JP2004323670A - インクジェット記録用インク - Google Patents

Abstract

【課題】良好な吐出安定性及び良好なノズルの目詰まり防止性（スタートアップ特性）、更に印画紙上で良好な乾燥性を示す、新たな構成のインクジェット記録用インクを提供する。
【解決手段】水、プロピレングリコール及びピロリドン系溶剤を含む溶媒中に、着色材を溶解又は分散させてなるインクジェット記録用インクにおいて、プロピレングリコールの含有量をＸ重量％、ピロリドン系溶剤の含有量をＹ重量％としたときに、以下の三つの式
【数１】
１≦Ｘ≦４０
０．２≦Ｙ≦３３
０．２≦（Ｘ／Ｙ）≦２０
を同時に満たすようにする。
【選択図】 無し

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水や有機溶剤を含む溶媒中に、染料や顔料等の着色材を溶解又は分散させてなるインクジェット用記録インクに関する。
【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、着色剤として各種の水溶性染料を水単体、或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、染料インクと記述する）が用いられていたが（特許文献１〜３参照）、最近では、染料インクの問題点である記録画像の耐水性、耐光性を改善するために、着色剤として染料のかわりにカーボンブラックやジアゾイエローなどの顔料を用いたインク（以下、顔料インクと記述する）が提案されている（特許文献４〜８等）。
【０００３】
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、その液滴が紙などの被記録媒体に着弾することで記録を行う方式である。
【０００４】
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、染料や顔料が残ることによってノズルが詰まり、記録が不能となる場合があるので、インクジェット記録用インク、特に顔料インクに対しては、ノズルの詰まり難さ、良好な吐出安定性、良好なスタートアップ特性を確保することが求められている。その一方で、インクジェット記録により形成された記録画像の早期乾燥性が求められ、そのため、インクジェット記録用インク、特に顔料インクの溶剤に対しては、印画紙受容層への優れた浸透性や優れた揮発性を示すことが求められている。このような相反する要求特性をバランス良く示すインクジェット記録用インクの溶剤として、水とプロピレングリコールとグリセリンとを特定の配合比で混合した混合溶媒が提案されている（特許文献９）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−５１４８５号公報
【特許文献２】特開昭６３−５６５７５号公報
【特許文献３】特開平１−１９８６７１号公報
【特許文献４】特開昭５７−１０６６０号公報
【特許文献５】特開昭５７−１０６６１号公報
【特許文献６】特公平１−１５５４２号公報
【特許文献７】特開平２−２５５８７５号公報
【特許文献８】特開平２−２７６８７６号公報
【特許文献９】特許第３０５００４９号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水とプロピレングリコールとグリセリンとを特定の配合比で混合した混合溶媒を用いたインクジェット記録用インクの場合、吐出安定性やスタートアップ特性については、満足すべき結果が得られているが、記録画像の乾燥性については、従来にくらべて改善されているものの、今まで以上の高速記録が求められている現状では十分とはいえず、更なる改善が求められている。
【０００７】
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、良好な吐出安定性及び良好なノズルの目詰まり防止性（スタートアップ特性）、更に印画紙上で良好な乾燥性を示す、新たな構成のインクジェット記録用インクを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、インク溶剤組成に求められる多くの要素を満たす為に鋭意検討した結果、特定の配合比率の水とプロピレングリコールとピロリドン系溶剤とからなる混合溶媒を使用することにより、上述の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
即ち、本発明は、水、プロピレングリコール及びピロリドン系溶剤を含む溶媒中に、着色材を溶解又は分散させてなるインクジェット記録用インクであって、前記プロピレングリコールの含有量をＸ重量％、前記ピロリドン系溶剤の含有量をＹ重量％としたときに、以下の三つの式
【００１０】
【数２】
１≦Ｘ≦４０
０．２≦Ｙ≦３３
０．２≦（Ｘ／Ｙ）≦２０
を同時に満たしているインクジェット記録用インクを提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のインクジェット記録用インクは、水、プロピレングリコール及びピロリドン系溶剤を含む溶媒中に、着色材を溶解又は分散させてなるインクジェット記録用インクである。ここで、インクジェット記録用インクにおけるプロピレングリコールの含有量をＸ重量％、前記ピロリドン系溶剤の含有量をＹ重量％としたときに、本発明のインクジェット記録用インクは、以下の三つの式
【００１２】
【数３】
１≦Ｘ≦４０
０．２≦Ｙ≦３３
０．２≦（Ｘ／Ｙ）≦２０
を同時に満たしている。
【００１３】
本発明のインクジェット記録用インクにおいて、プロピレングリコールの含有量は１〜４０重量％以下、好ましくは５〜３０重量％、より好ましくは１０〜２０重量％である。これは、プロピレングリコールの含有量が１重量％を下回ると吐出安定性が低下し、スタートアップ特性も低下するからであり、また４０重量％を超えても吐出安定性が低下し、記録画像の乾燥性も低下するからである。
【００１４】
本発明のインクジェット記録用インクにおいて、ピロリドン系溶剤の含有量は０．２〜３３重量％以下、好ましくは３〜２０重量％、より好ましくは３〜１０重量％である。これは、ピロリドン系溶剤の含有量が０．２重量％を下回ると吐出安定性が低下するからであり、３３重量％を超えると、スタートアップ特性が低下し、記録画像の乾燥性も低下するからである。
【００１５】
なお、ピロリドン系溶剤としては、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを使用することができる。
【００１６】
本発明のインクジェット記録用インクにおいては、更に、インクジェット記録用インクにおけるプロピレングリコールの含有量をＸ重量％、前記ピロリドン系溶剤の含有量をＹ重量％としたときに、（Ｘ／Ｙ）の値を０．２以上２０以下、好ましくは０．５以上１０以下、より好ましくは１以上５以下とする。これは、（Ｘ／Ｙ）の値が０．２未満であると、スタートアップ特性が不十分となり、２０を超えると、吐出安定性が低下し、記録画像の乾燥性も低下するからである。
【００１７】
なお、インクジェット記録用インク中におけるプロピレングリコールとピロリドン系溶剤との合計配合量は、少なすぎると吐出安定性が低下する傾向があるので好ましくは１０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上であり、逆に多すぎると記録画像の乾燥性が低下する傾向があるので好ましくは５０重量％以下、より好ましくは４０重量％以下である。
【００１８】
本発明のインクジェット記録用インクにおいては、発明の効果を損なわない範囲で他の溶剤を併用することができる。例えば、顔料等の着色剤を溶剤に分散する際に、その濡れ性を向上させ、また、消泡効果を確保し、更に乾燥性を向上させるために、ＩＰＡ、エタノール、グリセリン、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジールなどの低級アルコールを発明の効果を損なわない範囲で使用してもよい。
【００１９】
本発明のインクジェット記録用インクを構成する着色剤としては、特に限定されるものではなく、従来のインクジェット記録用インクで用いられている染料や顔料を使用することができ、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。さらに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、ファストイエローＧ、ジスアゾイエローＡＡＡ、ジオキサンバイオレッド、アルカリブルーＧトナー等、その他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が使用できる。これらは場合によっては２種類以上を混合することもできる。
【００２０】
着色剤のインクジェット記録用インク中の配合量は、着色剤や溶剤の種類等に応じて、適宜決定することができる。
【００２１】
本発明のインクジェット記録用インクは、必要に応じて顔料を溶剤中で安定的に分散させるための分散剤や、従来のインクジェット記録用インクにおいて用いられている各種添加剤、例えば、顔料粒子の凝集防止剤、印字後の耐水性向上剤、ｐＨ調整剤、表面張力調整剤、防カビ・防腐剤等を含有することができる。
【００２２】
本発明において使用可能な分散剤としては、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、高分子重合物などが挙げられる。
【００２３】
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。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。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。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などが使用できる。高分子系界面活性剤としては、高分子量ポリウレタン、ポリエステル系などが、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、アミノ基など）を持つものが使用できる。
【００２４】
また、他の分散剤として、水溶性樹脂、例えば、セルロース樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ビニル樹脂等の高分子分散剤を使用することができる。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】
ｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなど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など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・防腐剤等として、フェノール系化合物、安息香酸ナトリウム等を使用でき、防錆の目的で、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）等を使用できる。
【００２７】
本発明のインクジェット記録用インクは、インクジェット記録用インクの公知の製造方法に従って製造することができる。例えば、着色剤と分散剤と少量の溶剤とを公知の分散装置で分散して着色剤の分散液を得、それを溶剤と必要に応じて分散剤等と均一に混合させることにより製造することができる。
【００２８】
以上説明したように製造したインクジェット記録用インクは、圧電素子方式のインクジェット記録方法やサーマル方式のインクジェット記録方法等に適用することができる。
【００２９】
【実施例】
以下に本発明の記録用インクを実施例により具体的に説明する。
【００３０】
実施例１〜１７及び比較例１〜６
まず、表１の成分を混合し、得られた混合物をウォーターバスで７０℃に加温し、樹脂分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Ｎｏ．１２２（ＣＲＯＭＯＰＨＴＡＬ Ｐｉｎｋ ＰＴ、チバ・スペシャリティーケミカル製）１４重量部を加え、３０分間プレミキシングを行った後、分散メデイアとしてジルコニウムビーズ（直径０．３ｍｍ）を使用する分散機（コスモミル、アイリッヒ製）で３時間、分散処理することにより顔料分散液Ａを調製した。
【００３１】
【表１】

【００３２】
次に、表２の成分を１時間撹拌して混合し、３μｍのフィルターろ過処理を施すことにより、インクジェット記録用インクを得た。
【００３３】
【表２】

【００３４】
表２のプロピレングリコール及びピロリドン系溶剤、更に必要に応じて添加される他の溶剤の添加量（重量部）を表３に示す量（重量部）で添加する以外は、実施例１と同様の方法でインクジェット記録用インクを調製した。但し、イオン交換水で全量を１００重量部に調整した。
【００３５】
表３において、ＰＧはプロピレングリコールを表し、ＰＤ１は２−ピロリドンを表し、ＰＤ２はＮ−メチル−２−ピロリドンを表し、ＧＣはグリセリンを表し、ＢＤは１，３−ブタンジオールを表し、ＤＥＧはジエチレングリコールを表し、ＥｔＯＨはエタノールを表す。
【００３６】
【表３】

【００３７】
（評価）
得られたインクジェット記録用インクについて、吐出安定性及びスタートアップ特性並びに記録画像の乾燥性を以下に示すように評価した。評価の結果を表４に示す。
【００３８】
吐出安定性
吐出安定性は、インクジェット記録用インクを、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、吐出させた。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。
【００３９】
吐出安定性の良否の判断は、初期の吐出速度（初期速度）と２０分間連続吐出後の速度（２０分後速度）を指標とし、以下の基準で評価した。
（ランク： 基準）
○： 初期速度が１０ｍ／ｓ以上、且つ２０分後速度が８ｍ／ｓ以上である場合
△： 初期速度が１０ｍ／ｓ以上、且つ２０分後速度が８ｍ／ｓ未満である場合
×： 初期速度が１０ｍ／ｓ未満である場合
【００４０】
スタートアップ特性
スタートアップ特性は、上記吐出安定性試験後、ノズルをワイプ後１０分間放置し、再度電圧を加え吐出の可否で判断した。変わりなく吐出できた場合を「○」、若干の吐出ムラがあったが吐出できた場合を「△」、全く吐出できなかった場合を「×」と評価した。
【００４１】
乾燥性
市販インクジェットプリンター（ＤｅｓｋＪｅｔ９７０Ｃｘｉ、ＨＰ社）にインクジェット記録用インクを充填し、エプソン社製フォト光沢紙にベタ印画を行い、１０秒間放置しコピー用紙（Ｚｅｒｏｘ４０２４）を上にのせ、指で３回擦り、色の転写の有無で評価した。全く色転写が生じなかった場合を「○」、色転写が生じた場合を「×」と評価した。
【００４２】
【表４】

【００４３】
表４から、実施例１〜１７の本発明のインクジェット記録用インクが吐出安定性、スタートアップ特性及び乾燥性の全ての項目について良好な結果を示していることがわかる。また、比較例１、実施例１〜８及び比較例２の結果から、プロピレングリコールの好ましい配合量（Ｘ）が、１〜４０重量％であることがわかる。また、比較例３、実施例９〜１３及び比較例４の結果から、ピロリドン系溶剤の好ましい配合量（Ｙ）が、０．２〜３３重量部であることがわかる。更に、比較例５、実施例１〜２、実施例１４〜１７及び比較例６の結果から、（Ｘ／Ｙ）の好ましい値が０．２〜２０であることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のインクジェット記録用インクによれば、インクジェット記録用インク中にプロピレングリコールとピロリドン系溶剤を特定の量範囲で配合することで、良好な吐出安定性とスタートアップ特性を実現でき、それと同時に印画画像に良好な乾燥性を付与することができる。

Claims (2)

1. 水、プロピレングリコール及びピロリドン系溶剤を含む溶媒中に、着色材を溶解又は分散させてなるインクジェット記録用インクであって、前記プロピレングリコールの含有量をＸ重量％、前記ピロリドン系溶剤の含有量をＹ重量％としたときに、以下の三つの式
   

   

   を同時に満たしているインクジェット記録用インク。
2. 該ピロリドン系溶剤が、２−ピロリドン及びＮ−メチル−２−ピロリドンの少なくとも一種である請求項１記載のインクジェット記録用インク。