても、新たにノズルから供給される固化していない本発明のインクジェット記録用水性顔料インクと接触することによって、これに再溶解するので、インクジェットヘッドのノズル先端部等で目詰まりによる不吐出を生じることなく、ワイピング等のメンテナンス系統に対して負担がかからないものである。
【０００９】
本発明のインクジェット記録用水性顔料インクは、顔料、水及び水溶性有機溶剤を含有する。
上記顔料としては特に限定されず、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。
白黒記録用としては、例えば、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラック類；酸化チタン等の金属酸化物；オルトニトロアニリンブラック等の有機顔料等を挙げることができる。カラー記録用としては、例えば、トルイジンレッド、パーマネントカーミンＦＢ、ファーストイエローＡＡＡ、ジスアゾオレンジＰＭＰ、レーキレッドＣ、ブリリアントカーミン６Ｂ、フタロシアニンブルー、キナクリドンレッド、ジオキサンバイオレット、ピクトリアピュアブルー、アルカリブルートナー、ファーストイエロー１０Ｇ、ジスアゾイエローＡＡＯＴ、ジスアゾイエローＡＡＭＸ、ジスアゾイエローＨＲ、ジスアゾイエローＡＡＯＡ、黄色酸化鉄、オルトニトロアニリンオレンジ、ジニトロアニリンオレンジ、バルカンオレンジ、トルイジンレッド、塩素化パラレッド、ブリリアントファーストカーレット、ナフトールレッド２３、ピラゾロンレッド、バリウムレッド２Ｂ、カルシウムレッド２Ｂ、ストロンチウムレッド２Ｂ、マンガンレッド２Ｂ、バリウムリソームレッド、ピグメントスカーレッド３Ｂレーキ、レーキボルドー１０Ｂ、アンソシン３Ｂレーキ、アンソシン５Ｂレーキ、ローダミン６Ｇレーキ、エオシンレーキ、ベンガラ、ファフトールレッドＦＧＲ、ローダミンＢレーキ、メチルバイオレッドレーキ、ジオキサジンバイオレッド、ベーシックブルー５Ｂレーキ、ベーシックブルー６Ｇレーキ、ファーストスカイブルー、アルカリブルーＲトナー、ピーコックブルーレーキ、紺青、群青、レフレックスブルー２Ｇ、レフレックスブルーＲ、ブリリアントグリーンレーキ、ダイアモンドグリーンチオフラビンレーキ、フタロシアニングリーンＧ、グリーンゴールド、フタロシアニングリーンＹ、酸化鉄、さびこ、亜鉛華、酸化チタン、炭酸カルシウム、クレー、硫酸バリウム、アルミナホワイト、アルミニウム、ブロンズ、昼光蛍光顔料、パール顔料、ナフトールカーミンＦＢ、ナフトールレッドＭ、パーマネントカーミンＦＢ、ファーストイエローＧ、ジスアゾイエローＡＡＡ、アルカリブルーＧトナー等、及び、表面を特定の官能基で処理した表面改質顔料等を挙げることができる。
【００１０】
上記顔料の配合量は、所望の印字濃度や色彩に応じて決定されるが、１０重量％以下でも充分な着色力と高い鮮明性を得ることができる。好ましくは本発明のインクジェット記録用水性顔料インク全量に対して１〜２０重量％であり、より好ましくは１〜１５重量％である。
【００１１】
上記水としては、種々のイオンを含有する一般の水ではなく、脱イオン水を使用することが好ましい。
上記水の配合量は、水以外の溶剤成分の種類や組成、及び、所望されるインクの特性に応じて広い範囲で決定される。好ましくは本発明のインクジェット記録用水性顔料インク全量に対して１０〜９０重量％であり、より好ましくは１５〜８０重量％である。
【００１２】
上記水溶性有機溶剤は、主として有する効果により、本発明のインクジェット記録用水性顔料インクの再溶解性を向上させる効果を有するもの、湿潤剤としてインクジェットヘッドの先端部におけるインクの乾燥を防止する効果を有するもの、浸透剤として紙面上での乾燥速度を速くする効果を有するものに分類できる。なかでも、本発明のインクジェット記録用水性顔料インクの再溶解性を向上させる効果を有する水溶性有機溶剤が配合されていることが好ましい。これらの水溶性有機溶剤は、単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００１３】
本発明のインクジェット記録用水性顔料インクの再溶解性を向上させる効果を有する水溶性有機溶剤としては、常温常圧で液状であるポリエチレングリコール、ジグリセリンを挙げることができる。上記常温常圧で液状であるポリエチレングリコールとしては、例えば、平均分子量２００〜４００のものを挙げることができ、なかでも、市販されているものとしては、例えば、ポリエチレングリコール♯２００等を挙げることができる。上記常温常圧で液状であるポリエチレングリコール及びジグリセリンは、それぞれ単独で用いられてもよく、併用されてもよい。
上記常温常圧で液状であるポリエチレングリコール及び／又はジグリセリンの配合量は、水溶性有機溶剤全量に対して１０重量％以上であることが好ましい。１０重量％未満であると、本発明のインクジェット記録用水性顔料インクの再溶解性を充分なものとすることができないことがある。
【００１４】
上記インクの乾燥を防止する効果を有する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；ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；アセトン、ジアセトンアルコール等のケトン類又はケトアルコール類；テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類；ポリプロピレングリコール類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、チオジグリコール、ヘキシレングリコール等のアルキレングリコール類；グリセリン、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等を挙げることができる。なかでも、一般的には多価アルコール類が使用されることが多く、グリセリン、ジエチレングリコール等のアルキレングリコール類が好ましい。
【００１５】
上記紙面上での乾燥速度を速くする効果を有する水溶性有機溶剤としては、例えば、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プロピルエーテル、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プロピルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノプロピルエーテル等のグリコール系エーテル類を挙げることができる。
【００１６】
上記顔料に対する上記水溶性有機溶剤の配合量は重量比で３以下であることが好ましい。３を超えると、本発明のインクジェット記録用水性顔料インクは、グリセリン等の極めて蒸発しにくい水溶性有機溶剤を含有する場合には、水が蒸発した際に完全に固化せず、紙に対する顔料の固着性が低くなるため、印刷後に印字面を触ることにより印字画像が乱れたり、インクが手に付着したりすることがある。３以下であれば、本発明のインクジェット記録用水性顔料インクは、水が蒸発した際に固化し、紙への固着性に優れたものとなる。
【００１７】
本発明のインクジェット記録用水性顔料インクは、必要に応じて分散剤を含有していてもよい。
上記分散剤としては特に限定されず、例えば、高分子量ポリウレタン、ポリエステル、顔料に強い親和性のあるカルボニル基やアミノ基等の官能基を有する高分子共重合物等を挙げることができる。
【００１８】
本発明のインクジェット記録用水性顔料インクの基本組成は以上の通りであるが、必要に応じて、粘度調整剤、表面張力調整剤、防黴剤等の従来公知の各種添加剤を含有していてもよい。
上記粘度調整剤としては特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、セルロース類、水溶性樹脂等を挙げることができる。
【００１９】
本発明のインクジェット記録用水性顔料インクは、含有される水が蒸発すると固化するので紙への固着性が良好であり、一方、インクジェットヘッドのノズル先端部等で一旦固化しても、新たにノズルから供給される固化していない本発明のインクジェット記録用水性顔料インクと接触することによってこれに再溶解するので、目詰まりによる不吐出を生じることがなく、固化したインクによってワイピング等のメンテナンス系統に対して負担をかけないものである。
【００２０】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２１】
＜顔料ミルベースの作製＞
純水８４重量部、ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製、コリドン１２ＰＦ）４重量部、トリエタノールアミン２重量部を１０分間攪拌混合した後、カーボンブラック（キャボット社製、ＭＯＮＡＲＣＨ８８０）を１０重量部添加して更に３０分間攪拌混合し、混合物を得た。
【００２２】
顔料分散機（ビック・ケミー社製、ＤＩＳＰＥＲＭＡＴ　ＣＶ）の水冷式分散容器（ダブルベッセルタイプ、容積１リットル）に、直径１ｍｍのジルコニアビーズ７００ｇを充填した後、得られた混合物１００ｇを入れ、パールミルインペラーＭＩＮＩを使用し、５０００ｒｐｍで１時間分散処理を行った。得られた分散物を金属メッシュ（アドバンテック東洋社製、サポートスクリーン）で吸引濾過し、ブラック顔料ミルベースを８０ｇ得た。
【００２３】
＜インクジェット記録用水性顔料インクの作製＞
（実施例１）
純水７３量部、グリセリン１４量部、トリエタノールアミン１重量部、ジプロピレングリコールプロピルエーテル４重量部、及び、ポリエチレングリコール＃２００（分子量２００）８重量部を１０分間攪拌混合し、レットダウン用溶媒を作製した。
ブラック顔料ミルベース５０ｇを攪拌しながらレットダウン用溶媒５０ｇを添加してレットダウンし、３０分間攪拌混合した後に、孔径１μｍのメンブランフィルターにて濾過し、ブラックインクＫ１を得た。
【００２４】
（実施例２）
純水７９重量部、グリセリン６重量部、トリエタノールアミン１重量部、ジプロピレングリコールプロピルエーテル４重量部、及び、ジグリセリン１０重量部を１０分間攪拌混合し、レットダウン用溶媒を作製した。その後、実施例１と同様にしてレットダウン・濾過を行い、ブラックインクＫ２を得た。
【００２５】
（実施例３）
純水７５重量部、トリエタノールアミン１重量部、ジプロピレングリコールプロピルエーテル４重量部、及び、ジグリセリン２０重量部を１０分間攪拌混合し、レットダウン用溶媒を作製した。その後、実施例１と同様にしてレットダウン・濾過を行い、ブラックインクＫ３を得た。
【００２６】
（実施例４）
純水６９重量部、グリセリン２２重量部、トリエタノールアミン１重量部、ジプロピレングリコールプロピルエーテル４重量部、ポリエチレングリコール＃２００の２重量部、及び、ジグリセリン２重量部を１０分間攪拌混合し、レットダウン用溶媒を作製した。その後、実施例１と同様にしてレットダウン・濾過を行い、ブラックインクＫ４を得た。
【００２７】
（実施例５）
純水８１重量部、グリセリン１６重量部、トリエタノールアミン１重量部、及び、ポリエチレングリコール＃２００の２重量部を１０分間攪拌混合し、レットダウン用溶媒を作製した。その後、実施例１と同様にしてレットダウン・濾過を行い、ブラックインクＫ５を得た。
【００２８】
（比較例１）
純水６７量部、グリセリン３２量部、及び、トリエタノールアミン１重量部を１０分間攪拌混合し、レットダウン用溶媒を作製した。その後、実施例１と同様にしてレットダウン・濾過を行い、ブラックインクＫ６を得た。
【００２９】
（比較例２）
純水７５重量部、グリセリン１４重量部、トリエタノールアミン１重量部、ジプロピレングリコールプロピルエーテル４重量部、及び、２−ピロリドン６重量部を１０分間攪拌混合し、レットダウン用溶媒を作製した。その後、実施例１と同様にしてレットダウン・濾過を行い、ブラックインクＫ７を得た。
【００３０】
（比較例３）
純水７５重量部、グリセリン１２重量部、トリエタノールアミン１重量部、ジプロピレングリコールプロピルエーテル４重量部、及び、ジエチレングリコール８重量部を１０分間攪拌混合し、レットダウン用溶媒を作製した。その後、実施例１と同様にしてレットダウン・濾過を行い、ブラックインクＫ８を得た。
【００３１】
（参考例１）
純水７７重量部、グリセリン１６重量部、トリエタノールアミン１重量部、ジプロピレングリコールプロピルエーテル４重量部、及び、ジグリセリン２重量部を１０分間攪拌混合し、レットダウン用溶媒を作製した。その後、実施例１と同様にしてレットダウン・濾過を行い、ブラックインクＫ９を得た。
【００３２】
（参考例２）
純水６５重量部、トリエタノールアミン１重量部、及び、ジグリセリン３４重量部を１０分間攪拌混合し、レットダウン用溶媒を作製した。その後、実施例１と同様にしてレットダウン・濾過を行い、ブラックインクＫ１０を得た。
【００３３】
＜インクジェット記録用水性顔料インクの評価＞
得られたブラックインクＫ１〜１０は、以下の方法により評価した。
（評価１）
ブラックインクをプレパラート上に滴下して薄い膜状に伸ばし、温度４０℃、湿度３０％の恒温槽内に２４時間放置してブラックインク中の水分を完全に蒸発させ、ブラックインクの固化状態を確認した。完全に固化した場合を○とし、完全に固化しなかった場合を×とした。更に完全に固化した場合には、固化したブラックインクに、固化していない同じ種類のブラックインクを接触させて再溶解するかどうかを倍率２００倍の光学顕微鏡で観察した。再溶解した（完全に溶解して固形分が見えなくなった）場合を○とし、再溶解しなかった（一部固形分が残った）場合を×とした。
【００３４】
（評価２）
米国特許第６，０７０，３１０号明細書に開示されている、アクチュエータ基板に形成された噴射チャンネル内のインクに噴射エネルギーを与える複数のエネルギー発生手段を駆動して複数の噴射チャンネルよりインクを噴射するせん断モード型のインクジェットヘッドを、米国特許第６，２４７，７８２Ｂ１号明細書に開示されている、インク供給路がインク供給源に接続され、複数のインク供給口がなす列のほぼ中央に対向する接続部と、この接続部から複数のインク供給口がなす列の両端に向かってそれぞれほぼテーパ状に広がり、複数のインク供給口を覆う拡大部とを有し、拡大部が、複数のインク供給口がなす複数の列の間に、入り込む張出壁を有しているインクジェットプリンターに搭載して、１分間任意に間欠吐出を行うことと、任意の吐出を行った後、１週間放置して再度吐出を行い、吐出性を確認した。吐出が良好であり、インクジェットヘッドの先端部で目詰まりすることなく印刷できた場合を○とし、吐出が不安定で良好な印字ができなかった場合を×とした。
【００３５】
（評価３）
評価２における吐出性の確認のための印刷の後に、インクジェットプリンターのノズル、キャップ、ワイピング周りを目視観察し、固形分が付着していない場合を○とし、固形分が付着していた場合を×とした。
【００３６】
（評価４）
評価２で目詰まりすることなく印刷できた場合について、印刷して１分後に印字部分を指でこすり、ブラックインクの紙に対する固着性を確認した。ブラックインクが指に付着せず、印字部分が汚れなかった場合を○とし、ブラックインクが指に付着したり、印字部分が汚れたりした場合を×とした。
【００３７】
ブラックインクＫ１〜１０の組成とその評価結果を表１に示した。
【００３８】
【表１】

【００３９】
実施例１〜５で作製したブラックインクＫ１〜５は、いずれも含有される水が蒸発した際に固化して固形物となり、かつ、上記固形物は、固化していない同じ種類のブラックインクと接触した際に再溶解し、目詰まりや不吐出を生じることがなく、吐出性が良好であった。また、紙に対する固着性も良好であった。
これに対し、比較例１〜３及び参考例１〜２で作製したブラックインクＫ６〜１０は、吐出性が悪かったり、紙への固着性が悪かったりして、いずれかの評価において劣るものであった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、目詰まりや不吐出を生じることなく、固化したインクによってワイピング等のメンテナンス系統に負担がかかることなく、紙への固着性が良好なインクジェット記録用水性顔料インクを提供することができる。

Claims (4)

1. 顔料、水及び水溶性有機溶剤を含有するインクジェット記録用水性顔料インクであって、
   前記水が蒸発すると固化して固形物となり、かつ、前記固形物は、固化していないインクジェット記録用水性顔料インクに再溶解する
   ことを特徴とするインクジェット記録用水性顔料インク。
2. 顔料に対する水溶性有機溶剤の配合量が重量比で３以下であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録用水性顔料インク。
3. 水溶性有機溶剤は、少なくとも常温常圧で液状であるポリエチレングリコール及び／又はジグリセリンを含有することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット記録用水性顔料インク。
4. 常温常圧で液状であるポリエチレングリコール及び／又はジグリセリンの配合量は、水溶性有機溶剤全量に対して１０重量％以上であることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録用水性顔料インク。