JP2005015815A - インク組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着性、耐水性および印字性にすぐれ、かつ普通紙に対しコックリングなく印字可能なインク組成物、とくにインクジェット記録用の顔料インク組成物を提供することを目的とする。


【解決手段】 色材、分散剤および溶媒を少なくとも含むインク組成物において、主溶媒として、２０℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上、粘度が１〜２０ｃｐ、蒸気圧が０．２ｈＰａ以下、沸点が１５０℃以上である（ポリ）アルキレングリコールのモノアルキルエーテルモノアルキルエステル化合物またはジアルキルエステル化合物を用いたことを特徴とするインク組成物。


【選択図】 なし

Description

本発明は、色材、分散剤および溶媒を少なくとも含むインク組成物、とくに、インクジェット記録用の顔料インク組成物に関する。

インクジェット記録方式は、圧力、熱、電界などを駆動源として液状のインクをノズルから記録媒体に向けて吐出させ、印刷するものである。このようなインクジェット記録方式は、ランニングコストが低く、高画質化が可能なことより、近年、オフィス用のみならず民生用としても急速に普及している。

インクジェット記録用のインクとしては、水溶性染料を水性媒体に溶解した水性染料インクが、着色力が大きい、ヘッドオリフィスでの目詰まりが少ないなどの理由により、使用されてきている。しかしながら、この水性染料インクは、耐水性および耐候性が十分でないという問題を抱えている。

近年、Ａ−Ｏサイズにも対応できる大型のインクジェットプリンターが開発され、屋外用ポスターなどの屋外用途での使用環境が増え、また、デジタルカメラの普及により、長期間保存する用途も増加している。このような背景のもと、耐水性および耐候性にすぐれた顔料インクの開発が盛んに行われている。

しかし、溶媒に水および水性溶剤を用いた水性顔料インクは、普通紙に印字した場合、コックリング（乾燥後に波打ち）が起こるため、ポスター用などには不適切である。また、溶媒に脂肪族炭化水素やアルコールを用いた油性顔料インク（特許文献１〜５参照）は、コックリングは少ないものの、光沢紙などに印字した場合、定着性が不十分で印字物が擦れやすいという問題を抱えている。
特表平９−５１１７８０号公報 特表平１０−５０７４８７号公報 特表平１１−５０１３５３号公報 特開２０００−３８５３３号公報 特開２００１−３２９１９３号公報

本発明は、上記従来の事情に照らし、定着性、耐水性および印字性にすぐれ、かつ普通紙に対しコックリングなく印字可能なインク組成物、とくにインクジェット記録用の顔料インク組成物を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記の目的を達成するため、鋭意検討した結果、主溶媒として（ポリ）アルキレングリコールのモノアルキルエーテルモノアルキルエステル化合物またはジアルキルエステル化合物からなる特定の物性を持った化合物を使用すると、ヘッド目詰まりを起こすことなく、すぐれた印字安定性が得られ、かつ普通紙にコックリングなく印字でき、さらに印字物の定着性および耐水性を改善できることを知り、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は、色材、分散剤および溶媒を少なくとも含むインク組成物において、主溶媒として、２０℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上、粘度が１〜２０ｃｐ、蒸気圧が０．２ｈＰａ以下、沸点が１５０℃以上である（ポリ）アルキレングリコールのモノアルキルエーテルモノアルキルエステル化合物またはジアルキルエステル化合物を用いたことを特徴とするインク組成物に係るものである。

このように、本発明は、（ポリ）アルキレングリコールのモノアルキルエーテルモノアルキルエステル化合物またはジアルキルエステル化合物からなる特定の物性を持った化合物を主溶媒に用いたことにより、従来に比べ、定着性、耐水性および印字性にすぐれ、しかも普通紙に対してもコックリングなく印字できる、インク特性が大幅に改善されたインク組成物を提供できる。

本発明において、主溶媒として用いる化合物は、２０℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上、好適には２８ｍＮ／ｍ以上（通常は、７２ｍＮ／ｍ以下）、粘度が１〜２０ｃｐ、好適には２〜１０ｃｐ、蒸気圧が０．２ｈＰａ以下、好適には０．１ｈＰａ以下（通常は、０．００１ｈＰａ以上）、沸点が１５０℃以上、好適には２００℃以上（通常は、４００℃以下）の物性を有するものである。

２０℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ未満では、紙に印字した場合、浸透性が大きいため、裏移りを起こしやすく、印字濃度が低くなる場合があり、さらに表面張力が低いと、印字を高速化した場合、インク滴ができにくくなる。また、粘度が１ｃｐ未満または２０ｃｐを超えると、印字安定性が悪くなる。さらに、蒸気圧が０．２ｈＰａ未満となったり、沸点が１５０℃未満となると、インク組成物が塗布ヘッド上で乾燥し、ヘッド目詰まりを起こしやすい。

本発明における上記物性を有する化合物としては、（ポリ）アルキレングリコールの誘導体があり、この誘導体には、（ポリ）アルキレングリコール、つまりアルキレングリコールもしくはポリアルキレングリコールのモノアルキルエーテル化合物またはモノアルキルエステル化合物などの遊離の水酸基をひとつ有する化合物、モノアルキルエーテルモノアルキルエステル化合物、ジアルキルエーテル化合物、ジアルキルエステル化合物などの遊離の水酸基を持たない化合物などがある。

これらの中でも、とくに、エステル基を有する化合物として、モノアルキルエーテルモノアルキルエステル化合物またはジアルキルエステル化合物が好ましく、エステル基がメチルエステル基であるものが最も好ましい。

（ポリ）アルキレングリコールのモノアルキルエーテルモノアルキルエステル化合物またはジアルキルエステル化合物としては、エチレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、トリエチレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、トリプロピレングリコールモノアルキルエーテルモノアルキルエステル、エチレングリコールジアルキルエステル、ジエチレングリコールジアルキルエステル、トリエチレングリコールジアルキルエステル、プロピレングリコールジアルキルエステル、ジプロピレングリコールジアルキルエステル、トリプロピレングリコールジアルキルエステルなどが挙げられる。これらの中から、その１種を単独で、または２種以上を混合して使用することができる。

具体的には、ジエチレングリコールモノエチルエーテルモノメチルエステル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルモノエチルエステル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルモノブチルエステル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテルモノメチルエステル、トリエチレングリコールモノエチルエーテルモノメチルエステル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステル、テトラエチレングリコールモノエチルエーテルモノメチルエステル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステル、ジエチレングリコールジメチルエステル、トリエチレングリコールジメチルエステルなどが挙げられる。

本発明において、このような化合物は、分子内に極性基（エステル基、エーテル基）と疎水基（アルキル基）を併せ持っていることから、これを主溶媒として使用することにより、あらゆる印字媒体に対してすぐれた定着性および耐水性を発揮するという効果がある。また、上記の定着性および耐水性は、エステル基、エーテル基数およびアルキル基の炭素数で、容易に調整することが可能である。とくに、エーテル基とエステル基は普通紙に印字した際のコックリングを防止でき、また光沢紙に対する定着性を向上させる働きを有している。

本発明において、上記の化合物を主溶媒とするとは、上記の化合物を、溶媒全体の５０重量％以上使用することを意味し、とくに好ましく６０重量％以上、さらに好ましくは７０重量％以上、最も好ましくは８０重量％以上使用するのがよい。他の有機溶媒を併用するときは、本発明の特徴を損なうことのないように、各有機溶媒に応じて、適宜の範囲に設定するのがよい。

本発明において、色材としては、無機顔料、有機顔料、染料などが挙げられ、このうち、耐候性の点から、顔料が好ましい。

無機顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン、亜鉛華、酸化亜鉛、トリポン、酸化鉄、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、カオリナイト、モンモリロナイト、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ、カドミウムレッド、べんがら、モリブデンレッド、クロムバーミリオン、モリブデートオレンジ、黄鉛、クロムイエロー、カドミウムイエロー、黄色酸化鉄、チタンイエロー、酸化クロム、ピリジアン、コバルトグリーン、チタンコバルトグリーン、コバルトクロムグリーン、群青、ウルトラマリンブルー、紺青、コバルトブルー、セルリアンブルー、マンガンバイオレット、コバルトバイオレット、マイカなどが挙げられる。

有機顔料としては、アゾ系、アゾメチン系、ポリアゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、アンスラキノン系、インジゴ系、チオインジゴ系、キノフタロン系、ベンツイミダゾロン系、イソインドリン系、イソインドリノン系顔料などが挙げられる。

染料としては、アゾ系、アントラキノン系、インジゴ系、フタロシアニン系、カルボニル系、キノンイミン系、メチン系、キノリン系、ニトロ系などが挙げられ、これらの中でも、分散染料がとくに好ましい。

本発明において、分散剤には、ビニル樹脂、アクリル樹脂、アミノ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アミド樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、セルロース系樹脂、天然たんぱく質、これらの共重合体など、公知の一般的な樹脂を使用できる。

これらの中でも、ポリオキシエチレン構造またはポリオキシプロピレン構造のうちの少なくとも１種を含むポリエーテル構造を有する樹脂が好ましい。ポリエーテル構造は、溶媒として用いる前記（ポリ）アルキレングリコールの誘導体との親和性が良いため、顔料の分散安定性にすぐれている。さらに、光沢紙などへの親和性も良いため、印字物の定着性も高めることもできる。

このような効果を発揮するポリエーテル構造を有する樹脂は、たとえば、ポリエーテル系マクロモノマーと、極性または疎水性である一般的なモノマーとを、共重合させることにより、容易に合成することができる。

ポリエーテル系マクロモノマーには、日本油脂社製の「ＰＭＥ−２００」、「ＰＭＥ−４００」、「ＰＭＥ−１０００」、「ＡＭＥ−４００」、「ＰＰ−５００」、「ＰＰ−８００」、「ＰＰ−１０００」、「ＰＥ−３５０」、新中村化学社製の「ＡＭＰ−１０Ｇ」、「ＡＭＰ−６０Ｇ」などがある。

一般的なモノマーには、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、エチルアクリル酸、プロピルアクリル酸、イソプロピルアクリル酸、イタコン酸、フマール酸、アクリロイルオキシエチルフタレート、アクリロイルオキシサクシネートなどのカルボキシル基含有モノマー、アクリル酸２−スルホン酸エチル、メタクリル酸２−スルホン酸エチル、ブチルアクリルアミドスルホン酸などのスルホン酸基含有モノマー、メタクリル酸２−ホスホン酸エチル、アクリル酸２−ホスホン酸エチルなどのホスホン酸基含有モノマー、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピルなどの水酸基含有モノマーなどがある。これらの中で、カルボキシル基または水酸基含有モノマーがとくに好ましい。

また、アクリル酸アミド、アクリル酸アミノエチル、アクリル酸アミノプロピル、メタクリル酸アミド、メタクリル酸アミノエチル、メタクリル酸アミノプロピルなどの第１級アミノ基含有モノマー、アクリル酸メチルアミノエチル、アクリル酸メチルアミノプロピル、アクリル酸エチルアミノエチル、アクリル酸エチルアミノプロピル、メタクリル酸メチルアミノエチル、メタクリル酸メチルアミノプロピル、メタクリル酸エチルアミノエチル、メタクリル酸エチルアミノプロピルなどの第２級アミノ基含有モノマー、アクリル酸ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸ジメチルアミノプロピル、アクリル酸ジエチルアミノプロピル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノプロピル、メタクリル酸ジエチルアミノプロピルなどの第３級アミノ基含有モノマー、アクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩、メタクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩、アクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド塩、メタクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド塩などの第４級アミノ基含有モノマーなども使用できる。

さらに、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸ベンジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸オクチル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸セチル、メタクリル酸セチル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル、アクリル酸ベヘニル、メタクリル酸ベヘニルなどの（メタ）アクリル酸アルキルエステルなども使用できる。

また、スチレン、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレンなどのスチレン系モノマー、イタコン酸ベンジルなどのイタコン酸エステル、マレイン酸ジメチルなどのマレイン酸エステル、フマール酸ジメチルなどのフマール酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、エチレンなどのα−オレフィンなどを使用することもできる。

本発明においては、上記の色材、分散剤および溶媒を必須成分として、必要により、任意成分として、界面活性剤や、バインダ、表面調整剤、レベリング剤、消泡剤、酸化防止剤、ｐＨ調整剤、電荷付与剤、殺菌剤、防腐剤、防臭剤、電荷調整剤、湿潤剤、皮はり防止剤、香料、顔料分散剤、顔料誘導体など、公知の一般的な添加剤を、適宜使用することができる。

本発明のインク組成物は、上記の各成分を、ボールミル、遠心ミル、遊星ボールミルなどの容器駆動媒体ミル、サンドミルなどの高速回転ミル、攪拌槽型ミルなどの媒体攪拌ミル、ディスパーなどの簡単な分散機により、よく撹拌混合し、分散させることにより、調製することができる。

このように調製される本発明のインク組成物、とくにインクジェット記録用の顔料インク組成物は、２０℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上、とくに好ましくは２８ｍＮ／ｍ以上であるのがよい。また、粘度は２〜３０ｃｐ、とくに好ましくは３〜２０ｃｐであるのがよい。表面張力および粘度を上記範囲に設定すると、インク組成物の定着性、耐水性および印字性に好ましい結果が得られる。上記設定は、主溶媒として前記した化合物を使用したことにより、他の構成成分の種類や量を適宜調整することで、容易に行えるものである。

また、上記の顔料インク組成物は、分散粒子の平均粒径が０．０１〜１μｍ、とくに好ましくは０．０２〜０．５μｍ、さらに好ましくは０．０５〜０．２μｍであるのがよい。０．０１μｍ未満ではインク組成物の分散性が不安定となりやすく、１μｍを超えるとヘッド詰まりが起こりやすい。

本発明のインク組成物は、インクジェット印刷、オフセット印刷、グラビア印刷、感熱転写印刷などのあらゆる印刷方式のインクとして、使用することができる。上記印刷方式の中でも、とくにインクジェット印刷に適用すると、前記した本発明の効果がより良く発現できるので、望ましい。

以下、本発明の実施例を記載して、より具体的に説明する。なお、以下において、部とあるのは重量部を意味するものとする。

１００ｃｃのプラスチック製ビンに、顔料として銅フタロシアニンブルー顔料（大日本インキ化学工業社製の「ファストゲンブルーＧＮＰＳ」）４部、分散剤としてスチレン／メタクリル酸／アクリル酸ブチル／ポリエーテル系マクロモノマー（日本油脂社製の「ＰＭＥ４００」）（重量比：２０／１０／５０／２０）の共重合体４部、溶媒としてエチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステル１２部、直径３mmのジルコニアビーズ１００部を計り取り、ペイントシェーカー（東洋精機社製）で２時間分散した。

この分散後、顔料濃度が５重量％になるように、上記と同じ溶媒で希釈して、インク組成物Ａを調製した。

溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルに代えて、ジエチレングリコールモノエチルエーテルモノメチルエステルを同量使用した以外は、実施例１と同様にして、インク組成物Ｂを調製した。

溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルに代えて、ジエチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルを同量使用した以外は、実施例１と同様にして、インク組成物Ｃを調製した。

溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルに代えて、ジプロピレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルを同量使用した以外は、実施例１と同様にして、インク組成物Ｄを調製した。

溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルに代えて、トリエチレングリコールモノエチルエーテルモノメチルエステルを同量使用した以外は、実施例１と同様にして、インク組成物Ｅを調製した。

溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルに代えて、トリエチレングリコールジメチルエステルを同量使用した以外は、実施例１と同様にして、インク組成物Ｆを調製した。

溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルに代えて、ジエチレングリコールモノエチルエーテルモノエチルエステルを同量使用した以外は、実施例１と同様にして、インク組成物Ｇを調製した。

比較例１
溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルに代えて、エチレングリコールを同量使用した以外は、実施例１と同様にして、インク組成物Ｈを調製した。

比較例２
溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルに代えて、脂肪族炭化水素溶剤（エクソン化学社製の「アイソパーＧ」）を同量使用し、分散剤として、スチレン／メタクリル酸／アクリル酸ブチル／ポリエーテル系マクロモノマー（重量比：２０／１０／５０／２０）の共重合体に代えて、ｐ−メチルスチレン／メタクリル酸イソブチル／アクリル酸２−エチルヘキシル（重量比：５５／３５／１０）の共重合体を同量使用した以外は、実施例１と同様にして、インク組成物Ｉを調製した。

比較例３
溶媒として、エチレングリコールモノブチルエーテルモノメチルエステルに代えて、水／トリエチレングリコール（重量比９０／１０）の混合溶媒を同量使用し、分散剤として、スチレン／メタクリル酸／アクリル酸ブチル／ポリエーテル系マクロモノマー（重量比：２０／１０／５０／２０）の共重合体に代えて、ジョンソンポリマー社製の「ジョンクリル６２」を同量使用した以外は、実施例１と同様に、インク組成物Ｊを調製した。

上記の実施例１〜７のインク組成物Ａ〜Ｇおよび比較例１〜３のインク組成物Ｈ〜Ｊについて、下記の方法により、定着性、耐水性、印字性およびコックリングを評価した。これらの結果は、表１に示されるとおりであった。

＜定着性＞
インク組成物を、Ｎｏ．４ワイヤーバー（東洋精機社製）を用いて、光沢紙上（日立マクセル社製のフォト光沢紙）に塗布したのち、１００ｇの分銅をのせた布で光沢紙上を３秒間隔で１０回摺動させた。この摺動により、擦りとられなかったものを○、擦りとられたものを×、と評価した。

＜耐水性＞
インク組成物を、Ｎｏ．４ワイヤーバー（東洋精機社製）を用いて、光沢紙上（日立マクセル社製のフォト光沢紙）に塗布したのち、イオン交換水に１時間浸漬した。この浸漬で、滲みのないものを○、滲みのあるものを×、評価した。

＜印字性＞
インク組成物を、インクジェットプリンター（エプソン社製の「ＭＪ−５１０Ｃ」）を用いて、光沢紙（日立マクセル社製のフォト光沢紙）に印字した。この印字試験により、ドット抜けのないものを○、ドット抜けのあるものを×、と評価した。

＜コックリング＞
インク組成物を、Ｎｏ．４ワイヤーバー（東洋精機社製）を用いて、普通紙上に塗布し、乾燥したのちに、コックリング（波打ち）のないものを○、コックリングのあるものを×、と評価した。

表１

┌────┬───────┬───┬───┬───┬──────┐
│ │インク組成物 │定着性│耐水性│印字性│コックリング│
├────┼───────┼───┼───┼───┼──────┤
│ │ │ │ │ │ │
│実施例１│インク組成物Ａ│ ○ │ ○ │ ○ │ ○ │
│ │ │ │ │ │ │
│実施例２│インク組成物Ｂ│ ○ │ ○ │ ○ │ ○ │
│ │ │ │ │ │ │
│実施例３│インク組成物Ｃ│ ○ │ ○ │ ○ │ ○ │
│ │ │ │ │ │ │
│実施例４│インク組成物Ｄ│ ○ │ ○ │ ○ │ ○ │
│ │ │ │ │ │ │
│実施例５│インク組成物Ｅ│ ○ │ ○ │ ○ │ ○ │
│ │ │ │ │ │ │
│実施例６│インク組成物Ｆ│ ○ │ ○ │ ○ │ ○ │
│ │ │ │ │ │ │
│実施例７│インク組成物Ｇ│ ○ │ ○ │ ○ │ ○ │
│ │ │ │ │ │ │
├────┼───────┼───┼───┼───┼──────┤
│ │ │ │ │ │ │
│比較例１│インク組成物Ｈ│ ○ │ × │ × │ × │
│ │ │ │ │ │ │
│比較例２│インク組成物Ｉ│ × │ ○ │ ○ │ ○ │
│ │ │ │ │ │ │
│比較例３│インク組成物Ｊ│ × │ × │ ○ │ × │
│ │ │ │ │ │ │
└────┴───────┴───┴───┴───┴──────┘

上記の表１の結果から明らかなように、本発明の実施例１〜７のインク組成物Ａ〜Ｇは、いずれも、すぐれた定着性、耐水性および印字性を示しており、かつ普通紙に印字してもコックリングがなく、すべての評価項目において、すぐれていることがわかる。これに対して、比較例１のインク組成物Ｈは、耐水性、印字性およびコックリングが不十分であり、また比較例２のインク組成物Ｉは、定着性が不十分であり、さらに比較例３のインク組成物Ｊは、定着性、耐水性およびコックリングが不十分であった。

Claims (1)

1. 色材、分散剤および溶媒を少なくとも含むインク組成物において、主溶媒として、２０℃における表面張力が２５ｍＮ／ｍ以上、粘度が１〜２０ｃｐ、蒸気圧が０．２ｈＰａ以下、沸点が１５０℃以上である（ポリ）アルキレングリコールのモノアルキルエーテルモノアルキルエステル化合物またはジアルキルエステル化合物を用いたことを特徴とするインク組成物。