JP2007277350A - インクジェット記録用非水系インク組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】環境負荷が少なく、かつ印刷品質やインクの信頼性にも優れ、とりわけ普通紙に対して印字濃度が高く、印刷本紙に対しても定着性に優れるインクジェット記録用非水系インク組成物を提供する。
【解決手段】顔料と、分散剤と、溶剤とを少なくとも含んでなる、インクジェット記録用非水系インク組成物であって、前記溶剤が、植物油由来の脂肪酸エステルと２価のアルコールとを含む構成とする。
【選択図】なし

Description

発明の背景

発明の分野
本発明は、インクジェット記録用非水系インク組成物に関し、さらに詳細には、環境負荷が少なく、かつ印刷品質やインクの信頼性にも優れる、インクジェット記録用非水系インク組成物に関する。

背景技術
インクジェット記録方法は、微細なノズルヘッドからインク液滴を吐出して、文字や図形を紙などの記録媒体の表面に記録する方法である。インクジェット記録方法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液滴を断続的に吐出して記録媒体表面に文字や記号を記録する方法や、ノズルヘッドの吐出部分に近い一部でインク液の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インク液滴を断続的に吐出して、記録媒体表面に文字や記号を記録する方法などが実用化されている。そして、これらのインクジェット記録方式には主溶媒として水を用いる水性インクと、主溶媒として有機溶媒を用いる非水系インクとが一般に用いられている。

非水系インクは、水系インクと比較して溶媒の蒸発は少ないため、印刷時におけるインク粘度などの物性変化が少なく、水系インクは、インクジェット記録装置のノズル近傍で増粘したインクをつば吐きするフラッシングを定期的に行う必要があるのに対して、非水系インクではフラッシングを行う必要がないため、高速印刷が可能となる。また、普通紙に印刷した場合であっても印刷部に凹凸（コックリング）が生じにくい、とう利点を有する。

ところで、このような非水系インクにおいて、近年、環境負荷の少ない植物油由来の溶剤を使用することが試みられている。例えば、特開２００５−１３２９０７号公報（特許文献１）には、溶剤として植物油由来の脂肪酸エステルを使用した非水系インクが提案されている。

しかしながら、このような植物油由来の脂肪酸エステルを溶剤として用いたインクは、印刷品質が不十分な場合があり、また、インクの信頼性が問題となる場合があった。特に、植物由来の脂肪酸エステルをインク溶剤として用いたインクにあっては、普通紙に対して印字濃度が不十分であったり、表面がコーティングされているような印刷本紙に対してインクの定着性が不十分である場合があった。
特開２００５−１３２９０７号公報

発明の概要

本発明者らは、溶剤として植物由来の脂肪酸エステルと２価のアルコールを併用することにより、環境負荷が少なく、かつ印刷品質やインクの信頼性にも優れ、とりわけ普通紙に対して印字濃度が高く、印刷本紙に対しても定着性に優れる非水系インクを実現できる、との知見を得た。本発明はかかる知見によるものである。

従って、本発明の目的は、環境負荷が少なく、かつ印刷品質やインクの信頼性にも優れ、とりわけ普通紙に対して印字濃度が高く、印刷本紙に対しても定着性に優れるインクジェット記録用非水系インク組成物を提供することにある。

そして、本発明によるインクジェット記録用非水系インク組成物は、顔料と、分散剤と、溶剤とを少なくとも含んでなる、インクジェット記録用非水系インク組成物であって、
前記溶剤が、植物油由来の脂肪酸エステルと２価のアルコールとを含んでなるものである。

本発明によれば、環境負荷が少なく、かつ印刷品質やインクの信頼性にも優れ、とりわけ普通紙に対して印字濃度が高く、印刷本紙に対しても定着性に優れるインクジェット記録用非水系インク組成物を実現できる。

発明の具体的説明

本発明によるインクジェット記録用非水系インク組成物は、顔料と、分散剤と、溶剤とを少なくとも含み、その溶剤として、植物油由来の脂肪酸エステルと２価のアルコールとを必須成分として使用するものである。非水系インクの溶剤として、植物油由来の脂肪酸エステルと、その脂肪酸エステルと混和性のある２価のアルコールとを併用することにより、環境負荷が少なく、かつインクの信頼性にも優れ、とりわけ普通紙に対する印字濃度や印刷本紙に対する定着性に優れたインクを実現できる。

本発明に使用される植物油由来の脂肪酸エステルとしては、植物油脂を加水分解して得られる脂肪酸を公知の方法によりアルコールでエステル化して得られる脂肪酸エステル、及び植物油脂を適当なアルコールを用いてエステル交換（アルコリシス化）して得られる脂肪酸エステルが挙げられ、これらの脂肪酸エステルは常温で液状であれば何れも本発明において使用できる。

植物油脂を加水分解して得られる脂肪酸を公知の方法によりアルコールでエステル化して得られる脂肪酸エステルとしては、下記式：

（式中、Ｒ_１は炭素数５〜２３の直鎖または分岐鎖を有する飽和もしくは不飽和のアルキル基を表し、Ｒ_２は、炭素数１〜１０の直鎖または分岐鎖を有するアルキル基を表す。）
で表される脂肪酸エステルが好ましい。

上記の式で表される脂肪酸エステルは、具体的には、大豆油、ココナッツ油、ヤシ油、菜種油、パーム油、パーム核油、桐油、アマニ油、ごま油、コーン油、ヒマワリ油、サフラ ワー油およびこれらの硬化油などの植物油脂を、公知の方法で加水分解などによって得られる脂肪酸を、適当なアルコールによりエステル化して得ることができる。

上記の脂肪酸エステルとしては、例えば、カプリル酸、パルミチン酸、ラウリン酸、オレイン酸またはミリスチン酸のそれぞれのメチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、２−エチルヘキシル、ヘプチル、オクチルエステルが挙げられ、これらの中でもカプリル酸２−エチルヘキシル、ラウリン酸プロピル、ラウリン酸メチル、オレイン酸ブチルおよびオレイン酸２−エチルヘキシル、およびそれらの混合物が好ましい。

また、植物油脂を適当なアルコールを用いてエステル交換（アルコリシス化）して得られる脂肪酸エステルとしては、前記の植物油脂を公知の方法でアルコールによりエステル交換して得られるものが挙げられ、例えば、ヤシ油脂肪酸、 パーム油脂肪酸、パーム核油脂肪酸、菜種油脂肪酸、大豆油脂肪酸、ココナッツ脂肪酸などの植物油脂肪酸のメチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、２ −エチルヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシルエステルなどが挙げられる。これらのなかでも、大豆油脂肪酸エステル、ココナッツ脂肪酸エステル、ヤシ油脂 肪酸エステル、菜種油脂肪酸エステルから選ばれる少なくとも１種を好適に使用できる。具体的には、大豆油脂肪酸２−エチルヘキシルおよびココナッツ脂肪酸２−エ チルヘキシルなどを好適に使用することができる。

また、本発明においては、溶剤として、植物油由来の脂肪酸エステルに加えて、更に半乾性油および／または不乾性油からなる植物油を含んでもよい。

半乾性油としては、例えば、大豆油、菜種油、綿実油、ごま油、コーン油など、また、不乾性油としては、例えば、ヒマシ油、落花生油、オリーブ油などが挙げられる。これらのなかでも半乾性油の菜種油が好ましい。なお、エノ油、アマニ油、キリ油、サフラワー油などの乾性油を含むインク組成物は、経時変化を伴い、インクジェットプリンターのノズル部にインク詰まりが発生するため好ましくない。

本発明に使用する植物油由来の脂肪酸エステルとしては、植物油脂を加水分解して得られる脂肪酸を公知の方法によりアルコールでエステル化して得られる脂肪酸エステル、又は植物油脂を適当なアルコールを用いてエステル交換（アルコリシス化）して得られる脂肪酸エステルを単独で用いてもよく、これら２種の脂肪酸エステルの混合物を用いることができる。本発明においては、単一化合物である、植物油脂を加水分解して得られる脂肪酸を公知の方法によりアルコールでエステル化して得られる脂肪酸エステルを使用することが、物性の安定性の観点から好ましい。

また、溶剤として、植物油由来の脂肪酸エステルに加えて植物油を含む場合は、植物油（Ａ）と脂肪酸エステル（Ｂ）との混合物は、Ａ／Ｂ＝ ０〜３０／１００（質量比）であることが好ましい。上記の範囲にあることにより、ベタ印刷や細線印刷をした場合であっても滲みの発生が抑制されるとともに、高濃度の印刷物が得られる。

また、本発明に使用される植物油由来の脂肪酸エステルは、インク組成物全体に対して５０〜９５重量％であることが好ましい。脂肪酸エステルの含有量が５０重量％未満であると十分なインクの広がりが得られず、ベタ印刷時の被覆性が悪く濃度が得られない場合がある。

本発明において、上記の植物油由来の脂肪酸エステルとともに使用される２価のアルコールとしては、１，２−ヘキサンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，２−オクタンジオール、２−メチル−２−プロピル−１，３−プロパンジオール、２−ブチル−２−エチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、２，２，３−トリメチル−１，３−プロパンジオール、３，３−ジメチル−１，２−ブタンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール等が挙げられる。

上記した２価のアルコールの中でも、普通紙の印字濃度の観点から、１，２−ヘキサンジオール、２，５−ジメチル−２，５−ヘキサンジオール、または２−エチル−１，３−ヘキサンジオールが好ましい。

また、本発明に使用される２価のアルコールは、インク全体に対して０．１〜１０重量％含まれることが好ましい。この範囲とすることで、インクの乾燥性や浸透性を良好にでき、普通紙に対して印字濃度が高く、印刷本紙に対しても優れた定着性を実現できる。また、インクの保存安定性、ノズルの目詰まり、吐出安定性等のインクの信頼性を維持できる。

本発明によるインクジェット記録用非水系インク組成物に使用できる顔料としては、特に制限されるものではなく、通常の非水系インクに使用される無機または有機の顔料を使用できる。顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン、紺青、群青、弁柄、亜鉛華、炭酸カルシウムなどの無機顔料や、ベンジジンエロー、ハンザエロー、トルイジンレッドなどの不溶性アゾ顔料、パーマネントレッド２Ｂ、ピグメントスカーレット、リトールレッドなどの溶性アゾ顔料、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーンなどの フタロシアニン系、キナクリドンレッドなどのキナクリドン系、ピランスロンオレンジ、ピランスロンレッドなどのピランスロン系、キノフタロンエローなどの キノフタロン系、チオインジゴ系、アンスラキノン系、ジオキサジン系、ベンズイミダゾロン系、イソインドリノン系、ジケトピロロピロール系などの有機顔料等が挙げられる。

着色剤の添加量は、インク組成物全体に対し、０．５〜１０重量％であることが好ましく、この範囲の添加量とすることにより、所望の発色濃度が得られ、インクの吐出安定性などの信頼性も良好である。

本発明によるインクジェット記録用非水系インク組成物は、顔料をインク中で溶解または分散させるための分散剤を含む。分散剤としては、顔料を使用した非水系インクに通常使用される分散剤を使用することができる。このような分散剤としては、水酸基含有カルボン酸エステル、長鎖ポリアミノアマイドと高分子量酸エステルの塩、高分子量ポリカルボン酸の塩、長鎖ポリアミノアマイドと極性酸エステル の塩、高分子量不飽和酸エステル、高分子共重合物、変性ポリウレタン、変性ポリアクリレート、ポリエーテルエステル型アニオン系活性剤、ナフタレンスルホ ン酸ホルマリン縮合物塩、芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物塩、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、 ポリエステルポリアミン、ステアリルアミンアセテート等を用いることができる。

これら分散剤の具体例としては、Ａｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ−Ｕ（ポリアミノアマイドリン酸塩）、Ａｎｔｉ−Ｔｅｒｒａ−２０３／２０４（高分子量ポリカルボン酸 塩）、Ｄｉｓｐｅｒｂｙｋ−１０１（ポリアミノアマイドリン酸塩と酸エステル）、同１０７（水酸基含有カルボン酸エステル）、同１１０（酸基を含む共重合物）、同１３０（ポリアマイド）、同１６１、同１６２、同１６３、同１６４、同１６５、同１６６、同１７０（高分子共重合物）、同４００、Ｂｙｋｕｍｅｎ（高分子量 不飽和酸エステル）、ＢＹＫ−Ｐ１０４、同Ｐ１０５（高分子量不飽和酸ポリカルボン酸）、Ｐ１０４Ｓ、同２４０Ｓ（高分子量不飽和酸ポリカルボン酸とシリコン系）、Ｌａｃｔｉｍｏｎ（長鎖アミンと不飽和酸ポリカルボン酸とシリコン）：いずれもＢＹＫ Ｃｈｅｍｉｅ社製）が挙げられる。

また、エフカ４４、同４６、同４７、同４８、同４９、同５４、同６３、同６４、同６５、同６６、同７１、同７０１、同７６４、同７６６（ＥｆｋａＣＨＥＭＩＣＡＬＳ社製）、エフカポリマー１００（変性ポリアクリレート）、同１５０（脂肪族系変性ポリマー）、同４００、同４０１、同４０２、同４０３、同４５０、同４５１、同４５２、同４５３（変性ポリアクリレート）、同７４５（銅フタロシアニン系）：いずれもＥｆｋａＣＨＥＭＩＣＡＬＳ社製）、フローレン ＴＧ−７１０（ウレタンオリゴマー）、フローレンＤＯＰＡ−１５Ｂ（アクリルオリゴマー）、フローレンＳＨ−２９０、同ＳＰ−１０００、ポリフローＮｏ．５０Ｅ、同Ｎｏ．３００（アクリル系共重合物：いずれも共栄社化学社製）、ディスパロンＫＳ−８６０、同８７３ＳＮ、同８７４（高分子分散剤）、同＃２１５０（脂肪族多価カルボン酸）、同＃７００４（ポリエーテルエステル型）、ＤＡ −７０３−５０（ポリエステル酸アマイドアミン塩：いずれも楠本化成社製）が挙げられる
さらに、デモールＲＮ、同Ｎ（ナフタレンスルホ ン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩）、ＭＳ．Ｃ、同ＳＮ−Ｂ（芳香族スルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム塩）、同ＥＰ、ホモゲノールＬ−１８（ポリカル ボン酸型高分子）、エマルゲン９２０、同９３０、同９３１、同９３５、同９５０、同９８５（ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル）、アセタミン２４（ココナッツアミンアセテート）、同８６（ステアリルアミンアセテート：いずれも花王社製）や、ソルスパース５０００（フタロシアニンアンモニウム塩系）、同１３９４０（ポリエステルアミン系）、同１７０００、同１８０００（脂肪酸アミン系）、同２２０００、同２４０００、同２８０００（いずれもアビシア社製）、ニッコールＴ１０６（ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート）、ＭＹＳ−ＩＥＸ（ポリオキシエチレンモノステアレート）、Ｈｅｘａｇｌｉｎｅ４−Ｏ（ヘキサグリ セリルテトラオレート：いずれも日光ケミカル社製）等が挙げられる。

本発明にインクジェット記録用非水系インク組成物は、必要に応じて、公知の各種添加剤、例えばｐＨ調整剤、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防腐・防カビ剤等を添加することができる。

本発明によるインク組成物は、上記の各成分を適当な方法で分散・混合することよって製造することができる。好ましくは、顔料と分散剤と溶剤とを適当な分散機（例えば、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテータミル、ヘンシェルミキサー、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、ジェットミル、オングミルなど）で混合し、均一な顔料分散液を調製し、次いで、ｐＨ調製剤、防腐剤、防かび剤等を加えて十分溶解させてインク溶液を調製する。十分に攪拌した後、目詰まりの原因となる粗大粒径及び異物を除去するために濾過を行って目的のインク組成物を得ることができる。

本発明によるインクジェット記録方法は、上記したインク組成物の液滴を吐出し、該液滴を記録媒体に付着させて印字を行うものである。本発明によるインク組成物をインクジェット記録方法に適用することにより、環境負荷が少なく、かつ印刷品質やインクの信頼性にも優れるインクを実現できる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものではない。

＜非水系インク組成物の調製＞
顔料としてカーボンブラックＭＡ−８（三菱化学製）を用い、分散剤としてポリエステル系分散剤（ソルスパース２８０００、アビシア製）を用いて、下記の表１に示した組成にしたがって、全量が１００重量部となるように各成分を加え、２時間攪拌した。その後、孔径約１．２μｍのメンブランフィルタ（商品名、日本ミリポア・リミテッド製）にて濾過して非水性インク１〜１０を調製した。なお、表１中の数値は、全て重量部を示すものである。

なお、非水性インク１０は、植物由来の脂肪酸エステル（カプリン酸２−エチルヘキシル）のみを溶剤としたものである。

＜インク組成物の評価＞
（１）普通紙に対する印字濃度
得られた各インク組成物について、インクジェットプリンターＰＸ−Ｖ６００（セイコーエプソン社製）を用いて、下記の３種類の普通紙に、７２０×７２０ｄｐｉでベタ印字（１００％ｄｕｔｙ）した。普通紙として、ゼロックスＰ（富士ゼロックス社製）、Ｘｅｒｏｘ４０２４（Ｘｅｒｏｘ Ｃｏ．社製）、リサイクルカットＲ―１００（王子製紙社製）を用いた。印刷した記録物を２４℃の環境下で２４時間放置した後、グレタグ濃度計（グレタグマクベス社製）を用いてベタ部分のＯＤ値を測定した。

印字濃度は、各印刷物における測定値の平均値を用いて、以下の基準に基づいて評価した。
Ａ：印字濃度が１．０以上
Ｂ：印字濃度が０．９以上、１．０未満
Ｃ：印字濃度が０．９未満

評価結果は下記の表２に示される通りであった。

（２）印刷品質
上記と同様のインクジェットプリンターを用い、上記の３種類の記録媒体および印刷本紙であるＯＫトップコートＮ（王子製紙製）に、７２０×７２０ｄｐｉでベタ印字した。得られた各印刷物について、印刷品質を目視によって評価した。評価基準は以下の通りとした。
Ａ：発色がよく、ムラがない。
Ｂ：ムラが若干発生するが、実用上の問題がない。
Ｃ：発色が悪いか、またはムラが目立ち、実用上使用できない。

評価結果は下記の表２に示される通りであった。

（３）コックリング
上記と同様のインクジェットプリンターを用い、上記した４種類の記録媒体に対して、７２０×７２０ｄｐｉで１０ｃｍ×１０ｃｍの１００％ｄｕｔｙパッチを印刷し、記録媒体表面の凹凸（コックリング）度合いをレーザー変位計 ＬＫ−０１０（キーエンス社製）を用いて測定し、以下の評価基準で判定した。
Ａ：１．０ｍｍ未満
Ｂ：１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満
Ｃ：２．０ｍｍ以上

評価結果は下記の表２に示される通りであった。

（４）印刷直後の定着性（乾燥性）
上記と同様のインクジェットプリンターを用い、印刷本紙であるＯＫトップコートＮ（王子製紙製）に、７２０×７２０ｄｐｉでベタ印字した。印刷直後に、印刷面を指で強く擦り、印刷面の状態を目視によって観察した。評価基準は以下の通りとした。
Ａ：インクが全くとれない
Ｂ：若干インクがとれるが指は汚れない
Ｃ：インクがとれ、指も汚れる

評価結果は下記の表２に示される通りであった。

（５）目詰まり回復性
インクジェットプリンターＰＸ−Ｖ６００（セイコーエプソン社製）を用いて１０分間連続して印刷し、全てのノズルから正常にインクが吐出していることを確認した後、インクカートリッジを取り外し、記録ヘッドをヘッドキャップから外した状態で、４０℃の環境下に１週間放置した。放置後、全ノズルが初期と同等に吐出するまでクリーニング動作を繰り返し、以下の判断基準により、回復しやすさを評価した。
Ａ：３回未満のクリーニング操作で初期と同等に回復
Ｂ：３以上のクリーニング操作で初期と同等に回復
Ｃ：クリーニング操作を行っても全てのノズルで目詰まりし、吐出しない

評価結果は下記の表２に示される通りであった。

Claims (8)

1. 顔料と、分散剤と、溶剤とを少なくとも含んでなる、インクジェット記録用非水系インク組成物であって、
   前記溶剤が、植物油由来の脂肪酸エステルと２価のアルコールとを含んでなる、インクジェット記録用非水系インク組成物。
2. 前記植物油由来の脂肪酸エステルが、下記式：
   

   

   （式中、Ｒ_１は炭素数５〜２３の直鎖または分岐鎖を有する飽和もしくは不飽和のアルキル基を表し、Ｒ_２は、炭素数１〜１０の直鎖または分岐鎖を有するアルキル基を表す。）
   で表される脂肪酸エステルである、請求項１に記載のインクジェット記録用非水系インク組成物。
3. 前記植物油由来の脂肪酸エステルが、カプリル酸２−エチルヘキシル、ラウリン酸プロピル、ラウリン酸メチル、オレイン酸ブチル、およびオレイン酸２−エチルヘキシル、からなる群から選択される少なくとも１種を含んでなる、請求項１または２に記載のインクジェット記録用非水系インク組成物。
4. 前記植物油脂の脂肪酸エステルが、大豆油脂肪酸エステル、ココナッツ脂肪酸エステル、ヤシ油脂肪酸エステル、菜種油脂肪酸エステルからなる群から選択されるものである、請求項１または２に記載のインクジェット記録用非水系インク組成物。
5. 前記植物油脂が、大豆油脂、菜種油脂、ヤシ油脂、およびココナッツ油脂からなる群から選択されるものである、請求項４に記載のインクジェット記録用非水系インク組成物。
6. 前記２価のアルコールが、インク全体に対して０．１〜１０重量％含まれてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット記録用非水系インク組成物。
7. インク組成物の液滴を吐出し、該液滴を記録媒体に付着させて印字を行うインクジェット記録方法であって、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインク組成物を用いる、インクジェット記録方法。
8. 請求項９に記載のインクジェット記録方法によって記録が行われた、記録物。