JP2006321825A - インクジェット記録用インク - Google Patents

Abstract

【課題】 安定性に優れ、普通紙では高発色であり、光沢紙上では高光沢性を有し、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性に優れるインクジェット記録用インクを提供する。
【解決手段】 本発明のインクジェット記録用インクは、２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオールを用いることを特徴とする。また、前記２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオールの添加量が０.１重量％以上２．０重量％以下であることを特徴とする。
【選択図】 なし

Description

本発明は、安定性に優れ、普通紙では高発色であり、光沢紙上では高光沢性を有し、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性に優れるインクジェット記録用インクに関する。

インクジェット記録は、微細なノズルからインクを小滴として吐出し、文字や図形を被記録体表面に記録する方法である。インクジェット記録方式としては、電歪素子を用いて電気信号を機械信号に変換し、ノズルヘッド部分に貯えたインクを断続的に吐出して被記録体表面に文字や記号を記録する方法、ノズルヘッド部分に貯えたインクを吐出部分に極近い一部を急速に加熱して泡を発生させ、その泡による体積膨張で断続的に吐出して、被記録体表面に文字や記号を記録する方法等が実用化されている。

このようなインクジェット記録に用いられるインクは、被記録体である紙への印字において、にじみがないこと、乾燥性がよいこと、様々な被記録体表面に均一に印字できること、カラー印字等の多色系の印字において隣り合った色が混じり合わないことなどの特性が要求されている。

従来のインクにおいて、特に顔料を用いたインクの多くは、主に浸透性を抑えることで、紙表面に対するインクのぬれを抑え、紙表面近くにインク滴をとどめることで印字品質を確保する検討がなされ、実用化されている。しかしながら、紙に対するぬれを抑えるインクでは紙種の違いによるにじみの差が大きく、特に様々な紙の成分が混じっている再生紙では、その各成分に対するインクのぬれ特性の差に起因するにじみが発生する。また、このようなインクでは印字の乾燥に時間がかかり、カラー印字等の多色系の印字において隣り合った色が混色してしまうという課題を有し、更に、色材として顔料を用いたインクでは顔料が紙等の表面に残る為、耐擦性が悪くなるという課題もある。

このような課題を解決する為、インクの紙への浸透性を向上させることが試みられており、ジエチレングリコールモノブチルエーテルの添加（特許文献１参照）、アセチレングリコール系の界面活性剤であるサーフィノール４６５（日信化学製）の添加（特許文献２参照）、あるいはジエチレングリコールモノブチルエーテルとサーフィノール４６５の両方を添加すること（特許文献３参照）などが検討されている。また、ジエチレングリコールのエーテル類をインクに用いることも検討されている（特許文献４参照）。

また、顔料を用いたインクでは、顔料の分散安定性を確保しながらインクの浸透性を向上することが一般に難しく浸透剤の選択の幅が狭い為、従来グリコールエーテルと顔料との組み合わせは、顔料にトリエチレングリコールモノメチルエーテルを用いた例（特許文献５参照）やエチレングリコール、ジエチレングリコールあるいはトリエチレングリコールのエーテル類を用いた例（特許文献６参照）もある。

米国特許第５１５６６７５号明細書 米国特許第５１８３５０２号明細書 米国特許第５１９６０５６号明細書 米国特許第２０８３３７２号明細書 特開昭５６−１４７８６１号公報 特開平９−１１１１６５号公報

しかしながら、従来の水性インクは、印字品質が不十分であり、ＰＰＣ用紙等の普通紙に印刷するとにじみが多く、色濃度や発色性も不十分だった。また、従来の分散体は、不安定であり、界面活性剤やグリコールエーテル等の親水部と疎水部を有する物質が存在すると、吸脱着が起こりやすくなり、その水性インクの保存安定性が劣るという課題があった。通常の水性インクは、紙に対するにじみを低減させるため、界面活性剤やグリコールエーテル等の親水部と疎水部を有する物質が必要である。これらの物質を用いないインクでは紙に対する浸透性が不十分となり、均一な印字を行なうためには紙種が制限され、印字画像の低下を引き起こしやすくなるという課題があった。

さらに、従来の分散体に本発明で用いるような添加剤（アセチレングリコール、アセチレンアルコール若しくはシリコン系の界面活性剤や、ジ（トリ）エチレングリコールモノブチルエーテル、（ジ）プロピレングリコールモノブチルエーテル若しくは１，２−アルキレングリコールまたはこれらの混合物）を用いると長期の保存安定性が得られず、インクの再溶解性が悪いためインクが乾燥してインクジェットヘッドのノズルの先等で詰まり易くなるという課題を有していた。

そこで本発明は、このような課題を解決するもので、その目的とするところは、安定性に優れ、普通紙では高発色であり、光沢紙上では高光沢性を有し、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性に優れるインクジェット記録用インクを提供するところにある。

本発明のインクジェット用インクは、２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオールを含んでなることを特徴とする。

本発明は、安定性に優れ、普通紙では高発色であり、専用紙上では高光沢性を有し、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性に優れることなどの特性がインクジェット記録用インクに要求されていることに鑑み、鋭意検討した結果によるものである。

本発明のインクジェット記録用インクは、２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオールを含んでなることを特徴とする。また、２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオールの添加量は０.１重量％以上２．０重量％以下であることが好ましい。０．１重量％未満では、普通紙の発色性が低下し、光沢紙の光沢性も低下し、また２．０重量％を超えると吐出安定性が悪くなるからである。また、本発明のインクは、１，２−アルキレングリコールを含んでなることが好ましい。また、本発明のインクは、アセチレングリコール系界面活性剤またはアセチレンアルコール系界面活性剤を含んでなることが好ましい。また、本発明のインクは、少なくとも水と、色材と保湿剤を用いることが好ましい。そして、本発明において、前記色材として顔料を用いる場合は、この顔料の分散に用いるポリマーのガラス転位温度が５０℃以下であることが好ましい。５０℃を超えると普通紙での発色性が低下し、光沢紙での光沢性も低下するからである。

上述のとおり、本発明のインクジェット記録用インクは、普通紙では高発色であり、専用紙上では高光沢性を有し、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性に優れるものである。

本発明のインクの色材としては、染料若しくは顔料またはこれらの組合せがある。染料としては、インクジェット用として使用可能な一般的な染料を用いることができる。その例としては、カラーインデックスにおいて酸性染料、直接染料、反応染料、建染染料、硫化染料または食品用色素に分類されているものの他に油溶染料、塩基性染料などに分類される着色剤を用いることもできる。また、顔料としては、黒色インク用として、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（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック７）類、または銅酸化物、鉄酸化物（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１１）、酸化チタン等の金属類、アニリンブラック（Ｃ．Ｉ．ピグメントブラック１）等の有機顔料が挙げられるがインクジェット用としては比較的密度が低く水中で沈降しにくいカーボンブラックが好ましい。

また、カラーインク用としては、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１（ファストイエローＧ）、３、１，２（ジスアゾイエローＡＡＡ）、１３、１４、１７、２４、３４、３５、３７、４２（黄色酸化鉄）、５３、５５、７４、８１、８３（ジスアゾイエローＨＲ）、９３、９４、９５、９７、９８、１００、１０１、１０４、１０８、１０９、１１０、１１７、１，２０、１，２８、１，２９、１３８、１５３、１８０、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１，２、３、５、１７、２２（ブリリアントファーストスカーレット）、２３、３１、３８、４８:２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｂａ））、４８:２（パーマネントレッド２Ｂ（Ｃａ））、４８:３（パーマネントレッド２Ｂ（Ｓｒ））、４８:４（パーマネントレッド２Ｂ（Ｍｎ））、４９:１、５２:２、５３:１、５７:１（ブリリアントカーミン６Ｂ）、６０:１、６３:１、６３:２、６４:１、８１（ローダミン６Ｇレーキ）、８３、８８、１０１（べんがら）、１０４、１０５、１０６、１０８（カドミウムレッド）、１１，２、１１４、１，２２（キナクリドンマゼンタ）、１，２３、１４６、１４９、１６６、１６８、１７０、１７２、１７７、１７８、１７９、１８５、１９０、１９３、２０２、２０６、２０９、２１９、Ｃ．Ｉ．ピグメントバイオレット１９、２３、Ｃ．Ｉ．ピグメントオレンジ３６、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１，２、１５（フタロシアニンブルーＲ）、１５:１、１５:２、１５:３（フタロシアニンブルーＧ）、１５:４、１５:６（フタロシアニンブルーＥ）、１６、１７:１、５６、６０、６３、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン１、４、７、８、１０、１７、１８、３６等が使用できる。

このように、色剤としては種々の染料や顔料を用いることが好ましいが、本発明の分散体としての好ましい態様は、顔料をポリマーを用いて分散させたものや、ポリマーに染料を浸透させたものである。また、インクとして、染料や顔料を含む分散体とともに高分子微粒子を含むものも好ましい。

色材が顔料の場合は分散機を用いて分散させるが、その場合分散機としては市販の種々の分散機を用いることができるが、好ましくは非メディア分散がよい。その具体例としては、湿式ジェットミル（ジーナス社）、ナノマーザー（ナノマーザー社）、ホモジナイザー（ゴーリン社）、アルティマイザー（スギノマシン社）およびマイクロフルイダイザー（マイクロフルイディクス社）などが挙げられる。

また、色材の添加量は、０．５〜３０重量％（以下単に「％」ということもある。）が好ましいが、１．０〜１５％がより好ましい。これ以下の添加量では、印字濃度が確保できなくなり、またこれ以上の添加量では、インクの粘度増加や粘度特性に構造粘性が生じ、インクジェットヘッドからのインクの吐出安定性が悪くなる傾向になる。

また、本発明のインクのビヒクル成分としては、界面活性剤、有機溶剤および保湿剤などを用いる。表面張力を２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下の範囲がインクジェトで印字するドット径を最適な幅に広げるという観点から好ましく、このため少なくとも界面活性剤を添加してなることが好ましい。

また、上記界面活性剤が、アセチレンアルコール系界面活性剤、アセチレングリコール系界面活性剤およびシリコン系界面活性剤から選ばれた1種以上であることが好ましい。これらの界面活性剤を用いることで普通紙上のにじみが特に低減され、専用紙上でのドット径を最適な幅に広げることが可能となる。

また、本発明のインクの表面張力を２０ｍＮ／ｍ以上４０ｍＮ／ｍ以下の範囲にするため、少なくともアルキレングリコールモノアルキルエーテルおよび／または１，２−アルキレングリコールを添加してなることが好ましい。そのアルキレングリコールモノアルキルエーテルが繰り返し単位１０以下のアルキレングリコールであって、且つ炭素数４〜１０のアルキルエーテルであることが好ましい。また、前述のアルキレングリコールモノアルキルエーテルがジ（トリ）エチレングリコールモノブチルエ−テルおよび／または（ジ）プロピレングリコールモノブチルエーテルであることが好ましい。さらに、前述の１，２−アルキレングリコールが、１，２−ヘキサンジオールおよび／または１，２−ペンタンジオールであることが好ましい。これらの添加により印字の乾燥性が向上し、連続して印刷しても前の印字部分が次の媒体の裏面に転写されることがなくなるため、高速印字が可能となる。

前述のアセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤およびシリコン系界面活性剤から選ばれた1種以上の物質の添加量が０．１％以上５％以下であることが好ましい。

また、本発明においては、少なくとも前述のアセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤およびシリコン系界面活性剤から選ばれた1種以上と、ジ（トリ）エチレングリコールモノブチルエーテル、（ジ）プロピレングリコールモノブチルエーテルおよび１，２−アルキレングリコールから選ばれた１種以上と、を含むことが好ましい。また、前述のアセチレングリコール系界面活性剤、アセチレンアルコール系界面活性剤およびシリコン系界面活性剤から選ばれた1種以上の添加量が０．０１％〜０．５％であり、ジ（トリ）エチレングリコールモノブチルエーテル、（ジ）プロピレングリコールモノブチルエーテルおよび１，２−アルキレングリコールから選ばれた１種以上の添加量が１％以上であることが好ましい。

さらに、本発明のインクは、その放置安定性の確保、インクジェットヘッドからの安定吐出のため、目詰まり改善のためあるいはインクの劣化防止のためなどの目的で保湿剤、溶解助剤、浸透制御剤、粘度調整剤、ｐＨ調整剤、溶解助剤、酸化防止剤、防腐剤、防黴剤、腐食防止剤、分散に影響を与える金属イオンを捕獲するためのキレート等種々の添加剤を添加することもできる。

以下、本発明を具体的な実施の形態について説明する。実施例としては最も好ましいポリマーを用いて分散された顔料を用いた例を示すが、染料についても同様に用いることができ、また、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

［実施例１］
（１）顔料分散体１の製造
顔料分散体１はカーボンブラック（ＰＢｋ7）である米国キャボット社製モナーク８８０を用いた。攪拌機、温度計、還流管および滴下ロートをそなえた反応容器を窒素置換した後、パラクミルフェノキシエチレングリコールアクリレート６５部、ベンジルアクリレート１０部、アクリル酸２部、ｔ―ドデシルメルカプタン０．３部を入れて７０℃に加熱し、別に用意したパラクミルフェノキシエチレングリコールアクリレート１５０部、アクリル酸１５部、ブチルアクリレート５部、ｔ−ドデシルメルカプタン１部、メチルエチルケトン２０部および過硫酸ナトリウム１部を滴下ロートに入れて４時間かけて反応容器に滴下しながら分散ポリマーを重合反応させた。次に、反応容器にメチルエチルケトンを添加して４０％濃度の分散ポリマー溶液を作成した。このポリマーの一部を取り乾燥させた後、示差操作型熱量計（セイコー電子製ＥＸＳＴＡＲ６０００ＤＳＣ）によりガラス転位温度を測定したところ４０℃であった。

また、上記分散ポリマー溶液４０部とカーボンブラックであるモナーク８８０粉体（キャボット社製）３０部、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液１００部、メチルエチルケトン３０部を混合した。その後超高圧ホモジナイザー（株式会社スギノマシン製アルティマイザーＨＪＰ−２５００５）を用いて２００ＭＰａで１５パスして分散した。その後、別の容器に移してイオン交換水を３００部添加して、さらに１時間攪拌した。そして、ロータリーエバポレーターを用いてメチルエチルケトンの全量と水の一部を留去して、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムで中和してｐＨ９に調整した。その後、０．３μｍのメンブレンフィルターでろ過しイオン交換水で調整して顔料濃度が２０％である顔料分散体１とした。

（２）顔料分散体２の製造
まず、顔料分散体２はピグメントブルー１５：１（トリクロロ銅フタロシアニン顔料：山陽色素株式会社製Ｇ５００）を用いて顔料分散体１と同様に作成した。

（３）顔料分散体３の製造
まず、顔料分散体３はピグメントバイオレット１９（キナクリドン顔料：クラリアント製）を用いて顔料分散体１と同様に作成した。

（４）顔料分散体４の製造
まず、顔料分散体３はピグメントイエロー７４（縮合アゾ顔料：クラリアント製）を用いて顔料分散体１と同様に作成した。

（５）インクジェット記録用インクの調製
以下、インクジェット記録用インクに好適な組成の例を表２に示す。本発明になるインクジェット記録用インクの調整は、上記の方法で作成した分散体１を用い、表２に示すビヒクル成分と混合することによって作成した。尚、表１中の残量の水の中にはインクの腐食防止のためトップサイド２４０（パーマケムアジア社製）を０．０５％、インクジェットヘッド部材の腐食防止のためベンゾトリアゾールを０．０２％、インク系中の金属イオンの影響を低減するためにＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）・２Ｎａ塩を０．０４％それぞれイオン交換水に添加したものを用いた。

（６）分散安定性の評価
顔料の粒子径の異なる分散体用いて作成したインクジェット用顔料インクを６０℃で３０日放置したときの粘度変化率（％）および沈降率（％）を表１に示す。分散安定性は各水性インクを６０℃で３０日放置したときの粘度変化率（％）として示す。粘度変化はドイツ国アントンパール製ＡＭＶｎにより角度６０°において測定して、１−（３０日後の値）／（初期の値）の１００分率（％）として示す。また、同時に比較例１〜４としてＭＰＰＤおよびその他の添加剤の添加の有無について比較した例について示す。

（７）普通紙ＯＤと光沢紙光沢度の評価
普通紙としては米国Ｘｅｒｏｘ社製Ｘｅｒｏｘ４０２４紙を用い、光沢紙としてはセイコーエプソン株式会社製ＰＭ写真用紙を用いた。プリンターはセイコーエプソン株式会社製のインクジェットプリンターＥＭ９３０Ｃを用い、普通紙はフォト７２０ｄｐｉで光沢紙はフォト１４４０ｄｐｉの印刷モードで印刷した試料を用いて評価した。ＯＤの測定は米国ＧＲＥＴＡＧ社製ＧＲＥＴＡＧ ＭＡＣＢＥＴＨ ＳＰＥＣＴＲＯＳＣＡＮ ＳＰＭ−５０を用いて行なった。光沢度の測定は入射角６０度における記録面の鏡面光沢度を堀場製作所株式会社製グロスチェッカＩＧ−３２０にて測定を行い、各記録紙ごとに５回の平均をとった値とした。メディアはセイコーエプソン株式会社製ＰＭ写真用紙で、プリンターはセイコーエプソン株式会社製ＥＭ９３０Ｃを用いてフォト７２０ｄｐｉで印刷した。結果を表１に示す。また、同時に比較例１〜４としてＭＰＰＤおよびその他の添加剤の添加の有無について比較した例について示す。

（８）吐出安定性の測定
インクジェットプリンターとしてセイコーエプソン株式会社製ＰＸ−Ｖ６００を用いて、３５℃３５％雰囲気で富士ゼロックス社製ＸｅｒｏｘＰ紙Ａ４判にマイクロソフトワードで文字サイズ１１の標準、ＭＳＰゴシックで４０００字／ページの割合で１００ページ印刷して評価した。全く印字乱れがないものをＡＡ、１箇所印字乱れがあるものをＡ、２〜３箇所印字乱れがあるものをＢ、４〜５箇所印字乱れがあるものをＣ、６箇所以上印字乱れがあるものをＤとして結果を表１に示す。また、同時に比較例１〜４（表３〜表６）としてＭＰＰＤおよびその他の添加剤の添加の有無について比較した例について示す。

［実施例２］
（１）顔料分散体５の製造
顔料分散体５はカーボンブラック（ＰＢｋ7）である三菱化学工業株式会社製ＭＡ１００を用いた。攪拌機、温度計、還流管および滴下ロートをそなえた反応容器を窒素置換した後、スチレン４５部、ポリエチレングリコール４００アクリレート３０部、ベンジルアクリレート１０部、アクリル酸２部、ｔ―ドデシルメルカプタン０．３部を入れて７０℃に加熱し、別に用意したスチレン１５０部、ポリエチレングリコール４００アクリレート１００部、アクリル酸１５部、ブチルアクリレート５部、ｔ−ドデシルメルカプタン１部および過硫酸ナトリウム５部を滴下ロートに入れて４時間かけて反応容器に滴下しながら分散ポリマーを重合反応させた。次に、反応容器に水を添加して４０％濃度の分散ポリマー溶液を作成した。このポリマーの一部を取り乾燥させた後、示差操作型熱量計（セイコー電子製ＥＸＳＴＡＲ６０００ＤＳＣ）によりガラス転位温度を測定したところ４５℃であった。

また、上記分散ポリマー溶液４０部とカーボンブラックであるＭＡ１００を３０部、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウム水溶液１００部を混合し、ジルコニアビーズを用いたアイガーミルを用いて２時間かけて分散する。その後、別の容器に移してイオン交換水を３００部添加して、さらに１時間攪拌する。そして、０．１ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムで中和してｐＨ９に調整する。その後、０．３μｍのメンブレンフィルターでろ過し、固形分（分散ポリマーとカーボンブラック）が２０％である分散体５とした。

（２）顔料分散体６の製造
まず、分散体６はピグメントブルー１５：４（銅フタロシアニン顔料：クラリアント製）を用いて分散体５と同様に作成した。

（３）顔料分散体７の製造
まず、分散体７はピグメントレッド１，２２（ジメチルキナクリドン顔料：クラリアント製）を用いて分散体５と同様に作成した。

（４）顔料分散体８の製造
まず、分散体８はピグメントイエロー１８０（ジケトピロロピロール顔料：クラリアント製）を用いて分散体５と同様に作成した。

（５）インクジェットインクの調製
以下、インクジェット記録用インクに好適な組成の例を表８に示す。インクジェット記録用インクの調製は実施例１と同様に行なった。

（６）分散安定性の評価
分散安定性の評価は実施例１と同様に行なった。結果を表７に示す。また、同時に比較例５〜８としてＭＰＰＤおよびその他の添加剤の添加の有無について比較した例について示す。

（７）普通紙ＯＤと光沢紙光沢度の評価
普通紙ＯＤと光沢紙光沢度の評価は実施例１と同様に行なった。結果を表７に示す。また、同時に比較例５〜８としてＭＰＰＤおよびその他の添加剤の添加の有無について比較した例について示す。

（８）吐出安定性の測定
吐出安定性の測定は実施例１と同様に行なった。結果を表７に示す。また、同時に比較例５〜８（表９〜表１，２）としてＭＰＰＤおよびその他の添加剤の添加の有無について比較した例について示す。

［実施例３］〜［実施例６］
（１）ＭＰＰＤ添加量を変えたインクジェットインクの調製
以下、インクジェット記録用インクに好適な組成の実施例および比較例としてＭＰＰＤの添加量を変更した場合について、実施例３〜６および比較例９および１０として表１４〜表１９に示す。インクジェット記録用インクの調製は実施例１と同様に行なった。

（２）分散安定性の評価
分散安定性の評価は実施例１と同様に行なった。結果を表１３に示す。

（３）普通紙ＯＤと光沢紙光沢度の評価
普通紙ＯＤと光沢紙光沢度の評価は実施例１と同様に行なった。結果を表１３に示す。

（４）吐出安定性の測定
吐出安定性の測定は実施例１と同様に行なった。結果を表１３に示す。

Claims (6)

1. ２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオールを含んでなることを特徴とするインクジェット記録用インク。
2. 前記２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオールの添加量が０.１重量％以上２．０重量％以下であることを特徴とする請求項１に記載のインク。
3. １，２−アルキレングリコールを含んでなることを特徴とする請求項１または２に記載のインク。
4. アセチレングリコール系界面活性剤またはアセチレンアルコール系界面活性剤を含んでなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインク。
5. 少なくとも水と、色材と保湿剤を含んでなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインク。
6. 前記色材が顔料であり、さらに当該顔料を分散させるためのポリマーのガラス転位温度が５０℃以下である請求項５に記載のインク。