JP2003026973A - インクジェット記録用インク組成物と浸透性評価方法 - Google Patents
インクジェット記録用インク組成物と浸透性評価方法Info
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Abstract
数のインク滴が印字されても滲みが少ないインク組成物
を提供する。 【解決手段】 インクジェット記録用インク組成物は、
超音波により紙媒体への液吸収を測定する動的浸透性テ
スターを用いて、水を吸収させた場合の超音波最大透過
時間が1秒以上にある紙媒体を用いて測定した超音波の
透過量が、2秒で90%以下かつ1秒で90%以上、さ
らに、超音波透過量の最大減少傾斜角が50%以上にな
るようなインク特性を付与する界面活性剤を含有する。
Description
リンタに用いる記録用インク組成物とインクジェット記
録用インク組成物の浸透性を評価する方法に関する。
形成するとともに、形成されたインク滴を様々な方法に
より吐出し、吐出したインクの一部もしくは全部を紙や
プラスチックフィルムのような記録媒体に付着させて記
録を行うものである。近年、インクジェットプリンタ
は、低騒音、低ランニングコストかつカラー印字の容易
さなどの利点からコンピュータなどのデジタル信号出力
装置として広く普及し、電子写真方式のプリンタ以上の
高速印字が望まれるようになってきた。
られるインクとして、従来より各種の染料および顔料
を、水又は水と水溶性有機溶剤から成る液媒体に溶解又
は分散させたものが知られている。このようなインクに
は、一般的には滲みがない、定着速度が速い、休止時間
を置いてもプリンタヘッドのノズルを詰まらせないとい
った性能が要求される。これらの性能を満たす為に、従
来よりインク材料及びプリンタ装置の両面から検討がな
されており、部分的な要求に対してはかなりの効果が認
められている。
公報(先行例1)には、高速対応可能な速乾性をもち、
しかも普通紙、再生紙で印字濃度が高く、滲みの無い高
印字品質を実現したインクジェット記録用インク及びイ
ンクジェット記録方法を提供するとして、表面張力が2
0℃で40mNm-1以下のインクジェット記録用インク
であって、グリセリンとp−トルエンスルホンアミド
(エチレンオキサイド付加物)を含有し、浸透剤として
多価アルコール誘導体及び/またはアセチレングリコー
ル系界面活性剤を含むインクジェット記録用インクを開
示している。
ところ、前記の全ての特性を十分に満足できるインク組
成物はまだ開発されていないのが実情である。特に、オ
フィスでは環境問題を考慮して再生紙などが多く利用さ
れるようになっている。このような再生紙は、被記録面
に繊維が露呈し、さらにはサイジング処理されているも
のである。また、最近では大量に印字する状況が多くな
ってきており、この状況に対応するため、高速印字かつ
高品質のカラー画像印字に対する要求が高まっている。
クジェットヘッドのノズル数を増やして1回のヘッドの
走査で広い範囲を印字して全体の印字速度を高める手法
が知られている。しかし、このような手法によるときに
は、ヘッド製造コストが高くなるという問題がある。イ
ンクジェットプリンタのヘッドは、一般に黒→シアン→
マゼンタ→イエローのように各色が配列されており、こ
のため印刷時は、印字媒体の吸紙方向と交差する方向に
ヘッドが移動し、通常はブリーディングを防ぐ為に1回
の走査で同じ位置に複数のインク滴は印字されない。そ
の結果として、1回の走査で印字される面積は小さくな
り、この結果、印字速度が遅くなってしまうという問題
がある。逆に、同一のドット上に複数のインク滴が印字
されると滲みが激しく著しく印字品位が劣るようになっ
てしまう。
る方法としてはブリストー法が知られているが、紙繊維
の空間への液体の浸透、紙繊維への液体の吸収を区別す
ることはできず、さらに、温度、湿度など測定環境条件
を整えることが困難であった。
ート用紙のような被記録面に繊維が露呈し、更にはサイ
ジング処理されている一般の普通紙に対しても定着速度
が速く、しかも1回の走査で同じ位置に複数のインク滴
が印字されても滲み(ブリーディング)が少ないインク
組成物を提供することにある。
への液体の浸透、紙繊維への液体の吸収を区別してイン
クジェット記録用インク組成物の浸透性を評価する浸透
性評価方法を提供することである。
め、本発明によるインクジェット記録用インク組成物に
おいては、界面活性剤を適用したインクジェット記録用
インク組成物であって、水を吸収させた場合の超音波最
大透過時間が1秒以上にある紙媒体を用いて測定した超
音波の透過量は、2秒で90%以下かつ1秒で90%以
上である。
角は50%以上である。
波数は2MHzである。
を含むものである。
ものである。
面活性剤とシリコーン系界面活性剤を同時に含有するも
のである。
剤、アミン系界面活性剤の含有量は、インク全重量に対
して0.01〜5重量%、好ましくは0.1〜1重量%
の範囲のものである。
ンク組成物であって、色材として染料を含有するもので
ある。
記録用インク組成物であって、色材として顔料を含有す
るものである。
ンク組成物であって、顔料がカーボンブラックであるも
のである。
記録用インク組成物であって、色材として分散染料を含
有するものである。
ける表面張力は、30〜40dyne/cmである。
ベタ印字部の同一ドット上に1ドットのラインを印字し
た際のTEP値は、1ドットラインを印字したインクを
紙媒体に単独で1ドットラインを印字したときのTEP
値の2倍以下であるものである。
インクをベタ印字部の同一ドット上に1ドットのライン
を印字した際のTEP値は、1ドットラインを印字した
インクを紙媒体に単独で1ドットラインを印字した時の
TEP値の1.5倍以下である。
組成物の浸透性を評価する浸透性評価方法は、動的吸収
性テスターを用い、超音波による紙媒体への液吸収を測
定する浸透性評価方法であって、インク組成物が適用さ
れた紙媒体の超音波透過強度の変化を測定することによ
り、インクジェット記録用インク組成物の浸透性を評価
するものである。
Hzである。
ト記録用インク組成物は、以下のような特性を付与する
界面活性剤を含有する。即ち、本発明に係るインクジェ
ット記録用インク組成物に含有する界面活性剤は、超音
波を用いた紙媒体への液吸収を測定する動的浸透性テス
ター、具体的にはEmco社製DPM(Dynamic
Penetration Tester)を用いて測定
した超音波の透過量が2秒で90%以下かつ1秒で90
%以上、さらに、超音波透過量の最大減少傾斜角が50
%以上になるようなインク特性を付与するものである。
させた場合の超音波最大透過時間が1秒以上にあるよう
な普通紙、具体的にはXEROX社製4024紙を用い
る。なお、超音波は、2MHzの周波数が好ましい。よ
り長い波長の超音波は紙媒体の大きな構造の差を調べる
には都合が良いが、微小な構造による差を検討する場合
の波長は短いことが望ましい。
ベタ印字し、他色インクをベタ印字部の同一ドット上に
1ドットのラインを印字した際のTEP値を測定し評価
した。本発明で用いたTEP(Tangential
Edge Profile)値は、文字の理想的な輪郭
線に対する画像境界の変位である。TEP値は理想化さ
れた境界線に対する画像境界の標準偏差で表される。T
EP値の具体的な測定方法は「ファインイメージングと
ハードコピー」((社)日本写真学会、日本画像学会
合同出版委員会編 コロナ社)や「続 電子写真技術の
基礎と応用」(電子写真学会編 コロナ社)を参考にし
た。
は、普通紙にベタ印字し、他色インクをベタ印字部の同
一ドット上に1ドットのラインを印字した際のTEP値
が、1ドットラインを印字したインクを普通紙に単独で
1ドットラインを印字した時のTEP値の2倍以下であ
り、より好ましくは1.5倍以下であることが分かっ
た。なお、本発明のインク組成物の主溶媒には水を用い
る。
る。本発明は、被記録面に繊維が露呈しているような被
記録材でのインクの浸透挙動をインク組成について鋭意
検討した結果得られた知見に基づくものである。
る動的浸透性テスター、Emco社製DPM(Dyna
mic Penetration Tester)を用い
た測定は以下のように行われる。サンプルである紙媒体
はサンプルホルダーに固定され、液体中に差し込まれ
る。超音波発信部より発射された超音波は液体中を通
り、サンプルホルダーに固定された紙媒体を透過して超
音波発信部と反対側にある超音波受信部に到達する。こ
のときの超音波の強度変化が超音波受信部で測定され
る。超音波強度は紙媒体への液体浸透度に依存して変化
する。この際のインク液の紙媒体への吸収は以下の過程
によると考えられる。
がインク液に置換される。 2) 紙繊維へインク液が吸収される。 3) インク液の吸収に伴い紙繊維が膨潤すると繊維構
造内のルーメン(小さな空洞)が開き、その中のマイク
ロエアーがインク液に置換される。
は、紙繊維自身が疎水性を示すので、初期の紙へのイン
ク液吸収は毛細管現象のみであり、紙繊維自体の液吸収
は発生しない。前述の動的浸透性テスターでは、インク
液はエアーに比べ超音波の伝達性が良いので、エアーが
インク液に置換されると透過超音波信号は増加する。続
いて紙繊維へのインク液の吸収が進行すると、紙こわさ
(Stiffness)が減少し、透過超音波信号は減
少する。
面活性剤をインク組成物に適用することによって、毛細
管現象で紙媒体の裏面、すなわち被記録面と反対側への
インク液の到達を抑制することができ、裏抜けを低減す
ることが可能である。さらに、紙繊維へのインク液の吸
収速度を高める界面活性剤を選択することで、インク組
成物の紙媒体の被記録面への定着速度を速くすることが
可能である。
クジェット記録用インク組成物においては、水を吸収さ
せた場合の2MHzの超音波最大透過時間が1秒以上に
あるような普通紙(XEROX4024紙)で、2MH
zの超音波の透過量が2秒で90%以下かつ1秒で90
%以上になるような特性を与える界面活性剤、さらに、
超音波透過量の最大減少傾斜角が50%以上になるよう
な特性を与える界面活性剤をインク組成物に適用するこ
とで本発明の目的を達成することが可能であることを見
出した。
て水との親和性が高い化合物であるなら適宜使用できる
が、特に、アセチレングリコール系界面活性剤、アミン
系界面活性剤が好適に用いることができる。前記化合物
の含有量は、インク組成物に設定する表面張力にもよる
が、インク全重量に対して0.01〜5重量%、好まし
くは0.1〜1重量%の範囲である。前記化合物の含有
量が0.01重量%未満のときは、インク組成物の表面
張力が高く記録媒体への定着時間が遅くなってしまい、
5重量%を越える場合はインク組成物の表面張力が低く
なり吐出安定性が劣るようになり好ましくない。この関
係から、表面張力は、25℃において30〜40dyn
e/cmの範囲にあるのが最適である。
として色材がある。色材としては、直接染料、酸性染
料、塩基性染料、反応染料等の水溶性染料が使用可能で
ある。具体的にはC.I.ダイレクトイエロー86、1
32、144、C.I.ダイレクトレッド227、C.
I.ダイレクトブルー199、C.I.ダイレクトブラ
ック154などの直接染料、C.I.アシッドイエロー
23、C.I.アシッドレッド52、C.I.アシッド
ブルー9などの酸性染料があり、それぞれ単独または複
数同時に用いられる。
成分の種類、インクに要求される特性等に依存して決定
されるが、一般にはインク全重量に対して0.1〜10
重量%、好ましくは1〜5重量%の範囲である。その他
の色材として顔料がある。顔料は無機顔料、有機顔料の
いずれも用いることができる。無機顔料としては、酸化
チタン、酸化鉄やコンタクト法、ファーネスト法、サー
マル法などの方法で製造されたカーボンブラックを使用
することができる。また、有機顔料としてはアゾ顔料、
フタロシアニン顔料やアントラキノン顔料などの多環式
顔料、ニトロ顔料、アニリンブラック、ニトロソ顔料な
どを用いることができる。
させることが好ましい。この分散剤には一般に用いられ
ている高分子分散剤、界面活性剤を用いることができ
る。また、表面を酸化処理した自己分散性のカーボンブ
ラックを色材として用いることも可能である。顔料の替
わりに分散染料を用いることも可能である。これら色材
の好ましい含有量は液媒体成分の種類、インクに要求さ
れる特性等に依存して決定されるが、一般にはインク全
重量に対して3〜15重量%、好ましくは5〜10重量
%の範囲である。
は、一般的にインクジェット記録用インクに使用されて
いるものはいずれも使用でき、水及び水溶性有機溶剤が
好ましく、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、グリセリン、プロピレングリコールなどのグリコー
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
モノブチルエーテル、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−n−ブチルエーテル、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
グリコールモノブチルエーテルなどのグリコールエーテ
ル類、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドンな
どから適宜選択することができ、使用量はインク全重量
に対して1〜40重量%が好ましい。その他、従来公知
の各種分散剤、粘度調整剤、pH調整剤、防カビ剤等を
添加することが可能である。
較例を挙げて詳細に説明する。なお、本発明のインク組
成物の主溶媒には水を用いる。界面活性剤の添加量は、
表面張力が30〜40dyne/cmの範囲内の値とし
て33dyne/cmになるように調整してある。表面
張力は協和界面科学社製CBVP−Zを用いて測定し
た。
サイズ0.45μのフィルタでろ過して本発明のインク
組成物を得た。次にEmco社製動的浸透性テスターD
PMに、本発明のインク組成物とXEROX4024紙
をセットしてインク組成物の浸透性を2MHzの超音
波、20℃の条件で評価した。評価結果を表1に示す。
さらに、このインクを用いてセイコーエプソン社製イン
クジェットプリンタEM−900Cにて印刷特性を評価
した。
に調製し、同様に評価した。評価結果を表1に示す。
に調製し、同様に評価した。評価結果を表1に示す。
サイズ3μのフィルタでろ過して本発明のインク組成物
を得た。次いで上記成分を実施例1のインク組成物と同
様に評価した。評価結果を表1に示す。
に調製し、同様に評価した。評価結果を表1に示す。
に調製し、同様に評価した。評価結果を表1に示す。
に調製し、同様に評価した。評価結果を表1に示す。
に調製し、同様に評価した。評価結果を表1に示す。
施例1〜3、ならびに比較例1〜4のインク組成で、色
材にC.I.ダイレクトレッド277を用いたマゼンタ
インクを同様の方法で作成した。これらのインクをセイ
コーエプソン製インクジェットプリンタEM−900C
にてマゼンタインクのベタ印字部上に、シアンインクを
同一ドット上に重なるように1ドットラインを印字しそ
のラインのTEP値を測定した。なお、実施例4の顔料
インクは実施例2のマゼンタインク上に印字した。
アナライザーを用いて前記1ドットラインを画像取り込
みし、ドットアナライザー付属のソフトウェア上でTE
P値を計測した。ソフトウェア上では取り込んだ1ドッ
トライン画像を閾値60%にて2値化した。評価結果を
表2に示す。表2のブリーディング評価の判断基準は以
下による。 ◎・・・・・オンドットTEP値/単色TEP値≦1.
5 ○・・・・・オンドットTEP値/単色TEP値≦2 ×・・・・・オンドットTEP値/単色TEP値>2
オンドットTEP値/単色TEP値が2以上で、所望の
特性が得られないのに対し、何れの実施例もオンドット
TEP値/単色TEP値は2以下の優れた結果が得られ
た。僅かに評価が劣った実施例4についても1.8以下
の値を示し、他の実施例はいずれも1.5以下の条件を
満足している。
記録面に繊維が露呈し、更にはサイジング処理されてい
る一般の普通紙に対して滲(にじ)み(ブリーディン
グ)が少なく印字品の高いインク組成物を得ることが可
能となる。
を用いることにより、紙媒体におけるインク液の挙動を
把握することができ、かくして、インク液の紙媒体への
浸透特性を適切に評価することが可能になる。
Claims (17)
- 【請求項1】 界面活性剤を適用したインクジェット記
録用インク組成物であって、 水を吸収させた場合の超音波最大透過時間が1秒以上に
ある紙媒体を用いて測定した超音波の透過量は、2秒で
90%以下かつ1秒で90%以上であることを特徴とす
るインクジェット記録用インク組成物。 - 【請求項2】 超音波透過量の最大減少傾斜角が50%
以上であることを特徴とする請求項1に記載のインクジ
ェット記録用インク組成物。 - 【請求項3】 透過量測定に係る超音波の周波数が2M
Hzであることを特徴とする請求項1または2に記載の
インクジェット記録用インク組成物。 - 【請求項4】 アセチレングリコール系界面活性剤を含
むことを特徴とする請求項1、2または3に記載のイン
クジェット記録用インク組成物。 - 【請求項5】 アミン系界面活性剤を含むことを特徴と
する請求項1ないし3の何れかに記載のインクジェット
記録用インク組成物。 - 【請求項6】 アセチレングリコール系界面活性剤とシ
リコーン系界面活性剤を同時に含有する請求項1ないし
3の何れかに記載のインクジェット記録用インク組成
物。 - 【請求項7】 アセチレングリコール系界面活性剤、ア
ミン系界面活性剤の含有量は、インク全重量に対して
0.01〜5重量%、好ましくは0.1〜1重量%の範
囲であることを特徴とする請求項4〜6のいずれかに記
載のインクジェット記録用インク組成物。 - 【請求項8】 水を主溶媒とすることを特徴とする請求
項1ないし7の何れかに記載のインクジェット記録用イ
ンク組成物。 - 【請求項9】 色材を含むインクジェット記録用インク
組成物であって、色材として染料を含有することを特徴
とする請求項1ないし8の何れかに記載のインクジェッ
ト記録用インク組成物。 - 【請求項10】 色材を含むインクジェット記録用イン
ク組成物であって、色材として顔料を含有することを特
徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のインクジ
ェット記録用インク組成物。 - 【請求項11】 顔料を含むインクジェット記録用イン
ク組成物であって、顔料がカーボンブラックであること
を特徴とする請求項10に記載のインクジェット記録用
インク組成物。 - 【請求項12】 色材を含むインクジェット記録用イン
ク組成物であって、色材として分散染料を含有する特徴
とする請求項1ないし8の何れかに記載のインクジェッ
ト記録用インク組成物。 - 【請求項13】 インク組成物に設定する25℃に於け
る表面張力は、30〜40dyne/cmであることを
特徴とする請求項1ないし12のいずれかに記載のイン
クジェット記録用インク組成物 - 【請求項14】 紙媒体にベタ印字し、他色インクをベ
タ印字部の同一ドット上に1ドットのラインを印字した
際のTEP値は、1ドットラインを印字したインクを紙
媒体に単独で1ドットラインを印字したときのTEP値
の2倍以下であることを特徴とする請求項1ないし13
に記載のインクジェット記録用インク組成物。 - 【請求項15】 紙媒体にベタ印字し、他色インクをベ
タ印字部の同一ドット上に1ドットのラインを印字した
際のTEP値は、1ドットラインを印字したインクを紙
媒体に単独で1ドットラインを印字した時のTEP値の
1.5倍以下であることを特徴とする請求項1ないし1
3に記載のインクジェット記録用インク組成物。 - 【請求項16】 動的吸収性テスターを用い、超音波に
よる紙媒体への液吸収を測定する浸透性評価方法であっ
て、インク組成物が適用された紙媒体の超音波透過強度
の変化を測定することにより、インクジェット記録用イ
ンク組成物の浸透性を評価する浸透性評価方法。 - 【請求項17】 超音波の周波数は、2MHzであるこ
とを特徴とする請求項16に記載の浸透性評価方法。
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