JP2004035683A - インクジェット記録用顔料インク - Google Patents

Abstract

【課題】顔料インクにおいて、吐出安定性を向上させ、同時に、印画画像の乾燥性やスタートアップ特性を向上させる。
【解決手段】インクジェット記録用顔料インクが、水、グリセリン、及び１，２−エタンジオール等の特定のジオール系溶剤を含む溶媒中に、着色材である顔料を分散させてなり、グリセリンの含有量をＸ重量％、ジオール系溶剤の含有量をＹ重量％としたときに、５≦Ｘ≦３０、３≦Ｙ≦４５、１５≦Ｘ＋Ｙ≦５０
を満たす。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水、グリセリン、ジオール系溶剤を含む溶媒中に、着色材である顔料を分散させてなるインクジェット記録用顔料インクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェット記録方式に用いるインクとしては、特開昭６３−５１４８５号公報、特開昭６３−５６５７５号公報、特開平１−１９８６７１号公報等に示されているように、各種の水溶性染料を水単体、あるいは水および水溶性溶剤からなる溶媒中に溶解し、必要に応じて各種添加剤を添加したもの（以下、染料インクと称する）が主流となっている。
【０００３】
しかしながら、染料インクを用いて実際に被記録媒体に印画した印画画像は、耐水性、耐光性が悪い等の問題点がある。
【０００４】
そこで、印画画像の耐水性、耐光性を改善するために、着色剤として、染料に代えてカーボンブラック、ジアゾイエロー等の顔料を用いたインク（以下、顔料インクと称する）をインクジェット記録方式に適用することが特開昭５７−１０６６０号公報、特開昭５７−１０６６１号公報、特公平１−１５５４２号公報、特開平２−２５５８７５号公報、特開平２−２７６８７６号公報等に示されている。
【０００５】
顔料インクは、樹脂等を用いて顔料を紙等の被記録媒体に固着させるため、顔料インクの耐水性は染料インクよりも優れている。また、顔料は染料と比較して光に対する反応性が低いため、顔料インクの耐光性は染料インクに比べて優れている。
【０００６】
ところで、インクジェット記録方式とは、極めて細い流路にインクを満たしておき、その流路に瞬間的に物理的な力を加えること、または、ヒーター上で瞬間的に熱エネルギーを加えてインクを沸騰させることで流路の先端部のノズルからインクの液滴を噴射し、その液滴を紙等の被記録媒体に着弾させて記録を行う方式である。
【０００７】
インクジェット記録方式では、ノズルにおいて溶媒が蒸発し、顔料が残ることによってノズルが目詰まりし、記録が不能となる場合がある。そこでインクジェット記録用インクにはノズルの目詰まりを防止するため、低揮発性の水溶性溶剤を加えることが一般的に行われている。一方、インクジェット記録用インクの溶剤には、被記録媒体に対する浸透性に優れ、また、印画後には印画画像を早期に乾燥させる性質が求められる。さらに、長時間の放置後のスタートアップ特性を得るため、ノズル近傍でインク中の水分が揮発した状態でも、インク粘度ができるだけ上がらないようにする性質も要求される。このように、インクジェット用インクの溶剤には様々な性能が要求される。そのため、インクジェット用インクの溶剤には何種類かの溶剤を組み合わせて性能を最適化する必要が生じている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、印画画像の耐水性や耐光性に優れたインクジェット記録用顔料インクにおいて、ノズルの目詰まりを防止し、吐出安定性を向上させ、同時に、印画画像の乾燥性やスタートアップ特性を向上させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、インクジェット記録用顔料インクの溶剤を特定の組成とすることにより上述の目的を達成できることを見出した。
【００１０】
即ち、本発明は、水、グリセリン、及び１，２−エタンジオール、１，３−プロパンジオール、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、２，３−ブタンジオ−ル、１，５−ペンタンジオール、２，３−ペンタンジオール、１，６−へキサンジオールから選ばれるジオール系溶剤を含む溶媒中に、着色材である顔料を分散させてなるインクジェット記録用顔料インクであって、グリセリンの含有量をＸ重量％、ジオール系溶剤の含有量をＹ重量％としたときに、
５≦Ｘ≦３０、３≦Ｙ≦４５、１５≦Ｘ＋Ｙ≦５０
を満たすことを特徴とするインクジェット記録用顔料インクを提供する。
【００１１】
本発明の顔料インクによれば、インクの溶剤成分が水、グリセリン及び特定のジオール系溶剤からなり、かつ、顔料インク中のグリセリンの含有量、ジオール系溶剤の含有量、及びグリセリンとジオール系溶剤の合計の含有量がそれぞれ特定の範囲に限定されているので、ノズルの目詰まりが防止され、吐出安定性が向上し、同時に、印画画像の乾燥性やスタートアップ特性が向上する。
【００１２】
ここで、Ｘが５未満であるとスタートアップ特性が低下し、反対にＸが３０を超えると粘度が高くなり過ぎて吐出速度が低下し、また、紙等の被記録媒体上での乾燥性が低下する。Ｙが３未満であると被記録媒体上での乾燥性が低下し、反対にＹが４５以上を超えるとスタートアップ特性が低下する。また、Ｘ＋Ｙが１５未満であるとスタートアップ特性が低下し、反対にＸ＋Ｙが５０を超えると乾燥性が低下する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
本発明のインクジェット記録用顔料インクは、水、グリセリン、及び特定のジオール系溶剤を含む溶媒中に、着色材である顔料を分散させてなり、グリセリンの含有量をＸ重量％、ジオール系溶剤の含有量をＹ重量％としたときに、
５≦Ｘ≦３０、３≦Ｙ≦４５、１５≦Ｘ＋Ｙ≦５０
の全てを満たすことを特徴としている。
【００１５】
ここで、ジオール系溶剤は、１，２−エタンジオール、１，３−プロパンジオール、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、２，３−ブタンジオ−ル、１，５−ペンタンジオール、２，３−ペンタンジオール、１，６−へキサンジオールから選ばれる１種又は２種以上である。
【００１６】
顔料は特に限定されるものではなく、例えば、白黒用としては、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、または銅、鉄、酸化チタン等の金属類、アルトニトロアニリンブラック等の有機顔料が挙げられる。カラー用としてはトルイジンレッド、パーマネントカーミンＦＢ、ファストイエロ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、ジスアゾエローＡＡＭＸ、ジスアゾエローＡＡＯＴ、ジスアゾエローＡＡＯＡ、黄色酸化鉄、ジスアゾエローＨＲ、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、ブリリアンファーストスカーレット、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、酸化鉄粉、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、アルミナホワイト、アルミニウム粉、ブロンズ粉、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、ファストエロＧ、ジスアゾエローＡＡＡ、ジオキサンバイオレッド、アルカリブルーＧトナー等を使用することができる。また、顔料表面を樹脂等で処理したグラフトカーボン等の加工顔料等も使用できる。これらは１種で又は２種以上を混合して使用することができる。
【００１７】
本発明の顔料インクには、この他、溶媒中で顔料粒子の凝集を防止し、顔料粒子を溶媒中で分散させる分散剤、ｐＨ調整剤、防カビ・防腐剤、防錆剤、印画画像の耐水性付与剤等の添加剤を含有させることができる。
【００１８】
分散剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、高分子系界面活性剤、高分子重合物等を使用することができる。
【００１９】
このうち、アニオン性界面活性剤としては、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩等が使用できる。
【００２０】
カチオン性界面活性剤としては、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化ジアルキルジメチルアンモニウム等が使用できる。
【００２１】
両性界面活性剤としては、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン等が使用できる。
【００２２】
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル等が使用できる。
【００２３】
高分子系界面活性剤としては、高分子量ポリウレタン、ポリエステル系等が使用でき、高分子重合物としては顔料に親和性のある官能基（例えば、カルボニル基、アミノ基等）を持つものが使用できる。
【００２４】
この他、水溶性樹脂を分散剤として使用することもできる。その例としては、セルロース樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ビニル樹脂等が挙げられる。これらの水溶性樹脂は顔料を被記録媒体に固着させるための固着剤としても添加できる。
【００２５】
一方、ｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン等の低級アルカノールアミン、水酸化アンモニウム、リン酸二水素カリウム等を使用できる。
【００２６】
防カビ・防腐剤としては、フェノール系化合物、安息香酸ナトリウム等を使用でき、防錆剤としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）等を使用できる。
【００２７】
この他、顔料の分散時の濡れ性の向上、消泡効果、乾燥性の向上のためにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等を添加してもよい。
【００２８】
【実施例】
本発明のインクジェット記録用顔料インクの実施例と比較例を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２９】
実施例１〜２０、比較例１〜２４
（顔料分散液の調製）
次の成分、
・ノニオン性界面活性剤（花王（株）、エマルゲンＡ５００）５重量部、
・イソプロピルアルコール　２重量部、
・イオン交換水　７９重量部
を混合し、ウオーターバスで７０℃に加温し、界面活性剤を完全に溶解させた。この溶液に顔料としてキナクリドン系ピグメント顔料（チバ・スペシャリティーケミカル製、ＣＲＯＭＯＰＨＴＡＬ　ＲＴ３５５Ｄ）１４重量部を加え、３０分間プレミキシングを行い、さらに以下の条件で分散処理を行うことにより顔料分散液を調製した。分散機：コスモミル（アイリッヒ製）
分散メデイア：ジルコニウムビーズ　０．３ｍｍ径
分散時間：３時間
【００３０】
（インクの調製）
次の成分
・上記顔料分散液　２８重量部
・グリセリン　５重量部
・１，２−エタンジオール　１０重量部
・ノニオン性界面活性剤（日信化学（株）、サーフィノールＥ１０１０）　１重量部
・イオン交換水　５６重量部
を混合し、１時間撹拌後、３μｍのフィルターろ過処理を施すことにより実施例１の顔料インクを得た。
【００３１】
同様に、表１、表２に示す配合量でグリセリンあるいはジオール系溶剤を用いて他の実施例２〜２０、比較例１〜２４の顔料インクを調製した。
【００３２】
なお、表１、表２において、
Ｘは、グリセリン（関東化学製）、
Ｙ（Ａ）は、１，２−エタンジオール（関東化学製）、
Ｙ（Ｂ）は、１，３−プロパンジオール（関東化学製）、
Ｙ（Ｃ）は、１，４−ブタンジオ−ル（関東化学製）、
Ｙ（Ｄ）は、１，５−ペンタンジオール（関東化学製）
を表している。
【００３３】
（評価）
各実施例及び比較例で得た顔料インクについて、（ａ）吐出安定性、（ｂ）スタートアップ特性及び（ｃ）乾燥性を次のように評価した。結果を表１、表２に示す。
【００３４】
（ａ）吐出安定性
記録ヘッド内のインクに熱エネルギーを与えて液滴を発生させ吐出を行なうオンデマンドタイプの試作マルチヘッドにて、吐出オリフィス径１６ミクロン、ヒーター駆動電圧１１Ｖ、駆動周波数１０ｋＨｚの条件にて、各実施例及び比較例の顔料インクを吐出させた。その場合、ドライバの駆動信号の遅延を操作し、モニター上のインク滴画像を移動させ、移動距離と、それに要した遅延時間とから吐出速度を算出した。
【００３５】
この吐出速度として、初期吐出速度と２０分間連続吐出後の吐出速度を求め、以下の基準で吐出安定性を評価した。
○…初期吐出速度１０ｍ／ｓ以上かつ２０分後吐出速度８ｍ／ｓ以上
△…初期吐出速度１０ｍ／ｓ以上かつ２０分後吐出速度８ｍ／ｓ未満
×…初期吐出速度１０ｍ／ｓ以下
【００３６】
（ｂ）スタートアップ特性
上記吐出安定性の評価の後、ノズルをワイプ後１０分間放置し、再度電圧を加えてインクを吐出させた場合の吐出の可否によって、次のように評価した。
○…吐出可
×…吐出不可
【００３７】
（ｃ）乾燥性
市販インクジェットプリンターにインクを充填し、コピー用紙（Ｚｅｒｏｘ４０２４）にベタ印画を行い、１０秒間放置後、印画画像上にコピー用紙（Ｚｅｒｏｘ４０２４）を載せ、指で３回擦り、上に載せたコピー用紙への色の転写の有無によって、次のように評価した。
○…転写無し
×…転写有り
【００３８】
【表１】

【００３９】
【表２】

【００４０】
表１から、本発明の顔料インクは、吐出安定性、スタートアップ特性、乾燥性の全ての項目を満足することがわかる。これに対し、表２から、比較例１〜１２では、グリセリンとジオール系溶剤の合計量あるいはグリセリンの使用量が本発明の要件に満たないため、スタートアップ特性が悪いことがわかる。また、比較例１３〜１６ではジオール系溶剤の使用量が本発明の要件に満たないため、乾燥性が悪い。比較例１７〜２０では、グリセリンの使用量が多く、グリセリンとジオール系溶剤の合計量が多いため、吐出安定性及び乾燥性が劣っている。比較例２１〜２４では、ジオール系溶剤の使用量が多く、グリセリンとジオール系溶剤の合計量が多いため、スタートアップと乾燥性が劣っている。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の顔料インクは、顔料の持つ、耐光性、耐水性により、印画画像の長期にわたる保存を可能とする。さらに、吐出安定性やスタートアップ特性に優れ、紙等の被記録媒体に印画した後の乾燥も早い。従って、印画後に紙面上のインクによって、装置内部やユーザの手等が汚れることが無い。

Claims (1)

1. 水、グリセリン、及び１，２−エタンジオール、１，３−プロパンジオール、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、２，３−ブタンジオ−ル、１，５−ペンタンジオール、２，３−ペンタンジオール、１，６−へキサンジオールから選ばれるジオール系溶剤を含む溶媒中に、着色材である顔料を分散させてなるインクジェット記録用顔料インクであって、グリセリンの含有量をＸ重量％、ジオール系溶剤の含有量をＹ重量％としたときに、
   ５≦Ｘ≦３０、３≦Ｙ≦４５、１５≦Ｘ＋Ｙ≦５０
   を満たすことを特徴とするインクジェット記録用顔料インク。