JP2009280657A

JP2009280657A - コンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物

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Publication number: JP2009280657A
Application number: JP2008132335A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Tsuchiya; 達郎土屋; Taichi Ono; 太一小野
Original assignee: Sakata Inx Corp; Sakata Corp
Current assignee: Sakata Inx Corp
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2028-05-20
Also published as: JP5424577B2

Abstract

【課題】コンティニュアス方式の記録装置に適した粘度を保持しつつ、テーリングやサテライトの発生を低減することのできるインクジェット記録用インク組成物を得ること。
【解決手段】着色剤と樹脂と溶剤とを含むコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物であって、前記樹脂として、スチレン−マレイン酸系樹脂とセルロース誘導体とを含み、前記スチレン−マレイン酸系樹脂の酸価が、６０〜３２０ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とするコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物を使用する。
【選択図】なし

Description

本発明はコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物に関する。さらに詳しくは、液滴のテーリングやサテライトを抑制し、良好に印字可能な、温度範囲の広いコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物に関する。

現在、利用されているインクジェット記録方式は、コンティニュアス方式とオンデマンド方式の二つに大別される。ここで、コンティニュアス方式とは、インク液滴を連続的に飛翔させ、電気的な力で飛翔進路を偏向させることにより、記録画像形成に必要なインク液滴のみを被記録媒体に着弾させ、残りのインク液滴を回収して繰り返し利用することを特徴としたインクジェット記録方式である。一方、オンデマンド方式とは、記録画像形成に必要なインク液滴のみを間欠的に飛翔させて、そのまま被記録媒体に着弾させることを特徴としたインクジェット記録方式である。

このような原理上の違いから、コンティニュアス方式の記録装置は、常にインク液滴を飛翔させておくため、タイミングを計って飛翔させるよりも応答性に優れ、より高速での記録が可能である。また、乾燥の速いインクを用いても、吐出信頼性が高いという特徴があり、そこで、大量の被記録媒体があり、長時間にわたって記録を行なう分野や、非吸収性の被記録媒体のために速乾燥性のインクが必要となる分野において、主に産業用として使用されている。

なお、コンティニュアス方式で使用されるインク組成物は、一般に粘度の低いタイプのものが採用される。これは、上記のように、記録画像形成に使用されなかったインクの回収を円滑にするためであり、粘度の高いインクを使用するとインクが回収流路の途中で滞留するためである。しかし、このように粘度の低いインクは、以下に述べる理由から、良好な記録性能を得るという面では必ずしも適切なものではないという問題がある。

インクジェット記録方式において、記録画像はインク滴が被記録媒体表面に着弾して形成される着色ドットが多数集合することによって得られる。そして、一つひとつのドットの大きさが均一で形状が揃っていることが、結果として美粧な記録画像を得ることにつながる。したがって、良好な記録性能を得るためには、記録ヘッドから吐出されたインク滴が飛翔している間の形状（飛翔形状）が重要である。そして、インク液滴が記録箇所に確実に着弾するための飛翔形状は完全な球形が好ましく、尾を引いたもの（テーリング）や液滴が分裂したもの（サテライト）のような飛翔形状では、着弾する位置やドットの大きさ・形状がばらつく原因となり、印字の判読が困難な結果となり、好ましくない。さらに、粘度の低いインクは上記のテーリングやサテライトが起こりやすいという問題がある。

特に、インクジェット記録方法では、インクをノズル内に速く充填し、また、加圧下でノズルから噴射するというインク滴生成方法が、テーリングやサテライトの発生という観点からは不利といえる。

この様な問題を解決する一つの手段として、インク中にセルロース誘導体を含有させる方法が知られている。しかし、セルロース誘導体は水分との親和力が高く、テーリングやサテライトの防止のためにインク中に多量に含有させると、その分、吸湿性が高くなるという問題がある。そして、特にコンティニュアス方式では、インクの吐出・回収が繰り返される間に、空気中の水分を吸収して、着色剤の分離や樹脂の析出など（ソワリング）が起こるようになる。

そこで、本出願人は、これまでにインクのソワリングを防止するために、プロピレングリコールモノメチルエーテルおよび／またはプロピレングリコールモノエチルエーテルを含有させたコンティニュアス方式のインクジェット記録用インク組成物を提案してきた（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２０４３４６号公報

しかし、特許文献１記載のインク組成物であっても、セルロース誘導体の含有量を多くするには限界がある。その結果として、特定の温度範囲において使用すると、依然として液滴のテーリングやサテライトを生じる場合があり、このような場合には、印字品質や印刷安定性が低下する等の問題が生じていた。

そこで本発明は、コンティニュアス方式の記録装置に適した粘度を保持しつつ、テーリングやサテライトの発生を低減することのできるインクジェット記録用インク組成物を得ることを目的とする。

本発明者らは、固着樹脂（バインダー樹脂）について鋭意研究を行った結果、バインダーとして、特定の酸価を有するスチレン−マレイン酸系樹脂を併用すると、セルロース誘導体を多量に使用してもソワリングによる性能低下が起こらず、インク液滴の大きさや飛翔形状が均一になり、テーリングやサテライトを低減できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、（１）着色剤と樹脂と溶剤とを含むコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物であって、前記樹脂として、スチレン−マレイン酸系樹脂とセルロース誘導体とを含み、前記スチレン−マレイン酸系樹脂の酸価が、６０〜３２０ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とするコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物に関する。

また、前記セルロース誘導体として、炭素数が１〜６のセルロースアセテートアルキレートが１または複数含まれてなることが好ましい。

前記セルロースアセテートアルキレートが、セルロースアセテートブチレートおよび／またはセルロースアセテートプロピオネートであることが好ましい。

本発明のコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物によれば、インク液滴の大きさや飛翔形状が均一になり、印字品質の良好なコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物を得ることができる。

以下、本発明をさらに詳しく説明する。

本発明のインクジェット記録用インク組成物で使用する着色剤としては、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック２２、２３、２７、２９、３４、４３、４７、１２３、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１９、２１、２３、３２、６１、７９、８０、８１、８２、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド８、３５、８３、８４、１００、１０９、１１８、１１９、１２１、１２２、１６０、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー２５、５５、７０等の油溶性含金属染料等が挙げられる。これら着色剤は単独または２種以上を混合して使用できる。

また、これら着色剤のインク組成物中における含有量は、３〜１５質量％の範囲が好ましい。該着色剤の含有量が３質量％未満では、色濃度が低下し、一方１５質量％を超えるとインク粘度や流動性の面から使用が困難となる。

本発明で使用するスチレン−マレイン酸系樹脂は、スチレン系モノマーを必須成分として、マレイン酸系モノマーなどを共重合して得られる。ここで、スチレン系モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等、さらにそれらの誘導体を挙げることができる。また、マレイン酸系モノマーとしては、無水マレイン酸やマレイン酸、その炭素数が１〜１８の脂肪族もしくは脂環族のアルキルエステル、炭素数が１〜１８のアルキルアミド、炭素数が２〜４のヒドロキシアルキルエステル等を挙げることができる。スチレン−マレイン酸系樹脂の製造は、これら単量体成分を用い公知の方法で行なうことができる。

以上の単量体成分を重合させて得られるスチレン−マレイン酸系樹脂は、酸価が６０〜３２０ｍｇＫＯＨ／ｇであるのが好ましく、より好ましくは６５〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇである。スチレン−マレイン酸系樹脂の酸価が前記範囲より低くなると、インクの溶剤への再溶解性が不足し、さらにコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物として帯電しがたく、吐出安定性や間欠吐出性に欠ける傾向がある。一方、酸価が前記範囲より高くなると、セルロース誘導体との相溶性が低下し、安定性が損なわれる傾向がある。

なお、帯電性付与の点から、スチレン系単量体とマレイン酸系単量体の共重合比率（質量比）は９０：１０〜３０：７０であるのが好ましい。さらに、インク粘度と帯電性付与の点から、スチレン−マレイン酸系樹脂の重量平均分子量は４，０００〜２０，０００であるのが好ましい。

本発明で使用するセルロース誘導体としては、ニトロセルロース（ニトロ基置換体）、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどの低級アシル基置換体、メチルセルロース、エチルセルロースなどの低級アルキル置換体などを挙げることができる。

これらセルロース誘導体としては、分子量や水酸基に対する置換度などが異なるものが各種有るが、目的とするインクジェット記録用インク組成物の粘度に合わせて各種のものを適宜選択して使用するのが好ましい。たとえば、溶剤に対する溶解性およびスチレン−マレイン酸系樹脂との相溶性の点から、セルロースアセテートブチレートもしくはセルロースアセテートプロピオネートが好ましく、アセチル基およびブチリル基もしくはプロピル基の置換度（グルコース単位の３個の水酸基がある置換基で完全に置換された場合、その置換基の置換度を１００％とする）がそれぞれ０．６〜２０％および３２〜５３％であるものが特に好ましい。

本発明のインクジェット記録用インク組成物中における前記スチレン−マレイン酸系樹脂とセルロース誘導体、特にセルロースアセテートブチレートもしくはセルロースアセテートプロピオネートとの含有比率（質量比）は１０：９０〜５０：５０であるのが好ましく、より好ましくは２０：８０〜３０：７０である。スチレン−マレイン酸系樹脂の含有率が前記範囲を超えると、液滴のまとまりが悪く、適切な粘度範囲未満になる傾向があり、一方前記範囲未満では接着性が悪く、かつ適切な粘度範囲を超える傾向がある。

また、本発明のインクジェット記録用インク組成物における樹脂成分であるスチレン−マレイン酸系樹脂とセルロース誘導体の合計含有量はインクジェット記録用インク組成物中において３〜１０質量％であるのが好ましい。これらの樹脂の合計含有量が３質量％未満では、擦過性が悪くなり、一方１０質量％を超えると粘度が上昇しノズルから吐出しがたくなる。

本発明で使用する溶剤としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、アミルアルコール、ベンジルアルコール、シクロヘキサノール、ジアセトンアルコール等の１価のアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル等のアルキレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート等のアルキレングリコールモノアセテート類、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール等の２価のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、乳酸メチル、乳酸ブチル、γ−ブチロラクトン等が例示できる。

その他添加剤としては、ｐＨ調整剤、粘度調整剤、防錆剤、消泡剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素含有界面活性剤、その他の界面活性剤が例示できる。

以上の各種材料から本発明のコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物を調整するには、着色剤、スチレン−マレイン酸系樹脂、セルロース誘導体、溶剤、必要に応じて各種添加剤を密閉容器に入れ、攪拌し均一に混合溶解し、その後、メンブランフィルターで濾過することにより得ることができる。

得られるコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物の粘度は２５℃で２．０〜５．０ｍＰａ・ｓ程度であるのが好ましい。

以下、実施例をもって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特にことわりのない限り、「部」、「％」はそれぞれ「質量部」、「質量％」を意味するものとする。

実施例１〜９および比較例１〜３
＜コンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物の調整＞
下記の表１に示す組成物（各成分の配合比率は質量％を示す）を密閉容器中で攪拌して均一に溶解させた後に、１０μｍのメンブランフィルターで濾過して、実施例１〜９および比較例１〜３のインクジェット記録用インク組成物を得た。

（＊１）スチレン−マレイン酸系樹脂Ａ：重量平均分子量１６，０００、酸価１９９ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン／マレイン酸のｉｓｏ−ブチルアルコールハーフエステル＝３９／６１（重量比）
（＊２）スチレン−マレイン酸系樹脂Ｂ：重量平均分子量９，５００、酸価２６５〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン／無水マレイン酸＝５０／５０（重量比）、実施例３では、酸価が２９０、実施例９では、酸価が３００ものを使用。
（＊３）スチレン−マレイン酸系樹脂Ｃ：重量平均分子量１５，０００、酸価６６ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン／マレイン酸のｉｓｏ−ブチルアルコールハーフエステル＝８０／２０（重量比）
（＊４）スチレン−マレイン酸系樹脂Ｄ：重量平均分子量１５，０００、酸価３５ｍｇＫＯＨ／ｇ、スチレン／マレイン酸のｉｓｏ−ブチルアルコールハーフエステル＝８９／１１（重量比）
（＊５）バイロン１０３：ポリエステル樹脂：東洋紡績株式会社製
（＊６）ＣＡＢ３８１−２：セルロースアセテートブチレート：アセチル基置換度１３．５％、ブチリル基置換度３８．０％、イーストマンケミカル社製
（＊７）ＣＡＰ４８２−０．５：セルロースアセテートプロピオネート：２．５％、プロピル基置換度４６．０％、イーストマンケミカル社製
（＊８）オラゾールブラックＲＬＩ：ソルベントブラック２９：チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製
（＊９）ＴＳＦ４４４５：シリコーン系添加剤：東芝シリコーン株式会社製

＜性能評価＞
前記の各インクジェット記録用インク組成物の粘度、吐出安定性、間欠安定性、接着性を以下の方法により評価した。その結果を表２に示す。

［粘度］
東京計器（株）製ＥＬＤ型粘度計を用い、測定温度２５℃、測定回転数１００ｒｐｍにて測定した。

［吐出安定性］
コンティニュアス方式インクジェットプリンター（ドミノ社製Ａ３００）を用いて室温下で１００時間連続運転し、ステンレス製の基材に印字した。
Ａ：連続運転中、文字がきれいに印字された
Ｂ：文字が印字されるが判読しがたかった
Ｃ：文字が印字されなかった

［間欠吐出性］
コンティニュアス方式インクジェットプリンター（ドミノ社製Ａ３００）を用いて１００時間連続運転後、５０時間放置し、その後再度インクを噴射させ、ステンレス製の基材に印字した。
Ａ：文字がきれいに印字された
Ｂ：文字が印字されるが判読しがたかった
Ｃ：文字が印字されなかった

［接着性］
ステンレス製の基材に対し、セロテープ（登録商標）（住友スリーエム株式会社製透明美色）を５回指圧した後、直ちにはがした。
Ａ：全くはがれなかった
Ｂ：一部がはがれた
Ｃ：ほとんどはがれなかった

表２に示されるように、本願発明所定の構成を有する実施例１〜９では、吐出安定性および間欠安定性が良好であることから、インク滴の飛翔形状が真球に近く、テーリングやサテライトの発生を効果的に抑制していることがわかった。一方、比較例１〜３では、吐出安定性および間欠安定性が不良であることから、インク滴のテーリングやサテライトの発生に伴う文字形成の不良が発生しているとわかった。特に、比較例１より、酸価が６０以下の樹脂Ｄ（酸価３５）を用いた場合、吐出安定性などの諸機能が低下することがわかった。また、比較例２より、本願発明には、スチレン−マレイン酸樹脂が必須であり、さらに比較例３より、スチレン−マレイン酸が含まれる場合であっても、セルロースアセテートアルキレートが含有されていなければ、吐出安定性、間欠安定性が劣ることがわかった。

以上より、本願発明に係るコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物が、インクジェット記録用インク組成物に適した粘度範囲において、良好な飛翔形状を有することが示された。

本願発明に係るインク組成物をコンティニュアス型インクジェット記録方式で使用することにより、ソワリングによる性能低下を抑制した中で、ノズルから噴射された際にインク滴のテーリングやサテライトを効果的に防止できるため、高品位の印刷物を得ることが可能になる。

Claims

着色剤と樹脂と溶剤とを含むコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物であって、
前記樹脂として、スチレン−マレイン酸系樹脂とセルロース誘導体とを含み、
前記スチレン−マレイン酸系樹脂の酸価が、６０〜３２０ｍｇＫＯＨ／ｇであることを特徴とするコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物。
前記セルロース誘導体として、炭素数が１〜６のセルロースアセテートアルキレートが１または複数含まれてなる、請求項１記載のコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物。
前記セルロースアセテートアルキレートが、セルロースアセテートブチレートおよび／またはセルロースアセテートプロピオネートである、請求項１または２記載のコンティニュアス型インクジェット記録用インク組成物。