JP2005350493A - 油性インクジェットインク - Google Patents

Abstract

【課題】顔料の分散安定性及びインクジェットヘッドノズルからの吐出安定性に優れた油性インクジェットインクを提供する。
【解決手段】顔料、顔料分散剤、非水溶性有機溶剤及び水を含有してなる油性インクジェットインクであって、前記非水溶性有機溶剤をインク全量の６０重量％以上含有し、カールフィッシャー法に基づく水分量が、インク全量の０．２重量％以上インクに対する溶解度以下の範囲であることを特徴とする油性インクジェットインク。上記非水溶性有機溶剤は、エステル溶剤及び／又はアルコール溶剤を含有するのが好ましい。上記顔料としては、インクの吐出安定性の観点からアゾレーキ顔料を単独で使用するのが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、顔料の分散安定性及びインクジェットヘッドノズルからの吐出安定性に優れた油性インクジェットインクに関する。

インクジェット記録方式は、流動性の高いインクジェットインクを微細なヘッドノズルからインク粒子として噴射し、上記ノズルに対向して置かれた被印刷体に画像を記録するものであり、低騒音で高速印字が可能であることから、近年急速に普及している。このようなインクジェット記録方式に用いられるインクとしては、染料を水に溶解させたタイプのいわゆる水性染料インクが多用されているが、水性染料インクは耐候性や耐水性が悪く、また用紙の種類によってはインクがにじむ等の問題があった。

上記問題を解決するために、非水溶性溶剤に顔料を微分散させたいわゆる油性顔料インクが種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、油性顔料インクは、固体粒子である顔料を低粘度の溶剤に微分散させたものであるため、顔料の分散安定性を確保するのが困難であり、顔料の凝集等が生じた場合にはヘッドノズルにおいて目詰まりが発生し、その結果インクの安定した吐出性が得られない等の問題があった。

また、水と非水溶性溶剤の両方を含み、水又は非水溶性溶剤のいずれか一方を不連続相とするエマルジョン型のインクも提案されているが（特許文献２参照）、エマルジョンインクはエマルジョンの安定性を維持するのが困難であり、ノズルからの安定した吐出性が得られない等の問題があった。

特開２００３−２６１８０８号公報 特開平６−２５５７４号公報

従って、本発明の目的は、顔料の分散安定性及びインクジェットヘッドノズルからの吐出安定性に優れた油性インクジェットインク（以下、油性インクという）を提供することにある。

本発明者らは、上記目的のもとに鋭意検討を重ねた結果、油性インクに微量の水を含有せしめることにより、顔料の分散安定性及びインクジェットヘッドノズルからの吐出安定性に優れた油性インクが得られるとの知見を得、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、顔料、顔料分散剤、非水溶性有機溶剤及び水を含有してなる油性インクジェットインクであって、前記非水溶性有機溶剤をインク全量の６０重量％以上含有し、カールフィッシャー法に基づく水分量が、インク全量の０．２重量％以上インクに対する溶解度以下の範囲であることを特徴とする油性インクジェットインクが提供される。

本発明によれば、顔料を非水溶性有機溶剤に分散させて油性インクを調製する際に、微量の水を添加し、最終的に得られる油性インク中の水分量を調整することにより、理由は不明であるが、顔料の分散安定性に優れ、インクジェットヘッドノズル内での顔料の凝集による目詰まりを生じることがない吐出安定性に優れた油性インクジェットインクが得られる。また、本発明の油性インクは、液相が単一の連続する相として構成され、エマルジョンの形態でないため、エマルジョン型インクのようなエマルジョンの不安定化によるインクの吐出不良の問題も生じない。

以下、本発明の油性インクジェットインクの実施の形態を挙げて本発明をより詳細に説明する。

本発明で使用される非水溶性有機溶剤としては特に限定されず、例えば、炭化水素溶剤、エステル溶剤、アルコール溶剤、高級脂肪酸溶剤等の従来公知のものが使用できる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。２種以上を混合して使用する場合には、混合液は単一の連続する相を形成する必要がある。

炭化水素溶剤としては、脂肪族炭化水素溶剤、脂環式炭化水素系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤等が挙げられる。脂肪族炭化水素溶剤及び脂環式炭化水素系溶剤としては、新日本石油社製「テクリーンＮ−１６、テクリーンＮ−２０、テクリーンＮ−２２、０号ソルベントＬ、０号ソルベントＭ、０号ソルベントＨ、ＡＦ−４、ＡＦ−５、ＡＦ−６、ＡＦ−７」（いずれも商品名）、新日本石油化学社製「日石アイソゾール、ナフテゾール」（いずれも商品名）、エクソンモービル社製「ＩｓｏｐａｒＧ、ＩｓｏｐａｒＨ、ＩｓｏｐａｒＬ、ＩｓｏｐａｒＭ、ＥｘｘｏｌＤ４０、ＥｘｘｏｌＤ８０、ＥｘｘｏｌＤ１００、ＥｘｘｏｌＤ１４０、ＥｘｘｏｌＤ１４０」（いずれも商品名）等が挙げられる。

エステル溶剤としては、ラウリル酸メチル、ラウリル酸イソプロピル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソステアリル、オレイン酸メチル、オレイン酸エチル、オレイン酸イソプロピル、オレイン酸ブチル、リノール酸メチル、リノール酸イソブチル、リノール酸エチル、イソステアリン酸イソプロピル、大豆油メチル、大豆油イソブチル、トール油メチル、トール油イソブチル、アジピン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジイソプロピル、セバシン酸ジエチル、モノカプリン酸プロピレングリコール、トリ２エチルヘキサン酸トリメチロールプロパン、トリ２エチルヘキサン酸グリセリル等が挙げられる。

アルコール溶剤としては、イソミリスチルアルコール、イソパルミチルアルコール、イソステアリルアルコール、オレイルアルコール等が挙げられる。

高級脂肪酸溶剤としては、イソノナン酸、イソミリスチン酸、イソパルミチン酸、オレイン酸、イソステアリン酸等が挙げられる。

本発明においては、上記非水溶性有機溶剤のうち、顔料の分散安定性の観点から特にエステル溶剤若しくはアルコール溶剤、又はこれらの混合溶剤を主成分として用いるのが好ましい。

本発明において、非水溶性有機溶剤の添加量は、インク全量の６０重量％以上、好ましくは、７０〜９８重量％である。

また、本発明の油性インクは、上記非水溶性有機溶剤以外に、これと相溶して単一の連続する液相を形成可能な範囲で水溶性有機溶剤を添加することができる。この水溶性有機溶剤としては特に限定されず、低級アルコール等の従来公知のものを使用できる。

本発明で使用される顔料としては特に限定されず、従来公知の無機顔料および有機顔料を使用できる。例えば、無機顔料としては、酸化チタン、ベンガラ、コバルトブルー、群青、紺青、カーボンブラック、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、硫酸バリウム、タルク、シリカ等が挙げられる。有機顔料としては、不溶性アゾ顔料、アゾレーキ顔料、縮合アゾ顔料、縮合多環顔料、銅フタロシアニン顔料等が挙げられる。これらの顔料は、単独で用いてもよいし、適宜組み合わせて使用することも可能である。これらのうち、特にインクの吐出安定性を向上させる観点からは、アゾレーキ顔料を単独で用いるのがよい。
顔料の添加量は、インク全量に対して０．５〜２０重量％が好ましい。

顔料分散剤としては、使用する着色剤を溶剤中に安定に分散させるものであれば特に制限されないが、中でも高分子分散剤を使用することが好ましい。

具体的には、日本ルーブリゾール社製「ソルスパース５０００（フタロシアニンアンモニウム塩系）、１３９４０（ポリエステルアミン系）、１７０００、１８０００（脂肪族アミン系）、２２０００、２４０００、２８０００」（いずれも商品名）；Ｅｆｋａ ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ社製「エフカ４００、４０１、４０２、４０３、４５０、４５１、４５３（変性ポリアクリレート）、４６、４７、４８、４９、４０１０、４０５０、４０５５（変性ポリウレタン）」（いずれも商品名）；花王社製「デモールＰ、ＥＰ」、「ポイズ５２０、５２１、５３０」、「ホモゲノールＬ−１８（ポリカルボン酸型高分子界面活性剤）」（いずれも商品名）；楠本化成社製「ディスパロンＫＳ−８６０、ＫＳ−８７３Ｎ４（高分子ポリエステルのアミン塩）」（いずれも商品名）；第一工業製薬社製「ディスコール２０２、２０６、ＯＡ−２０２、ＯＡ−６００（多鎖型高分子非イオン系）」（いずれも商品名）等が挙げられる。

本発明の油性インクは、水分量がインク全量の０．２重量％以上インクに対する溶解度以下の範囲となるように調整され、好ましくは０．２〜２重量％、さらに好ましくは０．３〜１．５重量％の範囲となるように調整される。これにより、液相が連続した相を形成し、かつ、優れた顔料の分散安定性及びインクジェットヘッドノズルからの吐出安定性を示す油性インクが得られる。
この水分量は、通常、上記各成分を混合して油性インクを調製する際に、水を添加することで調整できる。しかし、有機溶剤、顔料分散剤、顔料等の各成分も、その保湿性により微量の水を含有することがある。また、各成分の水分は、インク製造工程（例えば原材料の調合工程や顔料を分散する工程）における吸放湿により変動することがある。また、油性インクの水分量も調製中の吸放湿により変動する。そのため、混合前の各成分の水分量とインク調製時における添加水量との合計は、最終的に得られる油性インクの水分量と必ずしも一致しない。したがって、水の添加量は、使用される有機溶剤の種類及び保湿性、顔料分散時の環境条件、各成分の保存条件等によって異なるが、通常、油性インク全量に対して０．１〜３重量％とされる。なお、本発明において、水分量はカールフィッシャー法に基づいて測定した値を意味する。

本発明の油性インクは、上記有機溶剤、顔料分散剤、水等の液体成分中に顔料を分散させることにより、調製できる。調製方法としては、ビーズミル等の公知の分散機に、上記顔料、顔料分散剤及び有機溶剤の全量と上記所定量の水とを投入して顔料を分散させてもよく、また、顔料分散剤及び有機溶剤の一部に上記所定量の水を添加しつつ顔料の全量を分散させてなる顔料分散液を予め調合しておき、これに残りの有機溶剤を更に混合して調製してもよい。

このようにして得られた本発明の油性インクは、顔料（固体相）が単一の連続する液相に分散した状態である必要があるが、これは、インク中の水分量を上記範囲に調整することにより達成できる。油性インクの液相が単一の連続する相を形成していることを確認するためには、顔料以外の全成分を混合して得た液相の外観、特に透明性を観察することによって判断できる。この液相の外観が透明でかつ液相の各成分間の界面が確認されなければ、その液相は単一の連続する相を形成していると判断される。

本発明の油性インクは、業務用インクジェットプリンタで使用するに適している。該プリンタのヘッドからの安定した吐出性を得るためには、２３℃における粘度が５〜３０ｍPa・sとなるようにインクを調製することが好ましい。かかる粘度調整は、非水溶性有機溶剤やその他の成分の種類や量を適宜選択することによって行える。

尚、本発明による油性インクには、顔料の分散安定性やインクの吐出安定性に影響せず、インクの液相に完全に相溶する範囲で、酸化防止剤、粘度調整剤、表面張力調整剤等の各種添加剤を添加できる。

以下、本発明の油性インクジェットインクの好ましい実施例を挙げて、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［使用した原材料］
（１）顔料
ブリリアントカーミン６Ｂ（商品名６Ｂ３２０、大日本インキ化学工業株式会社製）
パーマネントレッド２Ｂ（商品名Ｒ−３１１８、大日本インキ化学工業株式会社製）
（２）顔料分散剤
ソルスパース２８０００（商品名、日本ルーブリゾール株式会社製）
（３）エステル溶剤
大豆油イソブチル
（４）アルコール溶剤
イソステアリルアルコール
（５）石油系炭化水素溶剤
ＡＦ−５（商品名、新日本石油株式会社製）
（６）蒸留水
（７）酸化防止剤
ジブチルヒドロキシトルエン

実施例１〜４及び比較例１〜３
表１に示す配合比で上記各原材料をビーズミルで分散させ、顔料分散液（成分Ａ）を調製した。その後、この顔料分散液を表２に示す各種溶剤に表２に示す配合比で分散させ、得られた分散液を３．０μｍのメンブレンフィルターでろ過して実施例１〜４及び比較例１〜３の油性インクを得た。各インクについて、以下の評価を行った。その結果を表２に示す。

（１） 粘度
ハーケ社製レオメータ（商品名レオストレスＲＳ３００）を用いて、上記の方法で調製した油性インクの２３℃、ストレス１０Ｐａにおける粘度を、インクの調製後直ちに測定した。

（２） 油性インク中の水分量
上記の方法で調製した油性インク中の水分量をカールフィッシャー法により測定した。測定には、メトローム社製７０１型Titrino水分計を使用した。

（３） 油性インク中の混合液相の外観
顔料を除いた以外は、表１に示す配合比で成分Ａの混合液を調製した後、この成分Ａの混合液を表２に示す有機溶剤に同表に示す配合比で混合した。得られた混合液を透明のガラス瓶に入れ、瓶内の混合液の外観を目視により観察し、以下により評価した。その結果を表２に示した。
○：透明であり、かつ液体成分間の界面が確認できない（単一の連続する液相である）
×：透明度が低く、又は液体成分間の界面が確認できる（液相が不連続である）

（４） 顔料の分散安定性
上記の方法で得られた油性インクをガラス瓶に入れ密閉し、６０℃の環境に１０日間保存した後、上記（１）と同様にして粘度を測定し、油性インク調製直後に測定した粘度値と比較した。その結果を表２に示した。
○：粘度変化が３％未満の場合
×：粘度変化が３％以上の場合

（５）インクの吐出安定性
上記（４）の保存後の油性インクをピエゾ圧電方式のラインヘッドに導入し、そのライン状に配列された３１８個のノズルから1時間連続してインクを吐出させ、インクを吐出しなくなったノズルの個数を計測した。この操作を１０回繰り返し、1回（1時間）当たりのインクを吐出しなくなったノズル数の平均を求め、以下により評価した。その結果を表2に示した。
◎：上記平均値が０．０〜０．３個未満
○：上記平均値が０．３〜１．０個未満
×：上記平均値が１．０個以上

表２の結果から、本発明に属する実施例１〜４の場合、インク中の水分量が０．２重量％以上であるので、液相は単一の連続する相を形成し、顔料の分散安定性及び吐出安定性に優れることが確認された。水分量が０．３重量％以上である実施例２〜４の場合、特に吐出安定性に優れている。
これに対し、比較例１の場合、インク中の水分量が本発明の範囲に満たないので、液相は単一の連続する相を形成するが、顔料の分散安定性及びインクの吐出安定性に劣る。比較例２の場合、インク中の水分量が本発明の範囲よりも多いため、顔料の分散安定性及びインクの吐出安定性に劣るとともに、液相が不連続であった。比較例３の場合、非水溶性有機溶剤（アルコール溶剤主体）を用いているが、インク中の水分量が本発明の範囲よりも多いため、顔料の分散安定性及びインクの吐出安定性に劣るとともに、液相も不連続であった。

Claims (3)

1. 顔料、顔料分散剤、非水溶性有機溶剤及び水を含有してなる油性インクジェットインクであって、前記非水溶性有機溶剤をインク全量の６０重量％以上含有し、
   カールフィッシャー法に基づく水分量が、インク全量の０．２重量％以上インクに対する溶解度以下の範囲であることを特徴とする油性インクジェットインク。
2. 前記非水溶性有機溶剤は、エステル溶剤及び／又はアルコール溶剤を含む請求項１に記載の油性インクジェットインク。
3. 前記顔料が、アゾレーキ顔料である請求項１〜３のいずれか1項に記載の油性インクジェットインク。