JP2008208344A - インクジェットインク及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラー画像の色再現性が広く求められることで、屋外用途でのブラック色の存在が重要になり、より深みがある高記録濃度が求められ、それを解決する方法として顔料分散体の増量による分散体の凝集、沈降を引き起こし、インクジェットヘッドのノズルを目詰まりさせることがないインクジェットインクを用いたインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 顔料、高分子化合物及び有機溶媒を少なくとも含む溶剤顔料インクのブラックインクにおいて、インク中に含有する全顔料の７０〜９０％のブラック顔料と１０〜３０％のシアン顔料を併用して、全インク組成物中顔料を４〜６重量％含有としたインクジェットインク及びインクジェット記録装置。
【選択図】 なし

Description

本発明は、顔料、高分子化合物（顔料分散剤または／および定着性樹脂）および有機溶媒を少なくとも含むインクジェットインク及びインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置は、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微小液滴を吐出させることで文字・画像などの記録を様々な記録媒体に行うものである。特にカラー化が容易であり、しかもランニングコストが低く、高画質化が可能であることで家庭あるいはオフィスなどで急速に普及している。

一方、産業用途では無版印刷・非接触印刷であり、しかも水性や油性あるいは溶剤などの各種のインクを印字できることから、近年、急速にインクジェット記録装置の市場が拡大している。

このような状況下、特に大判サイズの記録媒体に記録する大型のインクジェット記録装置が普及しており、用途毎に様々なインクが用いられている。屋内用途としては、水性染料／顔料インクあるいは油性顔料インクを用いてＣＡＤによる作図データの出力や小ロットのポスター等の記録に用いられるインクジェット記録装置が普及している。また、特殊な例としては建築物の屋内装飾であるタイルや洗面台などの陶器への絵柄や模様の画像出力には油性顔料インクが用いられている実績もある。

一方、屋外用途においては、屋内用途で用いられていたナフテン系炭化水素溶媒(沸点２００〜２２０℃)をインク主溶媒とした油性顔料インクを使った大型インクジェット記録装置が普及していたが、ラミネートせずに使用可能なポリ塩化ビニル（以下、単に塩ビという）などのフィルムに直接印字でき、耐水性や耐候性にすぐれた多価アルコール系溶剤を主溶媒とした溶剤顔料インクが開発されてきたことで、更に屋外用途におけるインクジェット記録装置の需要が高まってきている。

特に屋外用途としては、ポスター、バナー広告、建設現場での保全用シート、バス・電車などへの車両を使った広告宣伝など屋内用途では無かった様々な形態での利用がされてきている。それは国内需要以上に海外需要での普及が目覚しく、溶剤顔料インクを用いた大型インクジェット記録装置が認知されて来たことを証明している。

そのような様々な用途の広がりから必要とされるカラー画像を得るためには、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの4色インクからライトシアン、ライトマゼンタを加えた6色インクに対応したインクジェット記録装置が普及しており、カラー画像を得るためにインクジェットヘッドより微小液滴にして飛翔させ、記録媒体上で各色のインク滴が重ねられ必要な色再現が表現されるようになっている。特にカラー画像の色再現性が広く求められることで、屋外用途ではブラック色の存在が重要になり、より深みがある高記録濃度が求められるようになってきている。しかし、インクジェットインクは色材である顔料成分をある濃度以上に含有させると分散しきれない顔料分散体が凝集、沈降を引き起こし、該インクジェットヘッドのノズルを目詰りさせる問題が発生してしまう。また、この問題と共に屋外用途で用いられるロール上になっている塩化樹脂系メディアあるいはビニル系樹脂メディアのような樹脂系メディアでは、メディア界面が帯電していることが多く、記録装置にセットした後の印画において特にブラックインクでは偏向、しぶき等の吐出不良を発生する場合が多い。

そこで、これら屋外用途で用いられる大型インクジェット記録装置では、特に塩ビ樹脂フィルムやビニル系樹脂フィルム等を対象とした記録媒体が多く用いられるため、顔料と、この顔料に対して易分散性であって１５０℃以上の沸点を有する高沸点溶剤と、この高沸点溶剤に溶解し得る樹脂とを含有する溶剤顔料インクが提案されている（特許文献1参照）。また、顔料、高分子化合物及び有機溶媒を少なくとも含む油性顔料インク組成物において、有機溶媒として(ポリ)アルキレングリコール誘導体と含窒素複素環化合物を含有した油性顔料インクが提案され、塩ビ系樹脂フィルムやビニル系樹脂フィルムへの印字可能なインクとして提案されている（特許文献２参照）。

また、記録装置としてはオリフィスを備えた複数のインク収容部を配設させ、各インク収容部のインクを各オリフィスから噴出させるインク滴発生手段から噴出させたインク滴が印刷媒体に到達するまでの間に合体する方向に向けて配設させた記録装置としたことで1回のドット形成で各色が混色される。ただし、ブラックのインク滴は、他色のインク滴と合体することなく印刷媒体に付着させる提案がされている（特許文献３参照）。

しかし、これらは塩化ビニル系樹脂フィルムやビニル系樹脂フィルムを記録媒体とした場合の受容層のないフィルムを対象に印画を可能にしたインク組成物のみを提案しており、また記録装置においても別々のインク色を記録媒体上で混色させる提案で、特にブラック色については単色のみの提案である。これは市場で要求されるような深みのあるモノクローム画像を得るものではない。また、高濃度画像を得るためにインク組成物中の顔料含有量を常識的な範囲で増量することが考えられるが、それでは初期的に高濃度画像は得られるものの、インク保存安定性の観点から分散安定性が悪く、短期間で凝集・沈降を発生し、インクジェットヘッドのノズルで目詰まりを発生させる問題を引き起こすことに成るため、屋外用途で求められるような深みのあるブラック色を再現するためのインクジェットインク及び記録装置において提案されているものがないのが現状である。それは特にブラック色の顔料にカーボンブラック粒子を用いることが多いため、粒子径、ストラクチャーの大きさ、表面状態によってインク材料に配合した時の黒度・分散性を大きく左右するためであり、顔料含有量の適量化と共に粒子径の調整が分散安定性には重要である。また印画するメディアが屋外用途ではロール状の塩化ビニル系樹脂フィルムあるいはビニル系樹脂フィルムが用いられることが多いため、メディア界面が帯電していることが多く、記録装置にセットした後の印画において特にブラックインクでは偏向、しぶき等の吐出不良を発生する場合が多い。
特開２００２−３０２６２９号公報（第４〜６頁） 特開２００５−２３２９８号公報(第１２〜２１項) 特開平９−１４１９０１号公報(第２〜５項)

以上に述べたように従来の高沸点溶媒あるいは有機溶媒を用いたインクジェットインクにおいて問題とされるカラー画像の色再現性が広く求められることで、屋外用途でのブラック色の存在が重要になり、より深みがある高記録濃度が求められ、またそれを解決する方法として考えられる顔料の増量は、メディア材料によって顕著に発生する飛翔インクの偏向・しぶき等の吐出不良を招くばかりか、分散体が凝集、沈降を引き起こし、該インクジェットヘッドのノズルを目詰まりさせる問題が発生してしまうといった問題を解決したインクジェットインクを用いたインクジェット記録措置を提供することを目的としている。

そして、本発明は上記目的を達成するために、従来のインクジェットインクの設計方法を見直しすることで、従来に無い新たな創意工夫を重ねた結果、高沸点溶媒あるいは有機溶媒からなるインク溶媒を使用することを前提として、塩ビ系樹脂フィルムやビニル系樹脂フィルムでの偏向、しぶき等の印画不良のない、深みのあるモノクロームなブラック画像を得るために、ブラック顔料以外に別の着色顔料を併用する顔料分散体からなるインクジェットインクとし、そのインクを用いる記録装置とすることによって、これらの問題点をすべて解決し得ることを見出して、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、インク中に含有する全顔料の７０〜９０％のブラック顔料と１０〜３０％のシアン顔料を併用して、全インク組成物中顔料を４〜６重量％含有とし、そのインクジェットインクの２５℃における粘度が７〜１２ｍＰａ・ｓ以内であり、かつ顔料全粒子の９０％以上の該顔料のキュムラント平均粒径の±５０％以内の粒径範囲に含まれるものであるインクジェットインクを用いた事を特徴とするインクジェット記録装置。

上述したように本発明は、インク中に含有する全顔料の７０〜９０％のブラック顔料と１０〜３０％のシアン顔料を併用して、全インク組成物中顔料を４〜６重量％含有とし、そのインクジェットインクの２５℃における粘度が７〜１２ｍＰａ・ｓ以内であり、かつ顔料全粒子の９０％以上の該顔料のキュムラント平均粒径の±５０％以内の粒径範囲に含まれるものであるインクジェットインクを用いたインクジェット記録装置を提供することで、高濃度画像を得るためにインク組成物中の顔料含有量を増量することなく、長期インク保存安定性が良いインクジェットインクであるため、短期間で凝集・沈降を発生することによるインクジェットヘッドのノズルで目詰まりの問題を引き起こすことがなく、屋外用途の市場で要求されるような深みのあるモノクローム画像によるブラック色の再現が可能となる。また、それによってカラー画像がより鮮明に表現されるといった効果もある。更にロール状の塩化ビニル系樹脂フィルムやビニル系樹脂フィルムで発生し易い、しぶき、偏向等の吐出不良による問題がない画像が得られる。

本発明のインクジェット記録装置におけるインクジェットインクは、インク中に含有する全顔料の７０〜９０％のブラック顔料と１０〜３０％のシアン顔料を併用して、全インク組成物中顔料を４〜６重量％含有としたことを必須とする。

上記ふたつの顔料を併用することにより、ブラック顔料をある濃度以上に含有させることで分散しきれない顔料分散体が凝集、沈降を引き起こし、該インクジェットヘッドのノズルを目詰まりさせるようなことがなく、屋外用途の市場で要求されるような深みのあるモノクローム画像によるブラック色の再現が可能となる。また、インクジェットインクとして必要なインク保存安定性については、そのインクジェットインクの２５℃における粘度が７〜１２ｍＰａ・ｓ内であり、かつ顔料全粒子の９０％以上の該顔料のキュムラント平均粒径の±５０％以内の粒径範囲に含まれるインクジェットインクにすることで、製造在庫、輸送期間、納品後在庫とインクジェット記録装置内に充填される期間までを考慮した長期保存安定性のあるインクを提供できるものである。また、このインクジェット記録装置で得られる印刷画像を施した記録媒体は、屋外用途で使用されることを考慮しているため、インク定着性が必要であり、塩ビ系樹脂フィルムやビニル系樹脂フィルムによる記録媒体への印刷のためには、それらの樹脂フィルムを溶解する溶媒はシクロヘキサノンを始めとするケトン系化合物やピロリドンなどの含窒素複素環化合物などを用いることが知られている。また、顔料分散剤の選択によってはピロリドンなどの含窒素複素環化合物を用いると分散剤が溶解することで顔料分散体としての機能を減少させる場合もあるので、インク設計には十分考慮することが必要である。

またこのようなインク中に含有する全顔料の７０〜９０％のブラック顔料と１０〜３０％のシアン顔料を併用して、全インク組成物中顔料を４〜６重量％含有としたインクジェットインクを得るためには、各インク単色での顔料分散状態が安定していることを確認されたインク顔料分散体同士を併用させたインクジェットインクとすることが、長期安定性のあるインクジェットインクを得られるものであり、併用した後で十分なインク顔料分散体になっているかを確認するためには、キュムラント平均粒径による測定によりインク顔料分散体の状態で測定することが必要であるため、インク溶媒で希釈するような粒径測定法ではなく、濃厚系の状態で動的光散乱法による粒径測定計で測定することが有効である。

特にブラック色の顔料にカーボンブラック粒子を用いることが多いため、粒子径、ストラクチャーの大きさ、表面状態によってインク材料に配合した時の黒度・分散性を大きく左右するためであり、顔料含有量の適量化と共に粒子径の調整が分散安定性には重要であるためである。そして、カーボンブラック粒子は、粒子径、ストラクチャーの大きさ、表面状態によって導電性にも影響してしまうため、他色顔料よりも印画するロール状の塩化ビニル系樹脂フィルムあるいはビニル系樹脂フィルム界面の帯電された、静電気等による影響でセットした後の印画において特にブラックインクで偏向、しぶき等の吐出不良を発生する場合が多い。

しかし、ブラック顔料を減量すると濃度低下となるため、印画濃度に大きく影響しない程度にするため全顔料の７０〜９０％にし、シアン顔料を併用して、全インク組成物中顔料を４〜６重量％含有としたインクジェットインクとすることで、顔料分散体が凝集、沈降を引き起こし、該インクジェットヘッドのノズルを目詰まりさせるようなことがなく、屋外用途の市場で要求されるような深みのあるモノクローム画像によるブラック色の再現化、そして、用いるロール状の塩化ビニル系樹脂フィルムあるいはビニル系樹脂フィルム界面の帯電された、静電気等による影響でセットした後の印画において特にブラックインクで発生し易い、偏向、しぶき等の吐出不良を発生する事が無い良好な印画が可能となるものである。

また、得られたインクジェットインクの２５℃における粘度の測定には、コーンロータタイプの低粘度向け粘度計を用い、標準ロータ（１°３４'×Ｒ２４)回転数３０ｒｐｍの条件下で循環式恒温槽を付設させ温度管理をすることで２５℃に指定した粘度測定が可能となる。

なお、本発明のインクジェット記録装置に用いられるインクジェットインクにおいては、上記ブラックインクにブラック顔料とシアン顔料が併用され、かつ上記設定内であれば、それ以外のインク溶媒を含む他のインク構成成分の種類や使用量を適宜調整することによって、容易に行うことが出来る。

以下、本発明の実施例をより具体的に説明する。

顔料、高分子化合物（顔料分散剤または／および定着性樹脂）および有機溶媒を少なくとも含むインクジェットインクを用いた記録装置において、インク中に含有する全顔料の７５％のカーボンブラックからなるブラック顔料とフタロシアニン構造を持つ２５％のシアン顔料を併用して、全インク組成物中顔料を５重量％含有としたインクジェットインクを粘度１０．８１ｍＰａ・ｓ（２５℃）に粘度調整し、顔料全粒子の９０％以上の該顔料のキュムラント平均粒径の±５０％以内の粒径範囲に含まれるように調整したインクジェットインクを用いた記録装置でグラデーションパターンを印画した。ここで実施例１の効果を示すために印画サンプルとしては記録媒体４種Ｍｅｄｉａ：Ｃ〜Ｆ（外照看板用ＦＦシート,光沢ビニルシート２種，塩ビシート）について作成し、各印画サンプルの色再現性を測色した結果を表色系ＣＩＥ１９７６Ｌ*ａ*ｂ*により示したのが図１である。

色域を人の色感覚に近い、均等な色空間として表すのによく使われる表現方法として、国際照明委員会（ＣＩＥ）が、１９７６年に推奨した表色系CIE １９７６ L^*ａ^*ｂ^*によって色を客観的数値で表すことが一般的であるが、通常は有彩色であるカラー画像に用いられる表現の方法である。しかし、従来例と実施例の色調の違いを表現することが本発明の効果を説明するのに重要であるため、ここでは説明の方法として用い、本発明のインクジェットインク及び従来のインクジェットインクを用いた記録装置で記録媒体上に印刷されるブラック画像の色再現性について比較評価を行ったものである。

従来のインクジェットインクを用いた記録装置で印画したブラック画像は、濃淡が滑らかに連続して変化してゆくようなグラデーションパターンでは、印画率が低くなると黄色味の方向：Ａに向かって色が表現されていることが分かる。しかし、本発明による実施例１によるインクジェットインクを用いた記録装置で印画下ブラック画像は、グラデーションパターンで印画率が低くなると青味の方向：Ｂに向かって色が表現されている。

これは、本発明によるインクジェットインクを用いた記録装置で印刷したブラック印画色１００％印画率（ベタ）は基より、印画率が濃淡から滑らかに連続して濃度が変化するグラデーションパターンであるとシアン色が加えられている分、従来インクジェットインクに対して青味が増し深みがあるブラックインクであることが分かる。これは本来人間の目の構造から考えるとカラー画像である有彩色よりもブラック画像のような無彩色に対して、人間は敏感に反応するため、この青味が増したブラック色の違いが肉眼では深みが増したブラック色として判断されることになる。

一方、印画濃度に関しては、従来のインク中のカーボンブラック顔料５重量％含有とした溶剤顔料分散インクであるインクジェットインクに対して、上述したように本発明における実施例１としては、インク中に含有する全顔料の７５％のブラック顔料と２５％のシアン顔料を併用して、全インク組成物中顔料を５重量％含有としたインクジェットインクを用いたインクジェットをそれぞれ記録装置により印画率１００％（ベタ）を印画したサンプルについて、光学反射濃度計（Ｘ−ｒｉｔｅ社製Ｘ−ｒｉｔｅ９３８，Ｄ５０，２°視野角）にて比較測定したのが図２である。

従来インクと比較しても実施例1のインクは、記録媒体上のブラック色に対して反射濃度が見劣りしていないことが分かる。これは減法混色の原理に基づいて、ブラック色濃度にシアン色濃度が加わった結果、反射濃度が低下せずに維持されていることを示している。

さらに、この実施例1に調整されたインクジェットインクのインク長期保存安定性試験における保存安定性の実力としては、図３で示したように２３．５℃(室温)と５０℃環境保管条件で４８週まで保存した時の初期値からの粘度差は、５０℃環境保管条件で−０．４１ｍＰａ・ｓ，２３．５℃環境保管条件で＋０．１２ｍＰａ・ｓと非常に保存安定性のあるインクであり、ブラック顔料とシアン顔料を併用したためにインク分散安定性が壊れ、凝集・沈降等の問題を引き起こすようなことは無い、非常に分散安定性のあるインクジェットインクを用いた記録装置を提供することができる。

なお、実施例において記述した請求項1に記載のインクジェットインク及びインクジェット記録装置の範囲であれば適宜使用することは可能である。

本発明の第１の実施の形態におけるインクジェットインクを用いた記録装置により印画した印刷物の色再現性を測色した結果を表色系ＣＩＥ１９７６Ｌ*ａ*ｂ*により示した図である。 本発明の第１の実施の形態におけるインクジェットインクを用いた記録装置により印画した印刷物の反射濃度を計測した結果を示した図である。 本発明の第１の実施の形態におけるインクジェットインクを用いた記録装置により印画したインクの長期安定性結果を示した図である。

Claims (7)

1. 顔料、高分子化合物及び有機溶媒を含む溶剤顔料インクのブラックインクにおいて、
   前記顔料はブラック顔料とシアン顔料を含有しかつブラック顔料は全顔料の７０〜９０％であり、インク組成物における全顔料が４〜６重量％からなるインクジェットインク。
2. ２５℃における粘度が７〜１２ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットインク。
3. 顔料全粒子の９０％以上の顔料の粒径がキュムラント平均粒径の±５０％以内であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットインク。
4. 前記ブラック顔料の粒径が０．０１〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットインク。
5. 前記シアン顔料の粒径が０．０１〜１０μの範囲であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットインク。
6. 前記シアン顔料はフタロシアニン構造を持つ顔料であり、全顔料の１０〜３０％を含有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットインク。
7. 請求項１〜６に記載のインクジェットインクを用いたインクジェット記録装置。

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